Depuis dix ans environ, l’identification des micro-organismes responsables de maladies infectieuses a été nettement améliorée par l’utilisation de la spectrométrie de masse de type MALDI-TOF (matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight). Cette technique améliore la prise en charge des patients puisque les résultats sont connus environ 24 heures avant ceux obtenus par les méthodes biochimiques.
1. Contexte
L’identification des micro-organismes (bactéries, virus, champignons microscopiques et autres parasites eucaryotes) responsables d’infections est le rôle principal des laboratoires de microbiologie médicale. Cette documentation permet de faire le diagnostic d’infection et d’adapter le traitement anti-infectieux en fonction des résistances naturelles et acquises des micro-organismes isolés à partir des prélèvements des malades. Ces dernières années, les laboratoires de biologie médicale vivent une véritable révolution avec l’utilisation de milieux de culture de plus en plus performants (meilleure sensibilité dans la détection des bactéries, mise au point de milieux chromogènes1 et sélectifs permettant d’isoler un micro-organisme recherché), une importante informatisation et automatisation des tâches effectuées (pour la réalisation d’antibiogrammes ou, plus récemment, pour l’ensemencement des prélèvements) ainsi que le développement important des techniques de biologie moléculaire.
Pour l’identification des bactéries, les techniques conventionnelles utilisant les caractéristiques biochimiques des souches (galeries Api ou automates d’identification biochimique) ont été remplacées par la spectrométrie de masse de type MALDI-TOF (matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight ; en français, désorption-ionisation laser assistée par matrice). Cette technologie est également déployée dans les laboratoires vétérinaires et certains laboratoires agroalimentaires (recherche et développement, contrôle qualité pour la recherche de pathogènes alimentaires).
2. Principe de la spectrométrie de masse
La spectrométrie de masse est une technique d’analyse physico-chimique permettant de détecter, d’identifier et de quantifier des molécules d’intérêt par mesure de leur masse. Son principe réside dans la séparation en phase gazeuse de molécules chargées (ions) en fonction de leur rapport masse/charge (m/z). Le spectromètre de masse se compose d’une chambre d’ionisation, d’un analyseur permettant la séparation des ions et d’un détecteur d’ions. Il existe de nombreux procédés d’ionisation et de séparation choisis en fonction de divers facteurs : volatilité, thermostabilité, capacité d’ionisation, taille, quantité et état physique (gaz, solide, liquide) des molécules à étudier.
Mise au point en 1912, la spectrométrie de masse a d’abord été utilisée pour la séparation de petites molécules avec de nombreuses applications (en chimie organique et inorganique par exemple). En 1975, une étude montre que cette technologie est potentiellement applicable à l’identification des bactéries [1]. Par la suite, l’optimisation de cette technique par réalisation d’une ionisation douce de l’échantillon (MALDI et ionisation par électronébulisation [electrospray en anglais]) a permis l’étude des macromolécules (jusqu’à 100 kDa) dont les protéines et a contribué à son essor dans les laboratoires de recherche [2]. Cette découverte a été honorée par le prix Nobel de chimie en 2002. Il a suivi une étape importante de standardisation (conditions expérimentales, conditions de culture) ayant permis d’améliorer la robustesse de la méthode et l’utilisation en routine pour l’identification des micro-organismes2 dans les laboratoires médicaux. Celle-ci est couramment employée dans les laboratoires de biologie médicale depuis une dizaine d’années.