Vue générale

mineXpert2 est un logiciel de visualisation et d’exploration de données de spectrométrie de masse.

mineXpert2 comprend les fonctionnalités principales suivantes

Chargement de tout type de fichiers de données de spectrométrie de masse

mineXpert2 peut charger les formats de fichiers mzML, mzXML, MGF, Bruker timsTOF (natifs). De plus, il reconnaît automatiquement les formats de texte (x y) et BafAscii (Bruker). mineXpert2 peut charger un spectre de masse directement depuis le presse-papiers.

Le chargement de fichiers est entièrement parallélisé de sorte qu’il est possible de lire simultanément n’importe quel nombre de fichiers à partir du disque. Le processus de chargement de fichiers est automatiquement suivi du calcul du chromatogramme de courant ionique total (chromatogramme TIC) qui est affiché immédiatement après le chargement des données de MS. Ce chromatogramme TIC serait typiquement utilisé comme point de départ pour une session de visualisation et d’exploration des données.

Pour la plupart des formats de fichier, lorsque le fichier est trop volumineux pour tenir dans la RAM de l’ordinateur (mémoire), l’utilisateur a la possibilité d’ouvrir le fichier en mode flux. Bien que l’exploration puisse être un peu plus lente, elle peut au moins être effectuée !

Une combinaison illimitée d’intégrations de données de spectrométrie de masse

Une session typique d’analyse et d’exploration des données de masse commence par la visualisation du chromatogramme TIC. De là on peut s’interroger sur les analytes qui sont élués dans telle région du chromatogramme. Pour cela on ferait une intégrations de la région d’intérêt du chromatogramme TIC vers un spectre de masse, par exemple. La visualisation du spectre de masse pourrait donner l’idée de regarder si tel ou tel analyte présente des mobilités ioniqués différents. On ferait alors l’intégration du pic de spectrométrie de masse à la valeur m/z voulue vers un spectre de mobilité. On pourrait alors avoir que cet analyte présente un profil de mobilité complexe. Alors, on pourrait se poser la question du temps de rétention des ions sous les différents temps de mobilité. Pour cela, on pourrait intégrer séparément les différents pics de mobilité ionique vers un chromatogramme de courant ionique extrait.

Ce processus est illustré dans l’image ci-dessous, avec la même séquence d’intégration que celle décrite ci-dessus. Le chromatogramme TIC complet est intégré en un spectre de masse (ci-dessus), puis le pic principal zoomé du spectre de masse est intégré en un spectre de mobilité ionique. Le spectre de mobilité ionique montre qu’au cours de l’acquisition, l’analyte au rapport m/z initial présente quatre modes principaux de mobilité ionique. En intégrant séparément chaque pic du spectre de mobilité ionique à un chromatogramme de courant ionique extrait (XIC), nous pouvons voir que chacun a un temps de rétention différent.

Le jeu de données utilisé pour l’illustration ci-dessus a été fourni par Valérie Gabelica et correspond à un travail intitulé Optimizing Native Ion Mobility Q-TOF in Helium and Nitrogen for Very Fragile Noncovalent Structures, publié dans JASMS avec le DOI: 10.1007/s13361-018-2029-4.

Dans la figure ci-dessus, le chromatogramme TIC calculé lors du chargement des données du fichier est celui en haut de tous les chromatogrammes (fenêtre de gauche). L’intégration de l’ensemble de la plage de temps de rétention vers un spectre de masse a produit le spectre de masse (intervalle de m/z complet en haut et pic agrandi en bas) dans la fenêtre en haut à droite. L’analyse de la mobilité ionique de l’oligopeptide ubiquitine a été réalisée en modifiant les paramètres de l’instrument pendant l’acquisition de spectrométrie de masse. Cela est illustré dans le spectre de mobilité ionique (fenêtre en bas à droite) où le pic de masse unique (trace inférieure de la fenêtre en haut à droite) a été intégré à un spectre de mobilité ionique. Il y a cinq mobilités ioniques assez bien résolues pour ce pic de masse unique. En réintégrant chaque pic de mobilité à un chromatogramme XIC (tous les chromatogrammes dans la fenêtre de gauche moins le premier), on peut voir quand, pendant l’acquisition, les paramètres de l’instrument ont été modifiés pour révéler/déclencher différentes mobilités ioniques pour le même ion (identifié par une valeur m/z).

