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Le complément S3 L2 2012-2013 Cédric Ménard C3b. Découverte scientifique (1895 Jules Bordet – Institut Pasteur- Nobel 1919) : - Sérum immun : bactéricide.

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1 Le complément S3 L Cédric Ménard C3b

2 Découverte scientifique (1895 Jules Bordet – Institut Pasteur- Nobel 1919) : - Sérum immun : bactéricide - Sérum immun chauffé : bactéries survivent - Sérum non-immun : bactéries survivent - Sérum immun chauffé + Sérum non-immun : bactéricide Définition du complément Bactéries vivent Injection bactéries Bactéries vivent Injection bactéries Sérum Bactéries tuées Le sérum du lapin contient des Ac contre les bactéries qui les tuent Ces Ac contre les bactéries ont besoin de molécules du sérum sensibles à la chaleur pour tuer les bactéries Les Ac dirigés contre les bactéries sont indispensables pour pouvoir les tuer Bactéries tuées Les Ac ont besoin d un élément sensible à la chaleur et indpdt de lAg pour pouvoir tuer les bactéries… Qui est cet élément ?

3 Complément = élément thermolabile du sérum, non spécifique de lantigène, capable de « complémenter » les Ac pour éliminer bactéries Branche de limmunité innée Complément = ensemble de plus de 30 protéines : - plasmatiques (5% des protéines sériques) - de surface cellulaire Définition du complément Complément = ensemble de protéines

4 Protéines du complément produites par : –Foie (très majoritairement à létat basal) –Macrophages (production utile dans les OLS) –Épithéliums muqueux et fibroblastes (faible) Inactif dans le sérum, clivages en cascade des zymogènes confèrent activités enzymatiques Deux types dactivateurs du complément : –complexes immuns = complexes Ag / Ac (Ac-dépendant) –sucres associés aux pathogènes (Ac-indépendant) Trois voies : –classique (via Ac) –des lectines (sans Ac) –alterne (sans Ac) Finalité : assurer la mort du pathogène : –DIRECTEMENT : rupture membranaire et choc osmotique –INDIRECTEMENT : en lopsonisant = facilitant sa reconnaissance par le SI (Gram + à paroi) Définition du complément

5 Fragments de clivage enzymatique : lettre minuscule «C4 clivé donne C4a + C4b » Molécule inactive : désignée par i « C3bi ou iC3b » Formes enzymatiques actives : recouvertes dune barre horizontale « C1r » I- Nomenclature

6 C1 se fixe par C1q (protéine de reconnaissance) sur le Fc des anticorps impliqué dans des complexes immuns (région C H 2 pour IgG1 et IgG3 et région C H 4 pour IgM) Activation par des complexes immuns à IgM pentamérique (3 sites pour C1) ou IgG (1 site pour C1 et donc plusieurs IgG nécessaires) IgM 1000 x plus efficaces que les IgG pour activer C1 (passage forme plane à agrafe) II- Les voies dactivation A- La voie classique (nécessite Ac) C1q C1r C1s Surface de la cible bactérie par exemple IgG (IgG1 et IgG3) IgM C1-estérase (Ca 2+ -dpdte) sérine-protéases C1r et C1s activées IgGIgM La présence dAc spécifiques indique quune réponse contre lAg a déjà été initiée !

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8 Fixation C1 à lanticorps via C1q Activation autocatalytique du proenzyme C1r en C1r C1r convertit C1s en C1s C1s va cibler C4 circulant C4a + C4b (C4b sancre dans la membrane cible via thioester R-S-CO-R) C1s va cibler C2 associé à C4b C2a +C2b C2a sassocie à C4b déjà ancré dans la membrane et donne C4b2a (=C4bC2a) Ce complexe C4b2a = C3 convertase « classique » qui clive C3 en C3a + C3b (expose un thioester) II- Les voies dactivation A- La voie classique 1- Activation covalent C4a C2b

