La spectrométrie de masse : aspect analytique

Les travaux de recherche sont essentiellement articulés autour des développements méthodologiques et analytiques fondés sur la spectrométrie de masse, à l’interface de la chimie, la biologie et de la physique.

Développement de nouvelles approches métabolomiques à haut débit par spectrométrie de masse à très haute résolution

Pour pouvoir répondre à des besoins concernant la veille sanitaire sur une grande échelle, il est nécessaire de disposer de méthodologies permettant de mettre en évidence l’état d’exposition réel de la population au risque chimique, notamment l’exposition combinée, à long terme et à faible dose, de plusieurs xénobiotiques. Il est intéressant dans cette perspective d’utiliser des approches métabolomiques qui consistent à mettre en évidence des perturbations du métabolisme général grâce aux modifications observées dans les empreintes spectrales. Cependant, une étude métabolomique implique l’analyse spectrale d’un grand nombre d’échantillons, conduisant à des temps d’analyses généralement longs. Nous cherchons à développer une expertise en métabolomique (étude de biomarqueurs de faible masse moléculaire) en développant des approches analytiques à haut débit. Ces travaux de recherche se font depuis plusieurs années en collaboration avec l’INRAE et le CEA-centre de Saclay.

Stratégie appliquée pour la métabolomique.

Ces travaux sont réalisés sur nos instruments de spectrométrie de masse à très haute résolution tels que le FTICR et le LTQ-Orbitrap. La spectrométrie de masse à très haute résolution est un outil très prometteur pour l’analyse directe de métabolites présents en mélange dans une matrice complexe sans avoir recours à une séparation chromatographique préalable.

Cette approche directe a permis de réaliser des prises d’empreintes métabolomiques de cohortes d’échantillons biologiques, dans le but de proposer comme un outil de diagnostic rapide, par exemple de l’état d’exposition aux pesticides, dans le domaine de la santé ainsi que dans la caractérisation du xénométabolome et du « food » métabolome.

*Illustration de la procédure d’identification (5 niveaux de confiance, définis par Schymanski et al. (Env. Sci. Technol. 2014, DOI:* *10.1021/es5002105*). L’identification sans ambiguïté des métabolites est atteinte au niveau 1 lorsque deux données spectrales (valeurs de mobilité ionique mesurées et expériences MS/MS) acquises pour le composé inconnu et le composé standard utilisant des méthodes orthogonales sont similaires.

Couplage de la mobilité ionique et de la spectrométrie de masse pour l’identification fine de composés d’intérêt biologique

Dans ce même contexte, des travaux de recherches se basent le potentiel de la mobilité ionique, pour la métabolomique et l’analyse de mélanges complexes. La mobilité ionique, apportant une dimension supplémentaire de séparation permet d’augmenter la sélectivité et la sensibilité dans la caractérisation du métabolome, notamment grâce à la capacité de cette technologie à distinguer des composés isomères. Ainsi l’analyse de métabolites standards par mobilité a donné lieu à la création de bases de données spectrales dont plus de 100 valeurs CCS de 400 métabolites.

Cette instrumentation a été mise à profit dans la caractérisation rapide d’isomères dans les échantillons biologiques tels que les isomères d’œstrogènes dans l’urine humaine, mais aussi pour le profilage des oligosaccharides isomères du lait maternel (HMO). Les travaux de recherches plus récents se sont focalisés sur la mise au point d’une méthode rapide et sensible d’analyse chirale en phase gazeuse appliquée au domaine de la métabolomique par spectrométrie de masse en tandem et/ou mobilité ionique. Des résultats prometteurs ont permis la séparation d’acides aminés énantiomères par mobilité ionique couplée à la spectrométrie de masse.