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Le système du Complément et sa régulation
Dr. Marie-Agnès Dragon-Durey
Service d’Immunologie Biologique, Hôpital Européen Georges Pompidou Paris
marie-agnes.durey@aphp.fr
2016
Le système du Complément
Immunité non spécifique
Constitué d’une série de protéines plasmatiques٭•environ 30 protéines différentes•présentes sous forme inactive•Capables de s’activer séquentiellement en cascade•générent des fragments d’activation qui possèdent des activités enzymatiques
Constitué de protéines régulatrices٭
Constitué de récepteurs membranaires٭•capables de lier les fragments d’activation
Voie ClassiqueC1q, C4, C2
Voie des LectinesMBL, C4, C2
Voie alterneC3, FB, FD
Ig agrégées Cic Ag-Ac
Carbohydrates bactériens
C4b2a C3bBb
C3
C3b
“24/24”
Amplification
Les voies d’activation du Complément
Voie finale commune
C5b
C8
C7C6
Activation de la voie classique
C1q
Activation de la voie Alterne
Formation C3 convertase alternePiet Gros
http://www.crystal.chem.uu.nl/~gros/complementmovies.html
C2a
C4b
C3bC3b
C3bC5
C5 Convertases
Voie ClassiqueVoie des Lectines
Voie AlterneC3a
C3
C5a
MACC3b C3b
Activation de la voie finale commune
C6
C7
C8
C9(x12)
Lovelace, J Biol Chem, 2011
C4b2a C3bBbC3
C3b
C1 InhibiteurC4bp C4bp Facteur H
CR1 (CD35)
CD59
MCP(CD46)DAF (CD55)
Facteur IC3bi
4
2 1
19 20
3
Voie Classique Voie des Lectines Voie alterne
Protéine S
La régulation du Complément
CR1 (CD35)
CD59
MCP(CD46)DAF (CD55)
Facteur I
C3bi
C3biC3dg
C3d
Elimination des complexes immuns
Phagocytose
Modulation de la réponse immunitaire
CR1 (CD35)CR3 (CD11b/CD18)CR4 (CD11c/CD18)
Récepteurs Membranaires
CR2(CD21)
Les récepteurs du Complément
CR1CD35
CR2CD21
CR3CD11b/CD18
CR4CD11c/CD18
CRIg
Fragments C3 C3b, C3bi C3bi, C3dg, C3d C3bi C3bi C3b,C3bi, C3c
Récepteurs
Expression cellulaire
Fonctions
ErythrocytesMonocytesP. neutrophilesPodocytesCell. dendritiques folliculairesLymphocytes B
Lymphocytes BCell. dendritiques folliculairesLymphocytes TCellules épithéliales nasopharynx
MonocytesPolynucléaires neutrophilesCell. NKCell. de Kupffer
MacrophagesMonocytesPolynucléaires neutrophilesCell. NK
MacrophagesCell. de Kupffer
Cofacteur du Facteur IPhagocytoseElimination des CIC
Activation des lymphocytes B(Infection EBV)
PhagocytoseElimination des CIC
Phagocytose PhagocytoseElimination des CIC
Les récepteurs de C3Les récepteurs de C3
Elimination des complexes Immuns (1)
C4b
C2a
C1q
C1r C1s
FOIE
GR
GR
GR
CR1
GR
Facteur I
CR1
Küpffer
Elimination des complexes Immuns (2)
Elimination des débris cellulaires et corps apoptotiques
Opsonisation
Activation voie classique
C1q
C3b
Régulation
Facteur H
CR3
Elimination
Pas d’inflammation
C3
C5b9C3b C3a C5a
C3 Convertases C5 ConvertasesFormation de pores transmembranaires
Récepteurs
Inflammation
C3aR C5aR (CD88, C5L2)
Chimiotactisme cellules inflammatoires, LT, LB
Production cytokines proinflammatoires
Activation plaquettes, cellules endothéliales
Destruction
Activation plaquettes, cellules endothéliales
Apoptose cellules nucléées
CR1 CR3
Polynucléaires neutrophiles :Relargage O2-
Opsonisation
Complément et inflammation
Voie classique Voie alterneVoie des lectines
Protéines initiatrices
Protéines de la cascade
C1q Lectines (MBL, Ficolines) C3H2O, C3b
C1s, C1r, C4, C2 MASPs, C4, C2 C3, FB, Properdine
C3/C5 convertases C4b2a C3bBb
RécepteursRécepteurs à C3 : CR1 (CD35), CR2 (CD21), CR3 (CD11b/CD18),CR4 (CD11c, CD18)
Récepteurs de l’inflammation :C5aR (C5L2, CD88)C3aR
Activateurs Fragment Fc des Ig Carbohydrates bactériens 24H/24H Hydrolyse C3, Surface microbienne
C5a
Protéines régulatrices
C1-Inhibiteur, C4bp, Facteur I
