Spectrométrie de masse par nébulisation : électronébulisation et photoionisation à pression atmosphérique

Spray-based mass spectrométry : electrospray and atmospheric pressure photoionization.

• Auteur / Autrice : Arnaud Delobel
• Direction : Olivier Laprévote
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Evry-Val d'Essonne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Photoionisation

Spectrométrie de masse avec ionisation électrospray

Spectrométrie de masse

Chimie analytique

Résumé

Deux méthodes d'ionisation utilisées en spectrométrie de masse, basées sur la formation d'un nébulisat, ont été étudiées lors de cette thése. Ces méthodes sont l'électronébulisation et la photoionisation à pression atmosphérique. L'électronébulisation a permis d'étudier des complexes non-covalents impliquant des protéines et des cations métalliques. Dans un cas, les études ont mis en évidence une fixation faible et aspécifique entre un complexe organique de gadolinium et des protéines modèles. Dans le deuxième cas, les résultats ont permis de mettre en évidence la fixation spécifique de cations métalliques bien précisis sur une protéine chloroplastique impliquée dans la photosynthèse, la CP 12. Des constantes de dissociation ont pu être calculées, et des informations structurales très importantes ont pu être obtenues. La photoionisation à pression atmosphérique, qui n'avait jamais été utilisée pour l'analyse de biomolécules, s'est affirmée comme une technique très prometteuse. Lors de l'analyse des peptides, des fragmentations très singulières ont été obsevées. Des résultats très importants, notamment d'un point de vue de l'analyse structurale, ont été obtenus pour les phosphatidylcholines et les globotriaosylcéramides. La physico-chimie sous-jacente a aussi été abordée, et l'importance des réactions ions-électrons et des phénomènes radicalaires a été mise en évidence. Les résultats de cette thèse mettent en exergue le rôle crucial de ces méthodes, d'ionisation basées sur la nébulisation pour l'analyse de biomolécules. La spectrométrie de masse est actuellement dans bien des cas la méthode d'analyse de choix en biologie structurale.

Two ionization methods used in the field of mass spectrometry were studied during this PhD work. Both of these methods – electrospray and atmospheric pressure photoionization – are based on the spraying of a sample solution. Electrospray proved to be able to study macromolecular noncovalent complexes between proteins and metal cations. In the first case, interactions between model proteins and organic gadolinium complexes proved to be weak and aspecific. In the second case, our results showed that a chloroplastic protein involved in photosynthesis – CP 12 – was eable to specifically bind some particular metal cations. Dissociation constants were calculated and important insights into the structural features of CP 12 were obtained. Atmosphéric pressure photoionization, which had sor far never been used for the analysis of biomolecules, happened to be very promising. Duriing the analysis of peptides, singular gragmentation patterns were observed. Very important results, especially from a structural point of vue, were obtained for phosphatidylcholiines and globotriaosylceramides. Underlying physico-chemical processes were tackled, and the rôle of both electron-ion reactions and radical processes were outlined. The results of this PhD work higlilighted the crucial rôle of the ionization methods based on spaying of samples in biomolécular analysis. Mass spectrometry is in many cases and analysis method of choice in molecular biology.