9 Contrôle de la C1-estérase par C1-inh : - empêche activation de C1r en phase liquide - peut inactiver le C1r activé Thioester C3b et C4b hyper-réactif est hydrolysé en qqes ms par leau si non-fixé = obligation de se lier covalement au voisinage immédiat (= pas deffet collatéral) Complexe C4b2a instable = dissociation spontanée Contrôle de la C3 convertase (C4b2a) : - C4-bp inhibe lassociation C4b / C2 - CD55 = DAF « decay-accelerating factor » dissociation C4 / C2 (protection de lhôte) - CR1 (CD35) = C3b-R peut titrer le C3b - Facteur I : clive C3b en iC3b II- Les voies dactivation A- La voie classique 2- Régulation C1-inh (détache C1r et C1s du complexe)

10 Activation : Mannan Binding Lectine (MBL) ou Ficoline reconnaissant sucres des pathogènes (mécanisme analogue à la C1 estérase qui reconnaît les complexes immuns) Molécules effectrices : MBL-associated proteases = MASP (homologues de C1r/s) II- Les voies dactivation B- La voie des lectines : Ficoline et MBL (court-circuitent les Ac) Reconnaît les sucres des pathogènes différents de ceux de lhôte

11 MBL ou ficoline fixe sucres cibles = MASP clivées / réarrangées et autoactivées (Ca 2+ -dpdt) MASP1 et 2 clivent C4 en C4a + C4b (qui sancre dans membrane) MASP1 et 2 clivent C2 associé à C4b membranaire en C2a pour donner C4b2a Formation de C4b2a = C3 convertase qui donne C3a + C3b (qui sancre dans membrane) MASP3 (splicing alternatif de MASP1) : rôle encore flou II- Les voies dactivation B- La voie des lectines (Ficoline et MBL) 1- Activation Ac-indépendante !

12 C3b doit se fixer à un groupe hydroxyl (-OH) de son voisinage immédiat (sucre / prot memb) Si absence de fixation, molécule H2O fixe C3b = ne peut plus lier une membrane cellulaire (C3b très instable) « But : éviter accumulation de C3b actif qui pourrait être délétère pour lhôte (vrai aussi pour le C3b issu de la voie classique) » MBL : forte affinité pour sucres bactériens, levures, virus : –Mannose –N-acétyl-glycosamine –Fucose Mais MBL peu affine pour sucres de mammifères (propriétés stériques des sucres) : –Acide sialique –Galactose II- Les voies dactivation B- La voie des lectines (Ficoline et MBL) 2- Régulation C1-inh

13 Initiation indépendante dactivateurs = clivage spontané / lent de C3 à bas bruit en C3a + C3b Phase damplification par des sucres bactériens (LPS, bactéries Gram+) ou des virus = déclenchement réel, « explosion » de la voie La cascade samplifie sur les cellules étrangères mais est immédiatement régulée sur les cellules saines de lhôte II- Les voies dactivation C- La voie alterne (80% de lactivation du Cplmt) C3 Hydrolyse lente dans plasma « La voie tourne au ralenti » « L'hydrolyse d'une substance est sa décomposition par l'eau grâce aux ions H 3 O + et HO - provenant de la dissociation de l'eau »eauions C3b

14 C3 hydrolysé à bas bruit et donne C3b Liaison facteur B à C3b (Mg 2+ - dpdt) C3bB est reconnu et clivé par la protéase « facteur D » Clivage de C3bB en C3bBb = C3 convertase alterne 1- Activation II- Les voies dactivation C- La voie alterne protéase C3b C3bBb clive C3 en C3a et C3b = constituant de la C3 convertase : AMPLIFICATION La cible est « recouverte » par de nbreuses molécules de C3b (opsonisation) Les C3b peuvent former de nouvelles C3bB Stabilisation du C3bBb par la properdine (P) liant C3b (demi-vie 90 secondes vs 30 minutes), la properdine reconnaît les PAMP et les DAMP = des marqueurs de danger

15 2- Régulation II- Les voies dactivation C- La voie alterne Facteur H : dissociation C3bBb Facteur I : en association avec le CD46 (=MCP : membrane cofactor Protein), clivage C3b en C3bi, = le facteur B ne peut plus se lier à C3b devenu C3bi « De façon générale, dissociation des complexes de convertases est irréversible et permet de down-réguler la réponse du complément »

