HPLC separation, NMR and QTOF/MS/MS structure elucidation of a prominent nitric oxide donor agent based on an isomeric composition of a nitrosyl ruthenium complex

A new and promising nitrosyl ruthenium complex, [Ru(NO)(bdqi-COOH)(terpy)](PF(6))(3), bdqi-COOH is 3,4-diiminebenzoic acid and terpy is 2,2`-terpyridine, has been synthesized as a NO donor agent. The procedure used for [Ru(NO)(bdqi-COOH)(terpy)](PF(6))(3) synthesis has, apparently, yielded the formation of two isomers in which the ligand bdqi-COOH appears to be coordinated in its reduced form (bdcat-COOH), which could have differences in their pharmacological properties. Therefore, it was intended to separate the two possible isomers by high-performance liquid chromatography (HPLC) and to characterize them by high resolution mass spectrometry (QTOF MS) and by magnetic nuclear resonance spectroscopy (NMR). The results obtained by MS showed that the ESI-MS mass spectra of both HPLC column fractions, e.g. peak 1 and peak 2, are essentially equal, showing that both isomers display nearly identical gas-phase behavior with clusters of isotopologue ions centered at m/z 573, m/z 543 and m/z 513. Regarding the NMR analysis, the results showed that the positional isomerism is located in the bdqi-COOH ligand. From the observed results it can be concluded that the synthesis procedure that has been used results in the formation of two [Ru(terpy)(bdqi-COOH)NO](PF(6))(3) isomers. (c) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Fungal tyrosine betaine, a novel secondary metabolite from conidia of entomopathogenic Metarhizium spp. fungi

Fungi, including the entomopathogenic deuteromycete Metarhizium anisopliae, produce a wide diversity of secondary metabolites that either can be secreted or stored in specific developmental structures, e.g., conidia. Some secondary metabolites, such as pigments, polyols and mycosporines, are associated with pathogenicity and/or fungal tolerance to several stress-inducing environmental factors, including temperature and solar radiation extremes. Extracts of M. anisopliae var. anisopliae (strain ESALQ-1037) conidia were purified by chromatographic procedures and the isolated compounds analyzed by (1)H and (13)C nuclear magnetic resonance spectroscopy and high-resolution mass spectrometry. LC-MS analyses were carried out to search for mycosporines (the initial targets), but no compounds of this class were detected. A molecule whose natural occurrence was previously undescribed was identified. It consists of betaine conjugated with tyrosine, and the structure was identified as 2-([1-carboxy-2-(4-hydroxyphenyl)ethyl]amino)-N,N,N-trimethyl-2-oxoethanammonium. mannitol was the predominant compound in the alcoholic conidial extract, but no amino acids other than tyrosine were found to be conjugated with betaine in conidia. The fungal tyrosine betaine was detected also in conidial extracts of three other M. anisopliae var. anisopliae (ARSEF 1095, 5626 and 5749) and three M. anisopliae var. acridum isolates (ARSEF 324, 3391 and 7486), but it was not detected in Aspergillus nidulans conidial extract (ATCC 10074). (C) 2010 The British Mycological Society. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Test methods: anabolics.

In the International Olympic Committee (IOC) accredited laboratories, specific methods have been developed to detect anabolic steroids in athletes' urine. The technique of choice to achieve this is gas-chromatography coupled with mass spectrometry (GC-MS). In order to improve the efficiency of anti-doping programmes, the laboratories have defined new analytical strategies. The final sensitivity of the analytical procedure can be improved by choosing new technologies for use in detection, such as tandem mass spectrometry (MS-MS) or high resolution mass spectrometry (HRMS). A better sample preparation using immuno-affinity chromatography (IAC) is also a good tool for improving sensitivity. These techniques are suitable for the detection of synthetic anabolic steroids whose structure is not found naturally in the human body. The more and more evident use, on a large scale, of substances chemically similar to the endogenous steroids obliges both the laboratory and the sports authorities to use the steroid profile of the athlete in comparison with reference ranges from a population or with intraindividual reference values.

