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L’analyse métabolomique facilitée par la spectrométrie de masse à très haute résolution


​Dans une étude publiée dans Analytical Chemistry, l'équipe de spectrométrie de masse du Laboratoire d'Etude du Métabolisme des Médicaments (SPI) a démontré l'intérêt de l'Orbitrap Fusion, un spectromètre de masse de dernière génération pour l'identification de métabolites d'intérêt sur la base de leurs masses et isotopes mesurés avec une grande précision. 

Publié le 25 avril 2018

​L'analyse métabolomique consiste en l'analyse de l'ensemble des molécules organiques de petites tailles (<1500 Da), ou métabolites, présents dans un système biologique donné (cellule, tissu, organisme). Elle a pour objectif une meilleure compréhension des systèmes biologiques en mettant en évidence des interrelations métaboliques qui n'auraient pas pu être détectées par des approches biochimiques conventionnelles. Il s'agit d'une approche multidisciplinaire mettant en jeu a. la chimie analytique (acquisition des empreintes métaboliques les plus informatives et les plus robustes possibles), b. le traitement du signal (afin de retirer l'information analytiquement pertinente des empreintes générées) et c. les analyses statistiques multivariées. Ces dernières permettent de résumer, visualiser et comparer l'information biologiquement pertinente contenue dans les différents profils métaboliques (Figure 1).

Figure 1. Les différentes étapes d'une analyse métabolomique

 

Une difficulté importante de l'analyse métabolomique réside dans l'identification de métabolites d'intérêt biologique. Le premier niveau d'investigation est la composition élémentaire, qui peut être déduite des masses et des massifs isotopiques mesurés avec grande précision. Dans ce contexte, l'équipe du LEMM a évalué pour la première fois les performances du spectromètre de masse Orbitrap Fusion et démontré son potentiel pour l'identification de métabolites d'intérêt par détermination de leur composition élémentaire. Ce travail a été réalisé en utilisant un ensemble de 50 métabolites standards analysés tels quels ou dans un extrait de plasma humain. Un contrôle précis de plusieurs paramètres expérimentaux, comme le nombre d'ions mesurés, s'est avéré nécessaire pour éviter les effets de charge d'espace, et assurer une précision de masse inférieure au ppm (précision à la 4ème décimale) ainsi qu'une mesure fiable des massifs isotopiques.
Sur la base de ces résultats, les chercheurs ont pu proposer des conditions expérimentales optimisées et standardisées pour réaliser des analyses métabolomiques non ciblées sur l'Orbitrap Fusion avec un haut degré de confiance (Figure 2).












Figure 2. Mesure de masses précises et profils isotopiques pour identifier des métabolites inconnus

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