16 En dépit dinitiateurs différents, les 3 voies convergent vers une C3 convertase : –C4b2a pour la voie classique et la voie des lectines –C3bBb pour la voie alterne Récapitulatif C3b

17 Un fragment C3b sassocie aux C3 convertases et forme : –C4b2a3b –C3bBb3b III- De la C3 convertase au complexe dattaque membranaire : la voie effectrice commune Voie alterne C5 convertases Voie classique Voie des lectines Les C5 convertases permettant de cliver C5 en C5a + C5b (solubles) C3 convertases

18 C5b soluble sassocie à C6 et C7, le complexe hydrophobe ainsi formé sinsère dans la membrane cible via C7 C5b67 ancré dans une membrane = récepteur à C8 ce qui aboutit à C5b678 qui initie une réaction lente de lyse C9 (x environ 12) est recruté au complexe membranaire C5b678 pour constituer le MAC « membrane-attack complex » III- De la C3 convertase au complexe dattaque membranaire : la voie effectrice commune

19 Perte de léquilibre osmotique (leau rentre dans la cellule/le pathogène) Mort mécanique de la cible III- De la C3 convertase au complexe dattaque membranaire : la voie effectrice commune C9 Composition du MAC hétérogène : C5b6789 n, n = 1 à nm Gram-negative bacterium Shigella dysenteriae Gram-negative

20 III- De la C3 convertase au complexe dattaque membranaire : la voie effectrice commune Régulation Régulation des voies dactivation est majoritaire mais la voie commune est aussi régulée : – C5b67 doit sancrer très vite dans la cible, sinon site dancrage inactivé par hydrolyse par fixation à protéines plasmatiques (protéine S = vitronectine ou clusterine) – C8 en se liant à C5b67 en phase liquide bloque le site dancrage dans la membrane – Plupart des membranes de lhôte expriment CD59 qui se loge dans le CAM en cours dassemblage = empêche la liaison de C9 = empêche formation du pore

21 IV- Le complément dans lÉvolution

22 –CR1 = CD35 : Récepteur du C3b et du C4b (GR, Leucocytes, FDC) Cibles opsonisées ou complexes immuns (GR) puis phagocytose par macrophages du foie (cellules de Kupffer) Rôle datténuation en liant C3b et C4b –CR2 = CD21 : Récepteur de C3d (Lymphos B, FDC) Reconnaissance des lymphos B par virus EBV CD21 diminue seuil dactivation BCR et favorise survie B V- Récepteurs cellulaires des composants du complément A- Récepteur fragments « majeurs » B B Reconnaissance via BCR Activation + Reconnaissance via BCR + CR2 Activation +++ (1000x plus efficace) Fragments iC3b = C3d « ancrage » « fixation à un R »

23 –CR3 = CD11b/CD18 : Récepteur iC3b (Majorité des leucocytes) Molécule dadhérence –Opsonisation / phagocytose bactéries ou cellules recouvertes de iC3b –Facilitation des contacts cellulaires –CR4 = CD11c/CD18 : Récepteur iC3b (Cellules myéloïdes et certains lymphocytes activés) Molécule dadhérence Rôle physiologique peu connu V- Récepteurs cellulaires des composants du complément B- Récepteur fragments « mineurs » C- Autres récepteurs (récepteurs à protéine G) - C3aR (éosninophiles, basophiles et neutrophiles) - C5aR (leucocytes et qqes autres types cellulaires) - C1qR

24 VI- Les autres rôles du complément Outre son rôle de lyse, le complément intervient dans : - lopsonisation des pathogènes / C apoptotiques (perte CD46 et CD59) - lactivation de la réponse inflammatoire Ceci est permis par les 4 récepteurs aux fragments C3 du complément A- Lopsonisation cible phagocyte Reconnaissance moyenne cible phagocyte Reconnaissance accrue via les R-Fc cible phagocyte Reconnaissance « maximale » via R-Fc + CR - En facilitant la reconnaissance de lAg par les futures APC, le complément fait le lien immunité innée / adaptative cellulaire cible Reconnaissance accrue via CRs Phagocytose 100 x plus efficace phagocyte

