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