Metabolomics in the fight against malaria

Metabolomics uses high-resolution mass spectrometry to provide a chemical fingerprint of thousands of metabolites present in cells, tissues or body fluids. Such metabolic phenotyping has been successfully used to study various biologic processes and disease states. High-resolution metabolomics can shed new light on the intricacies of host-parasite interactions in each stage of the Plasmodium life cycle and the downstream ramifications on the host’s metabolism, pathogenesis and disease. Such data can become integrated with other large datasets generated using top-down systems biology approaches and be utilised by computational biologists to develop and enhance models of malaria pathogenesis relevant for identifying new drug targets or intervention strategies. Here, we focus on the promise of metabolomics to complement systems biology approaches in the quest for novel interventions in the fight against malaria. We introduce the Malaria Host-Pathogen Interaction Center (MaHPIC), a new systems biology research coalition. A primary goal of the MaHPIC is to generate systems biology datasets relating to human and non-human primate (NHP) malaria parasites and their hosts making these openly available from an online relational database. Metabolomic data from NHP infections and clinical malaria infections from around the world will comprise a unique global resource.

Antifungal activity of extracts from Atacama Desert fungi againstParacoccidioides brasiliensis and identification ofAspergillus felis as a promising source of natural bioactive compounds

Fungi of the genus Paracoccidioides are responsible for paracoccidioidomycosis. The occurrence of drug toxicity and relapse in this disease justify the development of new antifungal agents. Compounds extracted from fungal extract have showing antifungal activity. Extracts of 78 fungi isolated from rocks of the Atacama Desert were tested in a microdilution assay against Paracoccidioides brasiliensis Pb18. Approximately 18% (5) of the extracts showed minimum inhibitory concentration (MIC) values≤ 125.0 µg/mL. Among these, extract from the fungus UFMGCB 8030 demonstrated the best results, with an MIC of 15.6 µg/mL. This isolate was identified as Aspergillus felis (by macro and micromorphologies, and internal transcribed spacer, β-tubulin, and ribosomal polymerase II gene analyses) and was grown in five different culture media and extracted with various solvents to optimise its antifungal activity. Potato dextrose agar culture and dichloromethane extraction resulted in an MIC of 1.9 µg/mL against P. brasiliensis and did not show cytotoxicity at the concentrations tested in normal mammalian cell (Vero). This extract was subjected to bioassay-guided fractionation using analytical C18RP-high-performance liquid chromatography (HPLC) and an antifungal assay using P. brasiliensis. Analysis of the active fractions by HPLC-high resolution mass spectrometry allowed us to identify the antifungal agents present in the A. felis extracts cytochalasins. These results reveal the potential of A. felis as a producer of bioactive compounds with antifungal activity.

Extended bottom-up proteomics with secreted aspartic protease Sap9.

We investigate the benefits and experimental feasibility of approaches enabling the shift from short (1.7kDa on average) peptides in bottom-up proteomics to about twice longer (~3.2kDa on average) peptides in the so-called extended bottom-up proteomics. Candida albicans secreted aspartic protease Sap9 has been selected for evaluation as an extended bottom-up proteomic-grade enzyme due to its suggested dibasic cleavage specificity and ease of production. We report the extensive characterization of Sap9 specificity and selectivity revealing that protein cleavage by Sap9 most often occurs in the vicinity of proximal basic amino acids, and in select cases also at basic and hydrophobic residues. Sap9 is found to cleave a large variety of proteins in a relatively short, ~1h, period of time and it is efficient in a broad pH range, including slightly acidic, e. g., pH5.5, conditions. Importantly, the resulting peptide mixtures contain representative peptides primarily in the target 3-7kDa range. The utility and advantages of this enzyme in routine analysis of protein mixtures are demonstrated and the limitations are discussed. Overall, Sap9 has a potential to become an enzyme of choice in an extended bottom-up proteomics, which is technically ready to complement the traditional bottom-up proteomics for improved targeted protein structural analysis and expanded proteome coverage. BIOLOGICAL SIGNIFICANCE: Advances in biological applications of mass spectrometry-based bottom-up proteomics are oftentimes limited by the extreme complexity of biological samples, e.g., proteomes or protein complexes. One of the reasons for it is in the complexity of the mixtures of enzymatically (most often using trypsin) produced short (<3kDa) peptides, which may exceed the analytical capabilities of liquid chromatography and mass spectrometry. Information on localization of protein modifications may also be affected by the small size of typically produced peptides. On the other hand, advances in high-resolution mass spectrometry and liquid chromatography have created an intriguing opportunity of improving proteome analysis by gradually increasing the size of enzymatically-derived peptides in MS-based bottom-up proteomics. Bioinformatics has already confirmed the envisioned advantages of such approach. The remaining bottle-neck is an enzyme that could produce longer peptides. Here, we report on the characterization of a possible candidate enzyme, Sap9, which may be considered for producing longer, e.g., 3-7kDa, peptides and lead to a development of extended bottom-up proteomics.