25 B- Lactivation de la réponse inflammatoire Les fragments de clivage C3a, C4a et C5a du compléments ne sont pas inactifs ! Ces molécules sont nommées « anaphylatoxines » et permettent : - daugmenter la perméabilité vasculaire (rôle dans lextravasation) - dactiver la dégranulation des polynucléaires, mastocytes (histamine…), éosinoph - la contraction des muscles lisses - le chimiotactisme des cellules de linflammation : C5a attire les M Φ sur site inflammation et facilite ainsi la phagocytose des cibles (opsonines et cplmt-R) - daugmenter lexpression des Fc R des M Φ (C5a) VI- Les autres rôles du complément

26 VII- Échappement au complément - Recrutement / mimicking des régulateurs du complément - Modulation du complément (CD59-like, Ig inactivating-proteine…) - Dégradation enzymatique : bactéries uniquement (C1q, Ac, C5a, P…) - Evasion passive : paroi bactérienne des Gram + ! RCA = régulateurs de lactivation du complément (ex : DAF=CD55) Produits par lhôte, ils peuvent être capturés à la surface du pathogène par des protéines spécialisées Gène viraux peuvent coder pour des analogues de RCA ! « mimétisme moléculaire » Protéine virale DAF humain

27 VIII- Pathologies associées au complément Maladies génétiques liées à un déficit en complément sont rares : déficits protéines de la voie classique Infections récurrentes (méningites, pneumonies…) Association fréquente au lupus déficits protéines de la voie lectines et alterne : infection récurrentes déficits protéines du MAC accompagnés d'infections à Neisseria meningitidis déficits inhibiteurs donnent infections et des MAI

28 VIII- Pathologies associées au complément HNP : Hémoglobinurie Paroxystique Nocturne Globules rouges plus sensibles à la CDC suite à une mutation génétique rendant CD59 non fonctionnel Hémolyse : anémie, toxicité rénale Eculizumab : IgG4 Bloque le site de clivage de C5 (C5a)

29 Lymphocytes Natural Killer (NK) et T S3 L Cédric Ménard

30 Cinétique de la réponse immunitaire IFN de type I T8 cytotoxique s Anticorps NK T

31 Mécanismes de reconnaissance de l immunité innée réponse rapide (heures) invariable nombre limité de spécificités constant lors de la réponse Mécanismes de reconnaissance de l immunité adaptative réponse lente (jours ou semaines) variable nbreuses spécificités hautement sélectives s améliore lors de la réponse Mécanismes effecteurs communs pour la destruction du pathogène Caractéristiques de l immunité innée et de l immunité acquise

32 Les cellules Natural Killer « NK »

33 I- Caractéristiques générales Grand lymphocyte granuleux Fait partie de limmunité innée : peut détruire rapidement des cellules tumorales ou infectées sans activation ni prolifération préalable Distribution dans lorganisme : –Sang : 5-15% des lymphocytes circulant –Organes lymphoïdes : ganglions, rate, amygdales –Tissus périphériques : foie, poumon (« sentinelles »), endomètre Expriment CD56, CD16, et NKp46 (pas CD3 ni CD19) Production dans la moelle, maturation dans les organes lymphoïdes (ganglions ++) Lymphocytes cytotoxiques mais aussi producteurs de cytokines/chimiokines

34 II- Ontogénèse et maturation des NK Progéniteur NK NK immature CSH Progéniteur Lymphoïde Commun B T NK CD56 high NK CD56 faible moelle Ganglions (paracortex) NK matures sang E4BP4 Id2

35 II- Ontogénèse et maturation des NK Rôle central de lIL-15 dans toutes les étapes de la lymphopoïèse NK –Produite par les cellules stromales dans la moelle –Produite par les DC/macrophages dans les ganglions Education des NK au cours de leur maturation –Doivent rencontrer un CMH-I au cours de leur développement –Nécessaire pour acquérir leur fonctionnalité Potentiel cytotoxique et de sécrétion de cytokines Anergie KIR NK immature Maturation finale CMH-I KIR : Killer cell Immunoglobulin- like Receptor

