Amyloid-Cationic Peptides conjugates : new class of antimicrobial peptidesAction mechanism with membrane models

Nouvelle classe de peptides antimicrobiens : peptides cationiques conjugués à une séquence amyloïde et mécanisme d'action de vis-à-vis de membranes modèles La résistance aux antimicrobiens est devenue un défi mondial majeur, nécessitant le développement de nouvelles stratégies en matière de découverte de médicaments. Dans cette étude, nous présentons une nouvelle classe de peptides antimicrobiens (AMP), appelés Amy-Cat peptides, conçus en combinant des séquences amyloïdogèniques et cationiques au sein de structures chimériques. Parmi la grande variété d'AMP, certains contiennent naturellement des séquences amyloïdogèniques capables de s'auto-assembler en fibrilles de type amyloïde. Notamment, les peptides amyloïdes bêta (Aβ), principalement connus pour leur rôle dans la maladie d'Alzheimer, ont également démontré une activité antimicrobienne comparable à celle de l'AMP humain LL-37. Inspirés par cette superposition fonctionnelle entre AMP et peptides amyloïdogènes en tant qu'agents actifs sur les membranes, nous avons conçu les peptides Amy-Cat en fusionnant un segment hautement amyloïdogènique issu de Aβ avec de courtes séquences cationiques. La première génération utilise un peptide de pénétration cellulaire (CPP) comme domaine cationique, tandis que les générations suivantes intègrent des séquences non-CPP ou des modifications N-terminales visant à améliorer les performances biologiques ou à permettre des applications en imagerie. Ces peptides ont montré une forte activité antimicrobienne contre des bactéries Gram-positives et Gram-négatives, y compris des souches multirésistantes et plusieurs pathogènes du groupe ESKAPE, tout en conservant une faible hémolyse aux concentrations efficaces. Des tests de time-kill ont également démontré leur action bactéricide rapide, confirmant leur capacité à éliminer les bactéries en un temps réduit. Une caractérisation biophysique a été réalisée pour analyser la structure secondaire des peptides en solution et lors de leur interaction avec des modèles de membranes bactériennes et de mammifères, à l'aide du dichroïsme circulaire (CD) et de la spectroscopie FTIR-ATR. Ces études ont mis en évidence des différences structurales entre nos peptides chimériques et les séquences parentales dont sont issus les domaines amyloïdogène et cationique. Les peptides Amy-Cat présentent des caractéristiques structurales et des comportements d'interaction avec les membranes similaires à ceux observés pour de nombreux AMP bien connus. La spectroscopie IR a également permis de quantifier l'adsorption des peptides à l'interface tampon-membrane, soulignant leur forte affinité pour les modèles membranaires représentatifs des membranes bactériennes. Les mécanismes de perturbation membranaire ont ensuite été explorés au moyen d'expériences de fuite de calcéine/sonde et de mesures de conductance sur des modèles membranaires composés uniquement de lipides. Ces tests ont fourni des informations mécanistiques détaillées, révélant une activité membranolytique sélective pour la plupart de nos dérivés à l'encontre de membranes de type bactérien. Par ailleurs, ils ont permis de mieux comprendre le comportement d'un peptide moins sélectif, en cohérence avec ses propriétés biologiques observées. Ensemble, ces résultats ont permis d'éclairer le mode d'action des peptides Amy-Cat, en mettant en évidence leurs effets distincts sur les membranes procaryotes et eucaryotes. Globalement, ces travaux offrent des éléments précieux pour la conception rationnelle de nouveaux AMP ayant un fort potentiel pour lutter contre la résistance aux antimicrobiens.