Quantitative proteomics reveals subset-specific viral recognition in dendritic cells.

Dendritic cell (DC) populations consist of multiple subsets that are essential orchestrators of the immune system. Technological limitations have so far prevented systems-wide accurate proteome comparison of rare cell populations in vivo. Here, we used high-resolution mass spectrometry-based proteomics, combined with label-free quantitation algorithms, to determine the proteome of mouse splenic conventional and plasmacytoid DC subsets to a depth of 5,780 and 6,664 proteins, respectively. We found mutually exclusive expression of pattern recognition pathways not previously known to be different among conventional DC subsets. Our experiments assigned key viral recognition functions to be exclusively expressed in CD4(+) and double-negative DCs. The CD8alpha(+) DCs largely lack the receptors required to sense certain viruses in the cytoplasm. By avoiding activation via cytoplasmic receptors, including retinoic acid-inducible gene I, CD8alpha(+) DCs likely gain a window of opportunity to process and present viral antigens before activation-induced shutdown of antigen presentation pathways occurs.

Natural aphrodisiacs: studies of commercially-available herbal recipes, and phytochemical investigation of "Erythroxylum vacciniifolium" Mart. (Erythroxylaceae) from Brazil

De tout temps, hommes et femmes ont cherché par tous les moyens à développer, préserver ou recouvrer leurs propres capacités sexuelles mais également à stimuler le désir du partenaire. L?utilisation d?aphrodisiaques naturels a été l?un des recours les plus répandus. De nos jours, la commercialisation de nouvelles "love drugs" de synthèse, e.g. Viagra®, Cialis®, Levitra®, a remis au goût du jour les aphrodisiaques classiques et à relancer la recherche sur des molécules nouvelles. La pratique croissante de l?automédication, le matraquage publicitaire sur les aphrodisiaques naturels, la prolifération sur le marché de compléments alimentaires non contrôlés et l?absence de véritable législation accroissent les risques qui pèsent sur la santé publique. Dans le but d?évaluer les risques potentiels sur le consommateur de produits aphrodisiaques commercialisés, le développement et la validation d?une méthode rapide d?analyse qualitative et quantitative de la yohimbine dans ces préparations du marché sont exposés dans la première partie de ce travail. La yohimbine est un antagoniste ?2-adrénocepteur du système nerveux central et périphérique, elle est employée depuis plus d?un siècle dans le traitement des dysfonctionnements érectiles. Cette méthode analytique utilise la chromatographie liquide couplée à l?ultraviolet et à la spectrométrie de masse (LC-UV-MS) et au total, vingt préparations aphrodisiaques ont été étudiées. La dose journalière de yohimbine mesurée s?est révélée très variable selon les produits puisqu?elle varie de 1.32 à 23.16 mg. La seconde partie de ce travail concerne l?étude phytochimique et pharmacologique d?Erythroxylum vacciniifolium Mart. (Erythroxylaceae), une plante, appelée localement catuaba, utilisée dans la médecine traditionnelle brésilienne comme tonique et aphrodisiaque. Dans un premier temps, l?extrait alcaloïdique a été analysé par chromatographie liquide haute performance (HPLC) couplée soit à un détecteur UV à barrette d?iode (LC-UV-DAD), soit à un spectromètre de masse (LC-MS), ou soit à un spectromètre de résonance magnétique nucléaire (LC-RMN). L?interprétation de ces données spectrales enregistrées en ligne a permis d?obtenir des informations structurales et d?identifier partiellement près de 24 alcaloïdes appartenant à la classe des tropanes et potentiellement originaux. Par des méthodes classiques de chromatographie liquide sur l?extrait alcaloïdique de la plante, dix sept tropanes nouveaux ont ensuite été isolés dont les catuabines et leurs dérivés, et les vaccinines. Tous ces composés sont des tropane-diols ou triols estérifiés par au moins un groupe acide 1-méthyl-1H-pyrrole-2-carboxylique. Un de ces composés a été identifié comme un tropane N-oxyde. Toutes les structures ont été déterminées par spectrométrie de masse haute résolution et spectroscopie RMN multi-dimensionnelle. Parmi les nombreux tests biologiques réalisés sur ces tropanes, seuls les tests de cytotoxicité se sont révélés faiblement positifs pour certains de ces composés.<br/><br/>Throughout the ages, men and women have incessantly pursued every means to increase, preserve or recapture their sexual capacity, or to stimulate the sexual desire of selected individuals. One of the most recurrent methods has been the use of natural aphrodisiacs. Nowadays, the commercialization of new synthetic "love drugs", e.g. Viagra®, Cialis® and Levitra®, has fascinated the public interest and has led to a reassessment of classical aphrodisiacs and to the search for new ones. The practice of self-medication by an increasing number of patients, the incessant aggressive advertising of these herbal aphrodisiacs, the invasion of the medicinal market with uncontrolled dietary supplements and the absence of real directives amplifies the potential health hazards to the community. In order to evaluate the possible risks of commercialized aphrodisiac products on consumer health, the development and validation of a rapid qualitative and quantitative method for the analysis of yohimbine in these products, is reported in the first part of the present work. Yohimbine, a pharmacologically well-characterized ?2-adrenoceptor antagonist with activity in the central and peripheral nervous system, has been used for over a century in the treatment of erectile dysfunction. The analytical method is based on liquid chromatography coupled with ultraviolet and mass spectrometry (LC-UV-MS) and in total, 20 commercially-available aphrodisiac preparations were analyzed. The amount of yohimbine measured and expressed as the maximal dose per day suggested on product labels ranged from 1.32 to 23.16 mg. The second part of this work involved the phytochemical and pharmacological investigation of Erythroxylum vacciniifolium Mart. (Erythroxylaceae), a plant used in Brazilian traditional medicine as an aphrodisiac and tonic, and locally known as catuaba. With the aim of obtaining preliminary structure information on-line, the alkaloid extract was analyzed by high performance liquid chromatography (HPLC) coupled to diode array UV detection (LC-UVDAD), to mass spectrometry (LC-MS) and to nuclear magnetic resonance spectroscopy (LCNMR). Interpretation of on-line spectroscopic data led to structure elucidation and partial identification of 24 potentially original alkaloids bearing the same tropane skeleton. Seventeen new tropane alkaloids were then isolated from the alkaloid extract of the plant, including catuabines D to I, their derivatives and vaccinines A and B. All compounds were elucidated as tropane-diol or -triol alkaloids esterified by at least one 1-methyl-1H-pyrrole-2-carboxylic acid. One of the isolated compounds was identified as a tropane alkaloid N-oxide. Their structures were determined by high resolution mass spectrometry and multi-dimensional NMR spectroscopy. Among the numerous bioassays undertaken, only the cytotoxicity tests exhibited a weak positive activity of certain compounds.

