Spectrométrie de masse de complexes moléculaires et macromoléculaires de cations alcalins et alcalino-terreux

Abstract

L'objectif principal de cette thèse se rapporte à l'étude de la complexation en phase gazeuse de cations alcalins et alcalino-terreux par des molécules biologiques. Suite à une description des méthodologies expérimentales utilisées dans le cadre de ce travail, nous présentons les résultats relatifs à l'étude de complexes de métaux alcalins et d'ammonium formés à partir d'éthers-couronne par électronébulisation. Une des questions qui se pose dans ce domaine de la spectrométrie de masse est d'évaluer dans quelle mesure les espèces observées sur les spectres de masse sont représentatives des complexes formes en solution. Des expériences de spectrométrie de masse résolue en énergie qui permettent d'établir une relation entre l'énergie interne déposée sur les ions au cours de l'ionisation et leur stabilité nous ont permis de montrer que les intensités relatives observées sur les spectres de masse ne permettent pas seules d'établir un ordre de sélectivité cationique en solution. L'étude menée en LSI-MS/MS et en ESI-MS/MS sur la structure de complexes de métaux alcalins et de calcium formés à partir de ionophores a permis ensuite d'évaluer les stabilités relatives des complexes en phase gazeuse et de localiser certains des sites de complexation. Nous avons réalisé par ailleurs un travail sur des composés organiques plus ou moins basiques en solution et en gazeuse et sur des protéines variées. Les caractères physico-chimiques des bases ainsi que la structure des macromolécules apparaissent déterminants pour les états de charge des protéines observés sur les spectres electrospray. Ces résultats ont été appliqués aux complexes calmoduline/calcium pour l'analyse desquels l'utilisation de solution basiques s'est révélée particulièrement intéressante. La stabilité des espèces ioniques formées se trouve en effet renforcée dans ce type de solvant.The aim of this work is the study of the complexation of alkali and alkaline-earth metal cations with biologic molecules in the gaz phase. After a description of experimental methods used in this work we present results relative to the study of alkali cations and ammonium complexes with crown ethers formed by electrospray. One of the most important question in this field is to evaluate if the species observed in the mass spectra are representative of complexes formed in the solution phase. Some experiments of energy-resolved mass spectrometry permit to establish a relation between the internal energy laid on ions during ionization and their stability. These experiments led us to show that the relative intensities observed in mass spectra do not permit to establish directly a selectivity order of cations in solution. The structural study in LSl-MS/MS and in ESI-MS/MS of complexes of alkali cations and calcium with ionophorous compounds led us to consider their relative stability in the gas phase and to locate some sites of complexation. Then, we investigated the effect of basic organic compounds in the solution phase on the ionization of various proteins. Physicochemical characters of bases and the structure of macromolecules determine the charge states and the stability of proteins observed in electrospray mass spectra. These results were applied successfully to calmodulin/calcium complexes, the stability of these ionic species being reinforced by use of basic buffers.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF