Les Défensines font parti de la très grande famille des peptides anti-microbiens présents dans le système immunitaire des vertébrés. Ces courtes protéines de 30 à 50 acides aminés sont actives contre les bactéries, champignons, protozoaires et virus à enveloppe. Stables et efficaces sur un large spectre, ces molécules pourraient être une alternative à l’emploi d’antibiotiques en prophylaxie et thérapie.
Un mode d’action aspécifique
Les Défensines sont particulièrement riches en acides aminés cationiques (portant une charge nette positive) et présentent six acides aminés cystéine liés entre-eux par des liaisons bisulfites (entre deux atomes de soufre). La conformation spatiale de ces molécules et l’exposition des charges positives confèrent probablement aux Défensines leurs propriétés anti-microbiennes. Les peptides libérés par les cellules épithéliales et les cellules du système immunitaire sont alors attirés par les charges négatives naturellement portées par les constituants lipidiques (les phospholipides) des membranes cellulaires des micro-organismes. Des interactions électrostatiques et hydrophobes se créent et désorganisent la membrane, y ouvrant des brèches par lesquelles les composés intracellulaires s’échappent. Ces désordres électrostatiques conduisent aussi à l’activation de système d’autodestruction (les auto-lysines des bactéries Gram +) des cellules microbiennes.
Les β-Défensines aviaires : une purification difficile
Figure 1 Structure tridimensionnelle de la défensine AvBD103b du manchot royal
En fonction du positionnement des résidus cystéine et de leur combinaison, les Défensines sont classées en trois groupes α, β et θ. Les Défensines des oiseaux appartiennent au groupe des β-Défensines et sont présentes dans les leucocytes et au niveau des épithéliums des tractus digestif et respiratoire. Quelques molécules ont été isolées jusqu’ici chez le manchot royal (figure 1), l’autruche. Par analyse du génome du poulet, quatorze gènes différents ont été mis en évidence, mais seules deux β-Défensines, les Gallinacines 1 et 2 ou AvBD1 et AvBD2 ont été isolées.
Les β-Défensines constituent une première ligne de défense efficace contre les micro-organismes mais, en raison de leur présence en faible quantité dans la circulation sanguine, il est difficile de purifier ces molécules en quantités suffisantes pour pouvoir les caractériser. De plus, des études précédentes ont mis en évidence que les leucocytes matures ne synthétisent pas de β-Défensines, mais utilisent des stocks de molécules produits lorsque les cellules du système immunitaire étaient en cours de développement.
Une nouvelle approche et un nouveau composé
Pour tenter d’avoir de plus importantes quantités de défensines aviaires, les scientifiques de l’unité Infectiologie Animale et Santé Publique de l’Inra, de la Plateforme Protéomique Analytique et Fonctionnelle (Inra/CNRS) et du Centre de Biophysique Moléculaire du CNRS d’Orléans se sont intéressés aux cellules précurseurs des leucocytes présents en grandes quantités dans la moelle osseuse.
A partir de moelle de tibia et de fémur de poulet, les chercheurs ont analysé les peptides produits par les leucocytes immatures. Par utilisation de spectrométrie de masse MALDI-TOF MS, les scientifiques ont réussi à isoler l’AvBD1 et l’AvBD2 et ont mis en évidence un troisième composé, nommé AvBD7. La structure de ce dernier a été étudiée par chromatographie liquide nano-LC-MS-MS (nanoscale capillary Liquid Chromatography – tandem MS). Les scientifiques ont montré qu’AvBD7 était un peptide composé de 47 acides aminés et qu’il portait une modification post-traductionnelle (une cyclisation da la glutamine N-terminale) caractéristique des peptides bioactifs. L’activité anti-microbienne d’AvBD7 a été évaluée par mesure de la concentration minimale inhibitrice MIC (concentration minimale pour observer un blocage de croissance d’une population bactérienne). AvBD7 s’est montré particulièrement efficace contre les Gram -, comme contre les Gram +.
Ces travaux ont permis d’obtenir de nouvelles données sur la synthèse et les spectres bactéricides de β-Défensines aviaires. Ces recherches confirment l’intérêt de ces molécules pour un usage anti-microbien (additif alimentaire, agent thérapeutique) et mettent en avant une valorisation possible de co-produits de la filière avicole.
Contact scientifique :
Pour plus d’informations :
- Pour revue: Van Dijk A., Veldhuizen E.J.A., Haagsman H.P. Avian defensins, Veterinary Immunology and Immunopathology. 2008; 124: 1-18.
- Derache C., Esnault E., Bonsergent C., Le Vern Y., Quéré P., Lalmanach A.C. Differential modulation of beta-defensin gene expression by Salmonella Enteritidis in intestinal epithelial cells from resistant and susceptible chicken inbred lines. Developmental and Comparative Immunology, 2009; 33: 959-966.
- Derache C., Labas V., Aucagne V., Meudal H., Landon C., Delmas A.F., Magallon T., Lalmanach A.C. Primary Structure and Antibacterial Activity Characterization of Chicken Bone-marrow Derived {beta}-defensins. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 2009; 53: 4647-4655.
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