Quantitative performance of a quadrupole-orbitrap-MS in targeted LC-MS determinations of small molecules.

High-resolution mass spectrometry (HRMS) has been associated with qualitative and research analysis and QQQ-MS with quantitative and routine analysis. This view is now challenged and for this reason, we have evaluated the quantitative LC-MS performance of a new high-resolution mass spectrometer (HRMS), a Q-orbitrap-MS, and compared the results obtained with a recent triple-quadrupole MS (QQQ-MS). High-resolution full-scan (HR-FS) and MS/MS acquisitions have been tested with real plasma extracts or pure standards. Limits of detection, dynamic range, mass accuracy and false positive or false negative detections have been determined or investigated with protease inhibitors, tyrosine kinase inhibitors, steroids and metanephrines. Our quantitative results show that today's available HRMS are reliable and sensitive quantitative instruments and comparable to QQQ-MS quantitative performance. Taking into account their versatility, user-friendliness and robustness, we believe that HRMS should be seen more and more as key instruments in quantitative LC-MS analyses. In this scenario, most targeted LC-HRMS analyses should be performed by HR-FS recording virtually "all" ions. In addition to absolute quantifications, HR-FS will allow the relative quantifications of hundreds of metabolites in plasma revealing individual's metabolome and exposome. This phenotyping of known metabolites should promote HRMS in clinical environment. A few other LC-HRMS analyses should be performed in single-ion-monitoring or MS/MS mode when increased sensitivity and/or detection selectivity will be necessary.