C4bp, Facteur I
Facteur H, MCP (CD46), Facteur I
C3b
C3
C3a
CAM (C5b9)
Voie finale commune C5b, C6, C7, C8, C9C5a
Protéines régulatricesDAF (CD55), CD59, Protéine S
Dragon-Durey, Spectra Biologica
Complément et pathologies humaines
• Déficits en protéines du complément : association avec des pathologies diverses
• Protéines du Complément : cibles d’auto-anticorps
• Rôle dans l’inflammation : participation aux lésions tissulaires : reins (LED), ischémie-reperfusion, choc septique…
• Marqueurs diagnostiques (C4d et rejet allogénique de greffe)
• Cible de nouvelles thérapeutiques
Déficits en protéines du Complément et pathologies
Déficits en protéines du Complément et pathologies
C3
C1q, C1r, C1s
C4 C2 C4b2a
MBL, MASPFacteur B
Voie des Lectines
Voie Alterne
C3bBb
Facteur H
Voie Finale commune
Voie Classique C3bi
Facteur I
Facteur D
C3b
C3b
Properdine
C5
C9
Méningites à méningocoque
Maladies auto-immunes
Maladies rénalesSHU, GNMP
C1-Inhibiteur
Œdème angioneurotique
CD46
CD59
CD55
HPN
Complément et pathologies humaines
AlzeimerMaladie de Parkinson
Ischemie-reperfusion
SHU atypiqueGNMP
Arthrites
DMLA
athérome
Rejet de greffe
Association déficits en complément et LED
C3
C1q, C1r, C1s
C2 C4 C4b2a
Maladies auto-immunes
Voie Classique
Complément et LED
• Déficit en protéines précoces de la voie classique
• Syndrome de consommation par la voie classique
Diminution du CH50, C4, C2 ± C3
Déficit acquis en protéines du complément
Aggrave le défaut de clairance des complexes
• Déficit en CR1 érythrocytaire
• Auto-anticorps anti-C1q
Association déficits en complément et LED
• Protection croissante
C1q > C1r > C1s > C4> C2
• Rôle de ces protéines dans l’élimination des complexes immuns et rôle de C1q dans la clairance des corps apoptotiques
Déficits complets en protéines de la voie classique du Complément
•Déficit en C2 (1/10 000) : risque de 10 à 30%
•Déficits en C4 et C1q (rares) : risque de 90%.
•Déficits en C1r et C1s : exceptionnels.• 4 familles de déficit C1r, • 2 cas de déficit en C1s (Japonais, étude génétique) • 12 cas (8 familles) porteurs de déficits partiels et combinés C1r/C1s. Risque environ 60%
Souris knockout C1q
• Titres élevés de FAN: 50% des cas indépendamment du contexte génétique
• Glomérulonéphrites à dépots immuns chez 25% des souris agées de 8 mois (vs 4% chez les animaux contrôles)
• Corps apoptotiques +++ dans les glomérules atteints
Botto et al, 1998
Anticorps anti-C1q
-Auto-Anticorps dirigés contre la région “Collagene-like “ du C1q,-mis en évidence dans le plasma de patients atteints de :
•Syndrome de Mac Duffie (Hypocomplementemic Urticarial VasculitisSyndrome HUVS)
•LED (30 à 50% des patients, isotype IgG)•participerait à la pérennisation de l’activation de la voie classiqueindépendamment de l’activité clinique de la maladie• est considéré comme un facteur de risque d’une atteinte rénale :absence d’anti-C1q : valeur prédictive négative de 100%
•Détection par une technique ELISA
Map of the Class III Region of the Human MHC
= 35%
AAQ0BB AABQ0B
= 57%4 allèles C4
3 allèles C4
AABQ0BQ0AQ0AQ0BB AQ0ABQ0B
= 8%2 allèles C4
ou
ou ou
Blanchong et al, J. Exp. Med. 2000
Variations ethniques importantes
DIAGNOSTIC DU DEFICIT EN C2
• DEFICIT HOMOZYGOTE : CH50 ET C2H :0%
• DEFICIT HETEROZYGOTE : ß CH50, C2H– PHENOTYPAGE C4 (phénotype C4 A4B2)
– PHENOTYPAGE HLA (A25B18DR2)
– ETUDE FAMILIALE
– GENOTYPAGE C2
DEFICIT EN C2
• Déficit Type I :
– ASSOCIE A HLA-A25, B18, C2Q0, C4A4B2,DRw2
– 90% DES DEFICITS C2
– DELETION DE 28 pb DANS LE GENE C2 (PCR C2) INDUISANT UN CODON STOP
• Déficit type II :– BLOCAGE SELECTIF DE LA SECRETION DE C2
– BASES GENETIQUES ??
