Le système du Complément et sa
régulation
Dr. Marie-Agnès Dragon-Durey
Service d’Immunologie Biologique,
Hôpital Européen Georges Pompidou
Paris
2018
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 Classique C1q, C4, C2
Voie des Lectines MBL, C4, C2
Voie alterne C3, 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
C7 C6
C1r
C1s
C4C2
C4aC2a
C2b
C3 convertase
classique
C3
C3b
C3a
C4b
Opsonisation
Inflammation
Activation de la voie classique
C1q
C3 + H2O C3H2O Facteur B
Facteur D
Ba
C3 convertase
d’initiation
C3a
C3b
Surface activatrice Surface non activatrice
Facteur H
C3 convertase
d’amplification
Facteur I
C3biFacteur B
C3b
Bb
C3a
OpsonisationInflammation Amplification
Properdine
Activation de la voie Alterne
Formation C3 convertase alterne Piet Gros
http://www.crystal.chem.uu.nl/~gros/complementmovies.html
Voie des Lectines
• Activée par les structures carbohydrates des bactéries
• Protéine de reconnaissance : MBL (Mannose binding lectin) : Membre de la famille des collectines
– Région collagène et site lectine
– Caractéristiques fonctionnelles C1q-like, IgG et IgM-like
• Associée à des pro-sérine protéases, MASP-1 ,-2, -3 (40% analogie avec C1r et C1s), qui vont cliver C4 et C2
• Aboutit à la formation d’une C3-convertase classique C4b2a
MASP-1 MASP-3
MASP-2
C4 C2
FD
C3b FB C4b
C2a
MBL, Ficoline, CL-11
(PRMs)
La dualité de la voie des Lectines
Classical pathway C3 convertase Alternative pathway C3 convertase
?
C1-INH
AT-III
Oroszlan, Front Immunol, 2017
C2a
C4b
C3b
C3b
C3b C5
C5
Convertases
Voie Classique
Voie des Lectines
Voie Alterne C3a
C3
C5a
MAC C3b C3b
Activation de la voie finale commune
C6
C7
C8
C9(x12)
Lovelace, J Biol Chem, 2011
C4b2a C3bBb C3
C3b
C1 Inhibiteur C4bp C4bp Facteur H
CR1 (CD35)
CD59
MCP (CD46) DAF (CD55)
Facteur I C3bi
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
C3bi C3dg
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
CR1 CD35
CR2 CD21
CR3 CD11b/CD18
CR4 CD11c/CD18
CRIg
Fragments C3 C3b, C3bi C3bi, C3dg, C3d C3bi C3bi C3b,C3bi, C3c
Récepteurs
Expression cellulaire
Fonctions
Erythrocytes Monocytes P. neutrophiles Podocytes Cell. dendritiques folliculaires Lymphocytes B
Lymphocytes B Cell. dendritiques folliculaires Lymphocytes T Cellules épithéliales nasopharynx
Monocytes Polynucléaires neutrophiles Cell. NK Cell. de Kupffer
Macrophages Monocytes Polynucléaires neutrophiles Cell. NK
Macrophages Cell. de Kupffer
Cofacteur du Facteur I Phagocytose Elimination des CIC
Activation des lymphocytes B (Infection EBV)
Phagocytose Elimination des CIC
Phagocytose
Phagocytose Elimination des CIC
Les 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
C5b9 C3b C3a C5a
C3 Convertases C5 Convertases Formation 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 alterne Voie 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
Récepteurs
Récepteurs 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, C9 C5a
Protéines régulatrices DAF (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
Diseases associated with complement component deficiencies
C3
C1q, C1r, C1s
C2 C4 C4b2a
MBL, MASP Factor B
Lectine pathway
Alternative pathway
C3bBb
Factor H
Finale pathway
Classical pathway
C3bi Factor I
Factor D
C3b
C3b
Properdine
C5
C9
Neisseria infection
(N meningitidis ++ and gonorrhoae)
Autoimmune diseases +
Infections S pneumoniae
Renal diseases
aHUS, C3G C1-Inhibitor
Angioedema
CD46
CD55
CD59 PNH
Polyneuropathy
Enteropathy (CHAPLE Sd)
Odontopathy
Complément et pathologies humaines
Alzheimer
Maladie de Parkinson
Ischemie-reperfusion
SHU atypique
GNMP
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%
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 Vasculitis
Syndrome HUVS)
•LED (30 à 50% des patients, isotype IgG)
•participerait à la pérennisation de l’activation de la voie classique
indépendamment 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
AABQ0BQ0 AQ0AQ0BB AQ0ABQ0B
= 8% 2 allèles C4
ou
ou ou
Blanchong et al, J. Exp. Med. 2000
Variations ethniques importantes
DEFICIT EN C2
• Déficit homozygote : CH50=0%
• Déficit hétérozygote : CH50=50-30%
• 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
Ennemi Ami
Complément et Pathologies
Exemple : Epidermolyse bulleuse auto-immune
Modèle : transfert passif chez la souris par des anticorps anti-collagène VII Résultats : Induction séparation derme-épiderme dépôts locaux d’IgG et de C5b9 recrutement 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
http://bib18.ulb.ac.be/cgi-bin/thumbnail.exe?CISOROOT=/med004&CISOPTR=108http://bib18.ulb.ac.be/cgi-bin/thumbnail.exe?CISOROOT=/med004&CISOPTR=108
C3
C3 convertase
classique
C3b
C3 convertase
alterne
CR1
Opsonisation 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)
- Myasthénie
-M. des agglutinines froides
-Incomp ABO
-GC3...
sCR1 : TP10,
Chim CD46-CD55 : CAB-2
anti-C3 et C5 convertase
CR2-FH , CR2-Crry Anti-FB, mini-FH
CRIg-FH
Compstatin
(Fixation C3)
Anti-CD59
CR2-CD59
C5aR antagoniste
(CCX 168)
Vascularites à ANCA
(GC3, SHU)
Anti-MASP
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
C3b C3b C3b
C5
Convertases
Voie Classique
Voie des Lectines
Voie Alterne
Opsonisation +/- Inflammation Amplification
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
Ta
ille
Th
rom
bi
(µm
2)
WT C3-/- C5-/-
Pierangeli, Arthritis Rheum, 2005, 52(7), 2120 Fischetti, 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 S7 S3
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)
En conclusion: 2 types de déficits
Déficits touchant les composants de la cascade : Phénotype lié à un défaut de fonction du système du Complément : -Elimination des CIC, -Elimination des pathogènes Déficits touchant les régulateurs de la cascade : Phénotype lié à une suractivation du système du Complément : -Activation cellulaire (₵ endothéliales, Plaquettes, Lymphocytes, macrophages), -dépôts tissulaires (C3b, C5b9), -destructions cellulaires (₵ endothéliales, axones..)
Top 5 « Take Home Messages »
• Les déficits en protéines du Complément prédisposent à la survenue de maladies variées qui illustrent les rôles importants joués par ce système
• Les déficits en protéines de la voie classique prédisposent à la survenue de maladies autoimmunes graves mais le Complément joue un rôle paradoxal dans les mécanismes physiopathologiques de ces maladies
• Il existe des maladies liées à une dérégulation de l’activation du Complément acquise ou héréditaire
• Le blocage de l’activation au niveau de la C5 convertase par un anticorps monoclonal humanisé anti-C5 empêche la libération de l’anaphylatoxine C5a et la formation du complexe d’attaque membranaire
• A ce jour, le blocage est cliniquement efficace sur les maladies dont les mécanismes physiopathologiques sont dépendants de ces voies