Non conventional biological treatment based on Trametes versicolor for the elimination of recalcitrant anticancer drugs in hospital wastewater

This work presents a study about the elimination of anticancer drugs, a group of pollutants considered recalcitrant during conventional activated sludge wastewater treatment, using a biological treatment based on the fungus Trametes versicolor. A 10-L fluidized bed bioreactor inoculated with this fungus was set up in order to evaluate the removal of 10 selected anticancer drugs in real hospital wastewater. Almost all the tested anticancer drugs were completely removed from the wastewater at the end of the batch experiment (8 d) with the exception of Ifosfamide and Tamoxifen. These two recalcitrant compounds, together with Cyclophosphamide, were selected for further studies to test their degradability by T. versicolor under optimal growth conditions. Cyclophosphamide and Ifosfamide were inalterable during batch experiments both at high and low concentration, whereas Tamoxifen exhibited a decrease in its concentration along the treatment. Two positional isomers of a hydroxylated form of Tamoxifen were identified during this experiment using a high resolution mass spectrometry based on ultra-high performance chromatography coupled to an Orbitrap detector (LTQ-Velos Orbitrap). Finally the identified transformation products of Tamoxifen were monitored in the bioreactor run with real hospital wastewater

Identification de nouveaux substrats des kinases Erk1/2 par une approche bio-informatique, pharmacologique et phosphoprotéomique

La phosphorylation est une modification post-traductionnelle omniprésente des protéines Cette modification est ajoutée et enlevée par l’activité enzymatique respective des protéines kinases et phosphatases. Les kinases Erk1/2 sont au cœur d’une voie de signalisation importante qui régule l’activité de protéines impliquées dans la traduction, le cycle cellulaire, le réarrangement du cytosquelette et la transcription. Ces kinases sont aussi impliquées dans le développement de l’organisme, le métabolisme du glucose, la réponse immunitaire et la mémoire. Différentes pathologies humaines comme le diabète, les maladies cardiovasculaires et principalement le cancer, sont associées à une perturbation de la phosphorylation sur les différents acteurs de cette voie. Considérant l’importance biologique et clinique de ces deux kinases, connaître l’étendue de leur activité enzymatique pourrait mener au développement de nouvelles thérapies pharmacologiques. Dans ce contexte, l’objectif principal de cette thèse était de mesurer l’influence de cette voie sur le phosphoprotéome et de découvrir de nouveaux substrats des kinases Erk1/2. Une étude phosphoprotéomique de cinétique d’inhibition pharmacologique de la voie de signalisation Erk1/2 a alors été entreprise. Le succès de cette étude était basé sur trois technologies clés, soit l’enrichissement des phosphopeptides avec le dioxyde de titane, la spectrométrie de masse haut débit et haute résolution, et le développement d’une plateforme bio-informatique nommée ProteoConnections. Cette plateforme permet d’organiser les données de protéomique, évaluer leur qualité, indiquer les changements d’abondance et accélérer l’interprétation des données. Une fonctionnalité distinctive de ProteoConnections est l’annotation des sites phosphorylés identifiés (kinases, domaines, structures, conservation, interactions protéiques phospho-dépendantes). Ces informations ont été essentielles à l’analyse des 9615 sites phosphorylés sur les 2108 protéines identifiées dans cette étude, soit le plus large ensemble rapporté chez le rat jusqu’à ce jour. L’analyse des domaines protéiques a révélé que les domaines impliqués dans les interactions avec les protéines, les acides nucléiques et les autres molécules sont les plus fréquemment phosphorylés et que les sites sont stratégiquement localisés pour affecter les interactions. Un algorithme a été implémenté pour trouver les substrats potentiels des kinases Erk1/2 à partir des sites identifiés selon leur motif de phosphorylation, leur cinétique de stimulation au sérum et l’inhibition pharmacologique de Mek1/2. Une liste de 157 substrats potentiels des kinases Erk1/2 a ainsi été obtenue. Parmi les substrats identifiés, douze ont déjà été rapportés et plusieurs autres ont des fonctions associées aux substrats déjà connus. Six substrats (Ddx47, Hmg20a, Junb, Map2k2, Numa1, Rras2) ont été confirmés par un essai kinase in vitro avec Erk1. Nos expériences d’immunofluorescence ont démontré que la phosphorylation de Hmg20a sur la sérine 105 par Erk1/2 affecte la localisation nucléocytoplasmique de cette protéine. Finalement, les phosphopeptides isomériques positionnels, soit des peptides avec la même séquence d’acides aminés mais phosphorylés à différentes positions, ont été étudiés avec deux nouveaux algorithmes. Cette étude a permis de déterminer leur fréquence dans un extrait enrichi en phosphopeptides et d’évaluer leur séparation par chromatographie liquide en phase inverse. Une stratégie analytique employant un des algorithmes a été développée pour réaliser une analyse de spectrométrie de masse ciblée afin de découvrir les isomères ayant été manqués par la méthode d’analyse conventionnelle.

