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

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