Qu’est-ce que l’humanine ? Structure, mécanisme cytoprotecteur et synthèse de la recherche

L’humanine est un peptide de 24 acides aminés codé par le génome mitochondrial — plus précisément par le gène MT-RNR2, dans la région de l’ARN ribosomique 16S —, et c’est le premier peptide d’origine mitochondriale jamais identifié. Elle n’est pas issue d’une recherche dans une base de données. Elle a été découverte en 2001 dans une banque d’ADNc réalisée à partir du cortex occipital d’un cerveau atteint de la maladie d’Alzheimer, choisi parce que les neurones de cette région avaient survécu, et isolée par criblage de facteurs protégeant les cellules de la toxicité de l’amyloïde bêta. Cette voie de découverte explique que la littérature sur l’humanine soit orientée vers la cytoprotection plutôt que vers le métabolisme.

Peptide Medix EU fournit l’humanine sous forme de poudre lyophilisée en flacons de 5 mg et 10 mg, au sein de la gamme des peptides mitochondriaux.

Qu’est-ce que l’humanine ?

L’humanine appartient à une petite famille de peptides d’origine mitochondriale : de courts cadres de lecture ouverts situés à l’intérieur des gènes d’ARN ribosomique du génome mitochondrial circulaire de 16.5 kilobases, dont les produits sont détectables dans les tissus et le plasma. Sa séquence est Met-Ala-Pro-Arg-Gly-Phe-Ser-Cys-Leu-Leu-Leu-Leu-Thr-Ser-Glu-Ile-Asp-Leu-Pro-Val-Lys-Arg-Arg-Ala, avec le numéro CAS 330936-69-1, la formule moléculaire C119H204N34O32S2 et une masse moléculaire de 2,687.27 g/mol.

Trois éléments de cette séquence déterminent le comportement du produit au laboratoire. La suite de quatre leucines consécutives en positions 9 à 12 crée un segment fortement hydrophobe qui limite la solubilité aqueuse et favorise l’agrégation. La cystéine en position 8 porte un thiol libre, susceptible de former des ponts disulfure intermoléculaires et de produire des dimères au repos. Enfin, la méthionine N-terminale est sujette à l’oxydation. Rien de tout cela ne rend le peptide difficile à utiliser, mais la manipulation compte davantage que pour un peptide court ordinaire.

Origine et structure

L’identification, réalisée par l’équipe de Nishimoto à Tokyo, reposait sur un criblage fonctionnel : transfecter une banque d’ADNc dans des cellules exposées au produit d’un gène de la maladie d’Alzheimer familiale, puis rechercher les clones survivants. Le clone survivant codait l’humanine. Le cadre de lecture ouvert se trouvant dans l’ADN mitochondrial, l’humanine peut être traduite par les ribosomes mitochondriaux selon le code génétique mitochondrial ; un variant codé par le noyau et traduit dans le cytosol a également été décrit. Les deux diffèrent en une position, et la littérature ne précise pas toujours lequel a été utilisé dans une étude donnée.

Des analogues à séquence modifiée apparaissent tout au long de la littérature et sont souvent ce qu’un article a réellement étudié. Le plus connu est le HNG, dans lequel la sérine 14 est remplacée par une glycine ; il serait plus puissant de plusieurs ordres de grandeur que la séquence parente dans les essais de protection. Un homologue chez le rat, la rattine, est plus long que le peptide humain. Lire attentivement la littérature sur l’humanine suppose de vérifier quelle molécule figure dans la section méthodes.

Mécanisme d’action présumé de l’humanine

Deux voies mécanistiques sont rapportées et, fait inhabituel pour un peptide de cette taille, elles opèrent de part et d’autre de la membrane cellulaire.

La voie extracellulaire passe par un complexe récepteur. L’humanine se lierait à un récepteur trimérique composé du récepteur du facteur neurotrophique ciliaire, de WSX-1 et de gp130, qui signale via la voie JAK/STAT3. D’autres travaux ont rapporté une liaison au récepteur 1 de type récepteur des peptides formylés (FPR2), un récepteur couplé aux protéines G également mobilisé par l’amyloïde bêta — voie plausible d’une interférence compétitive au niveau de ce récepteur.

La voie intracellulaire repose sur des interactions protéine–protéine. L’humanine se lierait à Bax et bloquerait sa translocation du cytosol vers la membrane mitochondriale externe, étape d’engagement de l’apoptose intrinsèque ; des interactions similaires ont été décrites avec Bid et avec la protéine de liaison de l’IGF 3. Ce volet exige que le peptide pénètre dans la cellule, ce que son cœur hydrophobe permet vraisemblablement.

Les deux voies convergent vers le même résultat rapporté — une réduction de la signalisation apoptotique en situation de stress —, ce qui explique que l’humanine soit décrite dans la littérature comme cytoprotectrice plutôt que métabolique ou trophique. La question de savoir quel volet prédomine dans un modèle donné n’est pas résolue, et affirmer un mécanisme unique et définitif pour l’humanine surestimerait les données publiées.