Devenir environnemental des antidépresseurs dans les rejets urbains par chromatographie liquide à haute performance couplée à la spectrométrie de masse en tandem

Les troubles reliés à la dépression, l’épuisement professionnel et l’anxiété sont de plus en plus répandus dans notre société moderne. La consommation croissante d’antidépresseurs dans les différents pays du monde est responsable de la récente détection de résidus à l’état de traces dans les rejets urbains municipaux. Ainsi, ces substances dites « émergentes » qui possèdent une activité pharmacologique destinée à la régulation de certains neurotransmetteurs dans le cerveau suscitent maintenant de nombreuses inquiétudes de la part de la communauté scientifique. L’objectif principal de ce projet de doctorat a été de mieux comprendre le devenir de plusieurs classes d’antidépresseurs présents dans diverses matrices environnementales (i.e. eaux de surfaces, eaux usées, boues de traitement, tissus biologiques) en développant de nouvelles méthodes analytiques fiables capables de les détecter, quantifier et confirmer par chromatographie liquide à haute performance couplée à la spectrométrie de masse en tandem (LC-QqQMS, LC-QqToFMS). Une première étude complétée à la station d’épuration de la ville de Montréal a permis de confirmer la présence de six antidépresseurs et quatre métabolites N-desmethyl dans les affluents (2 - 330 ng L-1). Pour ce traitement primaire (physico-chimique), de faibles taux d’enlèvement (≤ 15%) ont été obtenus. Des concentrations d’antidépresseurs atteignant près de 100 ng L-1 ont également été détectées dans le fleuve St-Laurent à 0.5 km du point de rejet de la station d’épuration. Une seconde étude menée à la même station a permis l’extraction sélective d’antidépresseurs dans trois tissus (i.e. foie, cerveau et filet) de truites mouchetées juvéniles exposées à différentes concentrations d’effluent dilué traité et non-traité à l’ozone. Un certain potentiel de bioaccumulation dans les tissus (0.08-10 ng g-1) a été observé pour les spécimens exposés à l’effluent non-traité (20% v/v) avec distribution majoritaire dans le foie et le cerveau. Une intéressante corrélation a été établie entre les concentrations de trois antidépresseurs dans le cerveau et l’activité d’un biomarqueur d’exposition (i.e. pompe N/K ATPase impliquée dans la régulation de la sérotonine) mesurée à partir de synaptosomes de truites exposées aux effluents. Une investigation de l’efficacité de plusieurs stations d’épuration canadiennes opérant différents types de traitements a permis de constater que les traitements secondaires (biologiques) étaient plus performants que ceux primaires (physico-chimiques) pour enlever les antidépresseurs (taux moyen d’enlèvement : 30%). Les teneurs les plus élevées dans les boues traitées (biosolides) ont été obtenues avec le citalopram (1033 ng g-1), la venlafaxine (833 ng g-1) et l’amitriptyline (78 ng g-1). Des coefficients de sorption expérimentaux (Kd) calculés pour chacun des antidépresseurs ont permis d’estimer une grande sorption des composés sertraline, desméthylsertraline, paroxetine et fluoxetine sur les solides (log Kd > 4). Finalement, un excellent taux d’enlèvement moyen de 88% a été obtenu après ozonation (5 mg L-1) d’un effluent primaire. Toutefois, la caractérisation de nouveaux sous-produits N-oxyde (venlafaxine, desmethylvenlafaxine) par spectrométrie de masse à haute résolution (LC-QqToFMS) dans l’effluent traité à l’ozone a mis en lumière la possibilité de formation de multiples composés polaires de toxicité inconnue.

Polymères de coordination et éponge cristalline : de nouveaux matériaux pour la conversion de l’énergie solaire et la résolution de la structure cristalline de composés huileux.