C2 GENOTYPING BY PCR
180 bp
152 bp
• Permet l’élimination des immuns-complexes (bactéries recouvertes d ’anticorps) et des cellules apototiques
• Elimination des complexes -C3b par le CR1 érythrocytaire ou phagocytose
• Présentation d’antigènes
• Modulation réponse spécifique
• Contribue aux lésions tissulaires: afflux de cellules de l ’inflammation
• libération d’anaphylatoxines
• dépôts de C3b au niveau des tissus
EnnemiAmi
Complément et Pathologies
Exemple : Epidermolyse bulleuse auto-immune
Modèle : transfert passif chez la souris par des anticorps anti-collagène VII
Résultats : Induction séparation derme-épidermedépôts locaux d’IgG et de C5b9recrutement leucocytes, Pas d’induction par les Fab’2
Chez la souris C5-/- :Pas de lésion cutanée,Dépôts locaux d’IgG mais pas de C5b9
Sitaru, J Clin Investig, 2005, 115(4), 870
C3
C3 convertase classique
C3b
C3 convertase alterne
CR1Opsonisation
C3a
C5 convertase
C5a
C5b9
Complément : cible de nouvelles thérapeutiques
C1-Inhibiteur
-OAN-Prévention de lésions ischémie/reperfusion-Syndrome de fuite capillaire
CD59
Anti-C5 (pexeluzimab, eculizumab)
- HPN/SHU : AMM- Chirurgie cardiaque- Rejet de greffe-GNMP
sCR1 : TP10, Chim CD46-CD55 : CAB-2anti-C3 et C5 convertaseCR2-FH , CR2-CrryAnti-FB, mini FH
- Détresses respiratoires aigües- Transplantation pulmonaire
CompstatinFixation C3
-Allogreffes rénales-Circulation extra-corporelle-Activation PNN
Anti-CD59 CR2-CD59
- Experimental nephrotic Syndrome
Antagoniste C5aR
Cibler le Complément (C5) en auto-immunité : traiter les conséquences et non la cause
C5a anaphylatoxine
C5:~180-190kDa [C5] = 70µg/ml
C3a
C2a
C4b
C3
C3bC3b C3b
C5 Convertases
Voie ClassiqueVoie des Lectines
Voie Alterne
Opsonisation +/- InflammationAmplification
C5a
MAC
Implication du Complément dans les Maladies Auto-Immunes avec production d’auto-anticorps
Exemple 1 : Syndrome des anti-phospholipides
Transfert passif IgG APL : Perte Fœtale, Thrombose, Activation ¢ Endoth.
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
Taille
Th
rom
bi (µ
m2)
WT C3-/- C5-/-
Pierangeli, Arthritis Rheum, 2005, 52(7), 2120Fischetti, Blood, 2005, 106(7), 2340 (IgG a-B2GP1 et rat)
Eculizumab : Essai Phase 2
• Objectif : Prévention Thrombose post transplantation rénal chez sujet IRT avec CAPS (catastrophic APLS) (début : 9/2009, John Hopkins Hosp.)
900mg / injection 1200mg / injection
J-1 ou J0 J1 J8 S2 S5 S7S3
Transplantation rénale
Rôle du complément dans les AHAI : un acteur actif de la destruction des GR
C3bi
C3bi
Hématophagosome
Sphérocyte
+ Lyse mécanique
Agglutinines “chaudes”
C5b
C8
C7
C6C5b
C8
C7
C6
C3b
C3b
Agglutinines “froides”
Lyse osmotique
Thérapeutique : Eculizumab
Anti-C5 (eculizumab, Soliris®) :Efficacité dans maladie à agglutinines froides
Long-term efficacy of the complement inhibitor eculizumab in cold agglutinin disease, Blood, 2009, Vol. 113, No. 16, pp. 3885-3886. A Röth, T Philipp
Essai Phase II DECADE (02/2011, University Hospital, Essen)
Top 5 « Take Home Messages »
• Les déficits en protéines du Complément prédisposent à lasurvenue de maladies variées qui illustrent les rôlesimportants joués par ce système
• Les déficits en protéines de la voie classique prédisposent àla survenue de maladies autoimmunes graves mais leComplément joue un rôle paradoxal dans les mécanismesphysiopathologiques de ces maladies
• Il existe des maladies liées à une dérégulation de l’activationdu Complément acquise ou héréditaire
• Le blocage de l’activation au niveau de la C5 convertase parun anticorps monoclonal humanisé anti-C5 empêche lalibération de l’anaphylatoxine C5a et la formation ducomplexe d’attaque membranaire
• A ce jour, le blocage est cliniquement efficace sur lesmaladies dont les mécanismes physiopathologiques sontdépendants de ces voies
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