Des widgets de visualisation puissants et flexibles

La visualisation des données a été la principale préoccupation au cours du développement du logiciel mineXpert2. Il s’agissait de permettre une navigation dans toutes les profondeurs des données, en MS1, mais aussi pour n’importe quel niveau de fragmentation (pas uniquement MS/MS, mais MSn). Deux types de visualisation sont disponibles:

• La visualisation en mode trace, comme le spectre de masse ou le chromatogramme XIC ou encore le spectre de mobilité ionique;

• La visualisation en mode carte de couleurs, comme les représentations m/z vs temps de rétention ou m/z vs mobilité ionique ou encore temps de rétention vs mobilité ionique. Ces cartes sont illustrées ci-dessous.

Une organisation claire des produits des visualisation et exploration des données.

À chaque jeu de données chargé à partir d’un fichier correspond une couleur qui est ensuite utilisée pour toutes les traces et toutes les cartes de couleurs et tous les produits liés à ce jeu de données.

Les chromatogrammes TIC et XIC sont tous affichés dans une fenêtre dédiée. Il en va de même pour les spectres de masse, les spectres de mobilité, les différentes cartes.

Cette méthodologie permet d’afficher à l’écran les différentes fenêtres pour pouvoir gérer la visualisation d’une manière intuitive.

Chaque unité de visualisation comporte les mêmes widgets permettant d’effectuer des tâches qui se retrouvent pour tous les types de visualisation. La figure ci-dessous montre ces unités de visualisation (des widgets composites) pour les quelques un des types de visualisation (de haut en bas: chromatogramme TIC ou XIC, spectre de masse, spectre de dérive, carte mobilité ionique vs m/z).

On reconnaît une barre de boutons à gauche et une barre à droite. La barre de gauche contrôle la manière dont les données sont affichées dans le widget composite (ajout d’une nouvelle trace, par exemple). La barre de droite contrôle la destination d’une prochaine intégration des données de spectrométrie de masse. Par exemple, l’icône MZ indique qu’il faut intégrer vers un spectre de masse, l’icône DT indique qu’il faut intégrer vers un spectre de mobilité (DT: temps de dérive), l’icône RT indique qu’il faut intégrer vers un chromatogramme XIC.

Visualisation tabulaire des données de spectrométrie de masse

Il est possible d’afficher les données d’un jeu de données dans une vue tableau de type tableur. Les données peuvent être filtrées selon nombre de critères que l’on peut combiner pour extraire l’élément de donnée recherché (voir la figure ci-dessous)

Le widget “Filtering options” permet de filtrer les données. Une fois que l’on a retenu uniquement les données d’intérêt, les boutons dans la rangée du bas permettent de déclencher l’intégration correspondante uniquement avec les données sélectionnées dans la vue tableau.

Une application taillée sur mesure pour comparer les données

Un soin particulier a été mis pour permettre de comparer facilement des données entre elles. Il est possible de dupliquer une trace sur une autre par un simple click de souris pour les comparer par superposition. Il est possible d’incrémenter un spectre par addition d’un autre spectre. Il en va de même pour retrancher d’un spectre un autre spectre, ce qui est utilie pour éliminer du bruit de fond.

Export des données visualisées vers différents formats

Il est possible d’exporter sous forme de texte toute trace ou carte vers un fichier. Egalement, il est possible d’exporter vers le presse papiers ou vers un fichier une représentation graphique d’un widget donné pour l’utiliser ensuite dans une publication. L’export vers le format SVG est particulièrement adapté pour cela.