Le premier volet de ce travail portera sur l’expérience acquise lors d’un stage d’étude à Tokyo, au Japon, dans le groupe de recherche du Pr. Makoto Fujita, une sommité d’envergure internationale dans le domaine de l’auto-assemblage. En continuité avec les plus récents travaux du Pr. Fujita, des systèmes poreux auto-assemblés présentant des cavités fonctionnalisées ont été développés dans le but d’encapsuler des acides gras afin d’en déterminer la structure cristalline. Ces éponges ont été caractérisées par des techniques courantes telles que la spectroscopie à résonance magnétique nucléaire 1H, 13C{1H} et Cosy, la spectrométrie de masse, l’analyse élémentaire, la microscopie optique infrarouge ainsi que la diffraction des rayons X. Une autre approche employée pour obtenir de meilleures propriétés spectroscopiques fut la synthèse de dendrimères métalliques de génération 0. Un nouveau ligand de type 1,3,5-triazine a été synthétisé par une réaction typique de cyclisation de nitrile en présence catalytique d’hydrure de sodium. Des espèces mono-, bis- et trinucléaire de Ru(II) furent synthétisés ainsi que deux espèces hétérométalliques de Ru(II)/Pt(II) et de Ru(II)/Os(II). Tous les complexes obtenus furent caractérisés par spectroscopie à résonance magnétique nucléaire (1H, 13C{1H} et Cosy) à l’état liquide, par spectroscopie de masse à haute résolution et par analyse élémentaire. La génération de dihydrogène à partir de l’espèce hétérométallique a été étudiée. Les propriétés optiques et électroniques ont été analysées par spectroscopie UV-Vis, par analyse de la luminescence, du temps de vie de luminescence, par des analyses de rendement quantique ainsi que par des analyses de voltampérométrie cyclique à balayage. Finalement, dans le but d’améliorer les propriétés spectroscopiques d’absorption de complexes métalliques, nous avons synthétisé une série de polymères homo- et hétérométalliques, intégrant des ligands de type bis(2,2’:6,2’’-terpyridine). Les complexes générés furent caractérisés par diverses techniques tel que la spectroscopie à résonance magnétique nucléaire (1H, 13C{1H} et Cosy) à l’état liquide, par spectroscopie de masse à haute résolution ainsi que par analyse élémentaire. Les propriétés optiques et électroniques ont été analysées par spectroscopie UV-Vis, par analyse de la luminescence, du temps de vie de luminescence, par des analyses de rendement quantique ainsi que par des analyses de voltampérométrie cyclique à balayage.

Lactide polymerization with iron alkoxide complexes

Les essais préliminaires pour préparer des alcoolates de fer à partir du bichlorure ou bibromure de fer (II), en les combinant avec des ligands de type diimino pyridine, ont engendré la formation de complexes homoleptiques et hétéroleptiques, dépendant des substituants sur les branches imines du ligand. Ces complexes homoleptiques octaédriques et paramagnétiques ont été étudiés par rapport à leurs propriétés spectroscopiques et cristallographiques. De plus, la synthèse des complexes de fer hétéroleptique a engendré de bons précurseurs penta-coordonnés pour les réactions de substitution de ligands avec des alcoolates de métaux alcalins, de manière à produire les dialcoolates de fer (II) désirés. Des techniques d’analyse telles que la spectroscopie UV-vis, l’analyse élémentaire, la spectrométrie de masse à haute résolution et la cristallographie aux rayons X ont été utilisées pour caractériser ces complexes de fer. L’activité catalytique de ces complexes de fer (II) a aussi été étudiée par rapport à la polymérisation du lactide; les dialcoolates convoités ont été générés in-situ en raison de la difficulté à produire et à isoler les dérivés alcoolates des complexes diimino pyridine de fer. Une étude approfondie a aussi été faite sur les réactions de polymérisation, surtout par rapport aux valeurs de conversion à l’échelle du temps, ainsi qu’à la tacticité des chaines de polymères obtenues. Ces analyses ont été effectuées par l’entremise de la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire, de la chromatographie d’exclusion stérique, et de la spectrométrie de masse MALDI (désorption-ionisation laser assistée par matrice).

