Comprendre l’Electrospray des Polymères et Biopolymères en Conditions Natives – POLYnESI

Bien que l’électrospray ait été introduit il y plus de trente ans et soit la méthode d’ionisation la plus répandue en spectrométrie de masse, les mécanismes sous-jacents restent encore mal connus. L’objectif de ce projet est de comprendre comment les (bio)polymères acquièrent leur charge définitive tout en se désolvatant. Pour concevoir ce projet, nous avons mené une nouvelle réflexion sur les processus physico-chimiques sous-tendant les processus électrospray. Contrairement à la plupart des études publiées, nous nous ne limiterons pas à l’étude des protéines : nous utiliserons comme systèmes-modèle des acides nucléiques et des foldamères synthétiques spécialement conçus pour cette étude. Premièrement, nous allons étudier comment les analytes et autres solutés (électrolytes comme l’acétate d’ammonium, ou neutres comme les agents superchargeants) se répartissent entre le centre et la surface des gouttelettes, et si ces paramètres influencent l’issue de l’électrospray. Pour cela, nous concevrons des foldamères avec diverses chaines latérales exposées en surface (chargées, neutres polaires ou neutres apolaires). Des mesures de tension de surface (par ailleurs utiles pour estimer la charge limite de Rayleigh) nous permettront d’accéder aux constantes d’équilibre de partition entre solution et surface. Deuxièmement, nous allons étudier si des propriétés des analytes telles que leur flexibilité ou la disposition des porteurs de charge influencent leur préférence pour le résidu chargé (en restant au centre des gouttelettes) ou pour une extrusion (en partant de la surface). Cette préférence devrait se marquer par des différences de charge totale et par des différences de compacité, mesurée par spectrométrie de mobilité ionique. Enfin troisièmement, pour les analytes présumés suivre le mécanisme du résidu chargé et donc garder leur conformation native jusqu’aux dernières étapes de désolvatation, nous étudierons l’effet de la densité de charge sur les conformations détectées. En effet, non seulement une expansion des hauts états de charge est fréquemment observée, mais une compaction des bas états de charge a également été rapportée dans certains cas. Nous voulons rationaliser quelle densité de charge est optimale pour préserver les structures initiales, et à la lumière des études décrites plus haut, déterminer comment optimiser les paramètres expérimentaux pour obtenir cette densité de charge idéale. Ce travail a une portée à la fois fondamentale et applicative, car il permettra de tirer le meilleur parti possible de la spectrométrie de masse en conditions dites « natives » en termes d’interprétations structurales, que ce soit sur des protéines, des acides nucléiques, ou des architectures synthétiques.