Présentation

La métabolomique GC-MS couple la chromatographie en phase gazeuse avec la spectrométrie de masse pour l’analyse des métabolites volatils et semi-volatils. Comme la plupart des métabolites ne sont pas volatils aux températures compatibles avec la GC, une dérivation chimique est nécessaire — généralement un processus en deux étapes de méthoximation suivie d’une silylation — pour convertir les groupes fonctionnels polaires en dérivés volatils et thermiquement stables. La GC-MS offre plusieurs avantages pour la métabolomique : des temps de rétention hautement reproductibles, des profils de fragmentation bien caractérisés et des bibliothèques spectrales commerciales et publiques étendues (telles que NIST et la Golm Metabolome Database) qui facilitent l’identification des métabolites.

Méthodes

La dérivation se déroule en deux étapes. La méthoximation avec du chlorhydrate de méthoxyamine protège les groupes carbonyle et réduit le nombre de formes tautomères. La silylation avec du N-méthyl-N-(triméthylsilyl)trifluoroacétamide (MSTFA) remplace les hydrogènes actifs sur les groupes hydroxyle, amine et carboxyle par des groupes triméthylsilyle, augmentant la volatilité. La séparation est effectuée sur des colonnes capillaires en silice fondue avec des phases stationnaires apolaires, utilisant des gradients de température programmés pour éluer les métabolites sur une large gamme de volatilité. L’ionisation par impact électronique à 70 eV produit des spectres de fragmentation hautement reproductibles qui peuvent être recherchés dans des bibliothèques de référence. Les algorithmes de déconvolution comme AMDIS résolvent les composés co-élués en extrayant les spectres de composants purs du chromatogramme d’ions totaux.

Applications

La métabolomique GC-MS est une plateforme mature largement utilisée en métabolomique végétale, en métabolomique microbienne et en diagnostic clinique des erreurs innées du métabolisme. C’est la méthode de choix pour le profilage des acides organiques dans l’urine et pour l’analyse des intermédiaires du métabolisme central du carbone. La technique complète la théorie de la chromatographie en phase gazeuse avec la détection par spectrométrie de masse. Des techniques de préparation d’échantillons soigneuses sont essentielles pour une dérivation reproductible et une quantification précise.