M. Khatib avait jeté l'éponge une première fois il y a près d'un mois, mais la Coalition de l'opposition syrienne n'avait pas donné suite.
Cette nouvelle démission intervient à deux semaines d'élections destinées à doter la Coalition d'un nouveau chef, selon un autre membre de la Coalition.
"Je peux confirmer que la démission d'Ahmed Moaz al-Khatib est définitive", a indiqué Marwan Hajjo, membre de la Coalition, indiquant que M. Khatib a informé la Coalition de sa décision à Istanbul.
C'est dans cette ville turque que s'est tenue samedi une réunion du groupe des "Amis de la Syrie" durant laquelle Washington a annoncé le doublement de son assistance directe et la livraison d'équipements militaires défensifs, mais toujours pas les armes que l'opposition réclame avec insistance.
"M. Khatib a démissionné pour dénoncer le manque d'action de la communauté internationale pour aider le peuple syrien", a indiqué M. Hajjo, qui est le chef du comité d'adhésion à la Coalition.
"La communauté internationale, le groupe des Amis de la Syrie, doivent fournir des armes lourdes pour permettre aux Syriens de se défendre", a-t-il ajouté.
Un membre de la Coalition a par ailleurs affirmé à l'AFP sous couvert de l'anonymat que l'opposition allait se réunir les 10-11 mai pour élire son nouveau chef, une réunion prévue avant la démission de M. Khatib. Le mandat du président de la Coalition est soumis au vote tous les six mois.
M. Khatib, un islamiste modéré et populaire sur le terrain, a été élu en novembre pour diriger la Coalition nationale, censée représenter toute l'opposition syrienne.
Connu pour franc-parler, il a participé sur le terrain, jusqu'en 2012, au soulèvement contre le régime de Bachar al-Assad, lancé en mars 2011, notamment dans les régions rebelles près de Damas.
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