Structure et organisation du peptide antimicrobien humain LL-37 dans les membranes de phospholipides : pertinence pour la base moléculaire de son activité non sélective envers les cellules

Le peptide antimicrobien LL-37 appartient à la famille des cathélicidines et est le premier peptide alpha-hélicoïdal amphipathique isolé chez l'homme. On considère que LL-37 joue un rôle important dans la première ligne de défense contre les infections locales et l'invasion systémique des agents pathogènes aux sites d'inflammation et de blessures. Comprendre son mode d'action peut aider au développement d'agents antimicrobiens imitant ceux du système immunitaire humain. Des études in vitro ont révélé que LL-37 est cytotoxique pour les cellules bactériennes et eucaryotes normales. Pour mieux comprendre le mécanisme de sa cytotoxicité non sélective envers les cellules, nous avons synthétisé et caractérisé structurellement et fonctionnellement LL-37, sa forme tronquée N-terminale FF-33, et leurs dérivés fluorescents (qui ont conservé leur structure et leur activité). Les résultats ont montré plusieurs différences entre LL-37 et d'autres peptides antimicrobiens natifs, qui pourraient éclairer ses activités in vivo. Plus intéressant encore, LL-37 existe en équilibre entre monomères et oligomères en solution à des concentrations très faibles. De plus, il est significativement résistant à la dégradation protéolytique en solution, et lorsqu'il est lié à des membranes zwitterioniques (imitant les membranes mammaliennes) et à des membranes chargées négativement (imitant les membranes bactériennes). Les résultats ont également montré un rôle pour le N-terminus dans la résistance protéolytique et l'activité hémolytique, mais pas dans l'activité antimicrobienne. Le mode d'action de LL-37 avec des membranes chargées négativement suggère un effet similaire à un détergent via un mécanisme de type 'tapis'. Cependant, la capacité de LL-37 à oligomériser dans des membranes zwitterioniques pourrait suggérer la formation d'un pore transmembranaire dans des cellules eucaryotes normales. Pour examiner cette possibilité, nous avons utilisé la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier à réflectance totale atténuée polarisée et constaté que le peptide est principalement alpha-hélicoïdal et orienté presque parallèlement à la surface des membranes lipidiques zwitterioniques. Ce résultat ne soutient pas l'hypothèse de formation de canal, mais soutient plutôt l'effet similaire à un détergent.