Nouvelles stratégies pour l’analyse des cyanotoxines par spectrométrie de masse

Les cyanobactéries ont une place très importante dans les écosystèmes aquatiques et un nombre important d’espèces considéré comme nuisible de par leur production de métabolites toxiques. Ces cyanotoxines possèdent des propriétés très variées et ont souvent été associées à des épisodes d’empoisonnement. L’augmentation des épisodes d’efflorescence d’origine cyanobactériennes et le potentiel qu’ils augmentent avec les changements climatiques a renchéri l’intérêt de l’étude des cyanobactéries et de leurs toxines. Considérant la complexité chimique des cyanotoxines, le développement de méthodes de détection simples, sensibles et rapides est toujours considéré comme étant un défi analytique. Considérant ces défis, le développement de nouvelles approches analytiques pour la détection de cyanotoxines dans l’eau et les poissons ayant été contaminés par des efflorescences cyanobactériennes nuisibles a été proposé. Une première approche consiste en l’utilisation d’une extraction sur phase solide en ligne couplée à une chromatographie liquide et à une détection en spectrométrie de masse en tandem (SPE-LC-MS/MS) permettant l’analyse de six analogues de microcystines (MC), de l’anatoxine (ANA-a) et de la cylindrospermopsine (CYN). La méthode permet une analyse simple et rapide et ainsi que la séparation chromatographique d’ANA-a et de son interférence isobare, la phénylalanine. Les limites de détection obtenues se trouvaient entre 0,01 et 0,02 μg L-1 et des concentrations retrouvées dans des eaux de lacs du Québec se trouvaient entre 0,024 et 36 μg L-1. Une deuxième méthode a permis l’analyse du b-N-méthylamino-L-alanine (BMAA), d’ANA-a, de CYN et de la saxitoxine (STX) dans les eaux de lac contaminés. L’analyse de deux isomères de conformation du BMAA a été effectuée afin d’améliorer la sélectivité de la détection. L’utilisation d’une SPE manuelle permet la purification et préconcentration des échantillons et une dérivatisation à base de chlorure de dansyle permet une chromatographie simplifiée. L’analyse effectuée par LC couplée à la spectrométrie de masse à haute résolution (HRMS) et des limites de détections ont été obtenues entre 0,007 et 0,01 µg L-1. Des échantillons réels ont été analysés avec des concentrations entre 0,01 et 0,3 µg L-1 permettant ainsi la confirmation de la présence du BMAA dans les efflorescences de cyanobactéries au Québec. Un deuxième volet du projet consiste en l’utilisation d’une technologie d’introduction d’échantillon permettant des analyses ultra-rapides (< 15 secondes/échantillons) sans étape chromatographique, la désorption thermique à diode laser (LDTD) couplée à l’ionisation chimique à pression atmosphérique (APCI) et à la spectrométrie de masse (MS). Un premier projet consiste en l’analyse des MC totales par l’intermédiaire d’une oxydation de Lemieux permettant un bris de la molécule et obtenant une fraction commune aux multiples congénères existants des MC. Cette fraction, le MMPB, est analysée, après une extraction liquide-liquide, par LDTD-APCI-MS/MS. Une limite de détection de 0,2 µg L-1 a été obtenue et des concentrations entre 1 et 425 µg L-1 ont été trouvées dans des échantillons d’eau de lac contaminés du Québec. De plus, une analyse en parallèle avec des étalons pour divers congénères des MC a permis de suggérer la possible présence de congénères ou d’isomères non détectés. Un deuxième projet consiste en l’analyse directe d’ANA-a par LDTD-APCI-HRMS pour résoudre son interférence isobare, la phénylalanine, grâce à la détection à haute résolution. La LDTD n’offre pas de séparation chromatographique et l’utilisation de la HRMS permet de distinguer les signaux d’ANA-a de ceux de la phénylalanine. Une limite de détection de 0,2 µg L-1 a été obtenue et la méthode a été appliquée sur des échantillons réels d’eau avec un échantillon positif en ANA-a avec une concentration de 0,21 µg L-1. Finalement, à l’aide de la LDTD-APCI-HRMS, l’analyse des MC totales a été adaptée pour la chair de poisson afin de déterminer la fraction libre et liée des MC et comparer les résultats avec des analyses conventionnelles. L’utilisation d’une digestion par hydroxyde de sodium précédant l’oxydation de Lemieux suivi d’une purification par SPE a permis d’obtenir une limite de détection de 2,7 µg kg-1. Des échantillons de poissons contaminés ont été analysés, on a retrouvé des concentrations en MC totales de 2,9 et 13,2 µg kg-1 comparativement aux analyses usuelles qui avaient démontré un seul échantillon positif à 2 µg kg-1, indiquant la possible présence de MC non détectés en utilisant les méthodes conventionnelles.