Ce que la recherche a examiné

Survie neuronale et modèles amyloïdes

La littérature fondatrice, qui reste la plus abondante, examine la protection de neurones en culture contre la toxicité de l’amyloïde bêta et contre les produits de gènes de la maladie d’Alzheimer familiale, et s’étend à des modèles murins de troubles de la mémoire dans lesquels le peptide ou le HNG était administré par voie centrale. Il s’agit de travaux sur cellules et chez l’animal.

Études métaboliques et sur l’insuline

Des travaux chez le rongeur ont examiné la gestion du glucose et la sensibilité à l’insuline, avec des effets rapportés sur la signalisation hypothalamique et la production hépatique de glucose. L’humanine circulante serait également corrélée aux mesures de sensibilité à l’insuline dans des études observationnelles chez l’humain.

Vieillissement et cohortes de longévité

L’humanine plasmatique diminuerait avec l’âge chez l’humain et chez plusieurs espèces animales, et serait plus élevée dans certaines cohortes de sujets longévifs ainsi que chez les descendants de centenaires. Il s’agit de données d’association.

Modèles cardiovasculaires et endothéliaux

Des études sur des modèles d’ischémie–reperfusion, d’athérosclérose et de cellules endothéliales ont rapporté une réduction des marqueurs apoptotiques et une préservation de la fonction, en cohérence avec l’approche cytoprotectrice.

Ce qui n’est pas établi

Il n’existe aucun essai contrôlé chez l’humain portant sur l’administration d’humanine, ni aucun produit autorisé. Une grande partie des données publiées les plus solides a été obtenue avec le HNG plutôt qu’avec la séquence native, ce qui constitue une réelle réserve dans l’interprétation des résultats pour le peptide parent. Le contexte sur cette famille figure dans notre article sur l’humanine et la famille des peptides d’origine mitochondriale, et la comparaison directe dans humanin vs MOTS-c.

Reconstitution et stockage en contexte de laboratoire

L’humanine est le peptide de cette gamme le moins simple à mettre en solution, et la suite de leucines en est la raison. L’eau bactériostatique ou l’eau stérile est le solvant habituel, et le produit peut nécessiter un léger réchauffement et un temps de repos ; certains protocoles publiés dissolvent d’abord le peptide dans un petit volume de DMSO, puis le diluent dans un tampon aqueux. Le solvant est ajouté le long de la paroi du flacon, que l’on fait tourner doucement puis que l’on laisse reposer au lieu de le secouer — agiter un peptide hydrophobe favorise précisément l’agrégation que l’on cherche à éviter. Une solution qui reste trouble n’est pas entièrement dissoute et ne doit pas être considérée comme étant à la concentration nominale.

Le calcul relève du laboratoire : un flacon de 10 mg porté à 2 mL de diluant donne 5 mg/mL, soit 5,000 mcg/mL ; 0.1 mL — la graduation 10 unités d’une seringue U-100 — contient donc 500 mcg. À 2,687.27 g/mol, 1 mg correspond à environ 0.37 µmol. Le détail de la méthode figure dans notre guide de reconstitution.

Les flacons lyophilisés sont conservés à −20 °C, scellés et à l’abri de la lumière et de l’humidité. Le produit reconstitué est conservé à 2–8 °C pendant la fenêtre de l’étude ou réparti en aliquotes et congelé ; le thiol libre de la cystéine rend la formation de dimères au repos bien réelle, si bien qu’une solution fraîchement préparée est préférable à une solution mère conservée longtemps. Les bonnes pratiques plus générales figurent dans notre guide sur le stockage des peptides.

Pureté, COA et comment le lire

Le contrôle d’identité repose sur un résultat de spectrométrie de masse correspondant à 2,687.27 g/mol. Deux masses satellites méritent d’être recherchées spécifiquement pour cette séquence. Un pic à +16 Da indique une oxydation de la méthionine N-terminale. Un pic à environ deux fois la masse parente, moins 2 Da, indique un dimère lié par pont disulfure formé via la cystéine en position 8 — une espèce qui se comportera différemment dans un essai et qu’un pourcentage de pureté seul ne signalera pas si elle co-élue. Sur le tracé HPLC, un peptide hydrophobe de 24 résidus donne un pic plus large qu’un petit peptide polaire ; la forme du pic doit donc être jugée à l’aune de cette attente plutôt que d’un chromatogramme idéal. Notre guide de lecture d’un certificat d’analyse de peptide couvre les autres sections.

Statut réglementaire

L’humanine ne dispose d’aucune autorisation de mise sur le marché en tant que médicament, où que ce soit, d’aucun produit de référence ni d’aucun étiquetage approuvé, et ce n’est pas un complément alimentaire. Il n’existe aucun usage autorisé sous quelque forme que ce soit.

Peptides apparentés et lectures complémentaires

L’autre peptide codé par le génome mitochondrial largement utilisé en recherche est le MOTS-c, issu de la région de l’ARNr 12S, dont le mécanisme rapporté est métabolique plutôt que cytoprotecteur. Le SS-31 (élamipretide) n’est pas du tout codé par le génome mitochondrial : c’est un tétrapeptide conçu par ingénierie qui se concentre au niveau de la membrane interne. Une vue d’ensemble plus large est proposée dans notre synthèse sur les peptides pour la recherche sur l’énergie et les mitochondries.