La plateforme de Spectrométrie de masse, labellisée par Genopole et opérée par le laboratoire LAMBE (Université d’Évry/CNRS/Cergy Paris Université) se dote d’un nouvel instrument offrant une capacité inégalée de séparation, caractérisation et quantification d’espèces moléculaires en mélanges complexes, grâce à la combinaison de la haute résolution et de la mobilité ionique cyclique.
Le « SELECT SERIES Cyclic IMS » a été financé par Genopole et l’Université d’Évry Paris-Saclay. Il a été installé en juin 2023 au sein du LAMBE qui apporte son expertise en chimie analytique, analyse structurale et biophysique. L’équipement mutualisé répond aux enjeux actuels de recherche et d’innovation biotech des laboratoires et entreprises du site. Il fait partie des trois seuls équipements de ce type disponibles en France !
L’essor des sciences post-génomiques et de leurs applications en santé, biomatériaux, énergie, agro-ressources, environnement fait naître des besoins croissants de caractérisation moléculaire à haute sensibilité et résolution, pour les laboratoires académiques comme pour les acteurs industriels.
Le système SELECT SERIES Cyclic IMS (cf. photo) répond à ces nouveaux enjeux de recherche et d’innovation. Il associe une technologie de rupture, la séparation moléculaire par mobilité ionique cyclique (Cyclic IM), à la détection et la caractérisation structurale de molécules en mélange par spectrométrie de masse (MS). Cet instrument de pointe particulièrement polyvalent, satisfera les demandes en R&D des laboratoires académiques et entreprises du biocluster évryen, ainsi que de l’Université Paris-Saclay. Il répond d’ores et déjà aux besoins de cinq laboratoires du campus génopolitain (SABNP, LBEPS, Génomique Métabolique, GenHotel, LAMBE).
Une palette technologique remarquablement complète sur la plateforme
Le LAMBE (Laboratoire Analyse, Modélisation, Matériaux pour la Biologie et l’Environnement) dispose pour cet instrument d’un large éventail de sources d’ionisation et de modes de fragmentation. Il est ainsi possible d’effectuer des analyses de liquides, ou de solides, grâce aux sources ESI, nanoESI, ASAP, APCI et DESI. La source DESI permet notamment l’analyse par imagerie moléculaire. Différents modes de fragmentations, c’est-à-dire diverses méthodes permettant de rompre des liaisons chimiques (par CID, ECD et SID), peuvent également diversifier l’information structurale obtenue. C’est le cas par exemple pour des protéines, peptides ou des oligo/polysaccharides qui contiendraient des groupements labiles, ou pour des édifices supramoléculaires de grande taille.
« En termes de performance, grâce à un analyseur dit « à temps de vol » équipé de deux miroirs électrostatiques, le nouvel instrument peut atteindre une haute résolution en masse : par exemple > 100 000 (M/ΔM) pour l’ion [M+6H]6+ de l’insuline bovine » précise Régis Daniel, directeur du Lambe et responsable de la plateforme de Spectrométrie de masse. « Une haute résolution permet de séparer plus d’espèces moléculaires et facilite la détermination des structures » explique-t-il. « L’équipement fournit une précision de mesure de masse des composés < 0,5 ppm ce qui permet de déterminer les formules brutes de petites molécules avec plus de certitude« .
L’instrument de mobilité ionique cyclique (cIM) peut également recevoir en amont une dimension séparative supplémentaire grâce au couplage chromatographique selon deux configurations au choix : à débit analytique/micro LC-MS (LC-MS : chromatographie en phase liquide couplée à la spectrométrie de masse), « ACQUITY Premier », ou /nano LC-MS, « ACQUITY UPLC M-Class ».
Spectrométrie de masse couplée à la mobilité ionique cyclique : une technologie de rupture
Les récents développements technologiques ont conduit à la commercialisation de différents instruments avec des performances résolutives de plus en plus élevées. C’est dans ce contexte que la société Waters a introduit, en 2019, un spectromètre de masse de type QTOF comportant une nouvelle technologie de mobilité ionique haute résolution, le SELECT SERIES Cyclic IMS.
Cette technologie de rupture repose sur l’implémentation d’une cellule circulaire de mobilité ionique, qui conduit les ions à effectuer de multiples révolutions dans la cellule remplie d’un gaz. Ce qui est mesuré est alors la mobilité des ions dans le gaz, ce qui permet de les séparer en fonction de leurs structures tridimensionnelles.
Comme le nombre de révolutions dans la cellule de mobilité est théoriquement illimité, cela revient à allonger leur trajet également de manière illimitée pour atteindre une performance de séparation inégalée (ultra-haute résolution en mobilité jusqu’à environ 750, en comparaison de 250 max. jusqu’alors).
La séparation par mobilité ionique est couplée à la spectrométrie de masse au sein du même instrument SELECT SERIES Cyclic IMS, ce qui constitue une combinaison très puissante pour discriminer des composés différents mais de même masse ou des molécules de même composition mais d’organisation différente. Si on ajoute à ce dispositif la possibilité de coupler en amont une méthode de séparation supplémentaire par chromatographie, nous obtenons là un des plus puissants systèmes d’analyse actuels.
