Fiches Techniques

Principe : La spectrométrie de masse est une technique d’analyse qui permet la détermination des masses moléculaires des composés analysés ainsi que leur identification et leur quantification.

Cette technique est fondée sur la séparation et la détection d’ions formés dans une source d’ionisation ou dans une chambre de collision. Ces ions proviennent de la molécule à analyser. Dans le cas de méthodes d’ionisation dites « douces », l’ion moléculaire ou pseudomoléculaire formé peut être consécutif à l’addition d’un ion (H+ par exemple) ou à la soustraction d’un électron à la molécule. Dans le cas de méthodes d’ionisation moins douces ou dans une chambre de collision, les ions pseudo-moléculaires ou moléculaires se fragmentent pour donner des ions fils en suivant des règles de fragmentation connues et caractéristiques des structures des molécules à analyser. Il est donc possible, avec cette méthode, d’obtenir des informations structurales. Le graphique représentant l’intensité des ions en fonction de leur rapport m/z est appelé spectre de masse.

Le spectromètre de masse comprend plusieurs parties, disposées en série, permettant successivement : l’introduction de l’échantillon ; l’évaporation et l’ionisation des molécules dans un élément appelé source (transformation des molécules à l’état naturel en ions à l’état gazeux) ; l’accélération des ions formés ; la séparation de ces ions dans un élément appelé analyseur de masse, en fonction de leur rapport m/z (masse sur charge) ; la détection, c’est-à-dire l’obtention du spectre de masse.

Depuis plusieurs années, la spectrométrie de masse est couplée aux méthodes séparatives telles les chromatographies en phase gazeuse et en phase liquide. Le spectromètre de masse fonctionne alors comme un détecteur classique en donnant une réponse, l’aire du pic chromatographique, proportionnelle à la quantité de produit injectée. Cependant, lors des études quantitatives, il est indispensable d’utiliser un étalon interne de préférence l’analogue lourd (marqué au C13 ou au D2) du produit à analyser et qui présente le même temps de rétention en chromatographie.

Intérêt/objectif :

• Identification :

Suivant le type d’ionisation utilisé, un spectre de masse peut être caractéristique d’une molécule. Ainsi en le comparant avec des banques de spectres, il est possible d’identifier la molécule.

Lors de l’utilisation d’un analyseur haute résolution (TOF, secteur magnétique, FTICR, Orbitrap), la spectrométrie de masse permet de mesurer avec précision la masse mono-isotopique d’un ion et d’en déduire sa formule brute.

• Analyse structurale :

La parité de la masse mesurée est fonction de la parité du nombre d’atomes d’azote que possède une molécule (règle de l’azote).

Chaque atome possède un ou plusieurs isotopes qui sont de masses différentes par définition. Ainsi, la proportion de chaque isotope observé sur un spectre de masse, c’est-à-dire le massif isotopique, est caractéristique de la présence de certains atomes et de leur nombre dans l’ion mesuré (en particulier les éléments Cl, et Br, qui présentent des isotopes M et M+2 en quantité notable).

Les ions peuvent se fragmenter dans un spectromètre de masse : dans la source d’ionisation, dans l’analyseur ou dans une cellule de collision. Comme les fragmentations respectent des lois précises de chimie en phase gazeuse, l’étude de ces fragments permet de déterminer la structure des ions.

• Quantification :

Un spectromètre de masse est un détecteur universel et très sensible. Sa gamme linéaire va de 3 à 7 ordres de grandeur, d’où la possibilité d’obtenir une quantification fiable sur un domaine large.

• Imagerie :

L’analyse point par point d’une surface par spectrométrie de masse avec ionisation adéquate (MALDI, SIMS, DESI) permet de générer des images ioniques, représentant la répartition de chaque ion issu de cette surface. Cette technique d’imagerie est très utilisée pour la recherche de biomarqueurs (identification dans une coupe de tissu de composés spécifiques d’une région définie).