36 2 sous-types de NK matures CD56 high - Dans les ganglions (CCR7 + ) et la muqueuse utérine - Peu cytotoxiques - Produisent beaucoup de cytokines CD56 low - Dans le sang principalement -Cytotoxiques (perforine ds granules préformés) -Produisent moins de cytokines -Récepteurs aux chimiokines : migration dans les tissus surtout si inflammation

37 III- Reconnaissance de la cible Pas restreinte à un complexe CMH-peptide Résulte dune balance entre : –Signaux inhibiteurs (tolérance au soi) : KIR inhibiteur vs CMH-I –Signaux activateurs : ligand = non soi/soi altéré Répertoire NK : –Chaque individu diffère dans ses récepteurs KIR exprimé par ses NK (gènes polymorphiques) –Chaque NK a une combi de R inh et la plupart des NK a au moins 1 R inh (sinon, ils sont anergiques) –Existence dune tolérance au soi = « nos propres NK ne nous attaquent pas » T8 cible CMH-I NK cible R actR inh Cellules tueuses CMH-I

38 Les récepteurs activateurs du NK Exprimés constitutivement à la membrane des NK, reconnaissent des motifs moléculaires conservés NKG2D (lectine de type C): cytotoxicité naturelle –Ligands : MICA et B, ULBP exprimés à la membrane lors dun stress cellulaire : infection virale, transformation tumorale, lésions de lADN… Natural Cytotoxicity Receptor (NKp30,44,46) : cytox nat. –Ligands : protéines virales (hémagglutinine ou pp65 du CMV) exprimées à la surface des cellules infectées CD16 (Fc RIIIa) : cytotoxicité dépendante des anticorps -Ligand : cible reconnue par Ac qui se fixe sur son Ag spécifique -CD16 se fixe à la partie Fc de lAc Autres : NKp44, DNAM-1, NKp80, 2B4…

39 Les récepteurs inhibiteurs du NK KIR : Killer cell Immunoglobulin-like Receptor –Famille de protéines codées par plusieurs gènes polymorphiques –Diffèrent par le nbre de Domaines Ig extracellulaires (2D ou 3D) et la taille de leur queue cytoplasmique (Long ou Short) –Les KIR2DL ou KIR3DL donnent un signal inhibiteur au NK –Ligand CMH-I spécifique pour chaque KIR2DL ou KIR3DL : NKG2A : lectine de type C –Association obligatoire avec le co-récepteur CD94 –Ligand : CMH-I non classique : HLA-E KIR2DL1, 2 et 3HLA-C KIR2DL4HLA-G KIR3DL1HLA-B KIR3DL2HLA-A

40 NKG2D KIR ITIM ITAM NKG2A CD94 CMH-I Molécules du stress cellulaire : - MICA - MICB - ULBP CD16 IgG fixé à une cellule Les Récepteurs inhibiteursLes Récepteurs activateurs CMH-I type E -Signal activateur : ITAM recrutent des kinases (immune receptor tyrosine-based activation motif) - Signal inhibiteur : ITIM recrute phosphatases (immune receptor tyrosine-based inhibitory motif) NCR Protéines virales : -pp65 (NKp30) -hémagglutinine (NKp46)

41 Balance entre signaux activateurs et inhibiteurs + Cytokines activatrices : IL IFN HLA- A,B,C,G - Cytokines inhibitrices : TGF NCR KIR HLA-E MICA/B ULBP prot. virales NKG2D IgG Ag CD16 NKG2A NK cellule cible

42 « Ce n'est pas l'absence de molécules du CMH de classe I qui déclenche l'activation des lymphocytes NK mais la présence de ligands activateurs non compensée par des signaux inhibiteurs suffisants » Ainsi, l'absence de molécules du CMH-I ne suffit pas à rendre certaines cellules sensibles à la lyse NK, par exemple : - globules rouges - neurones - hépatocytes Balance des signaux act et inh NK

43 Une cellule du soi est normalement protégée de la lyse NK car le signal inhibiteur lemporte en général sur lactivateur ! Une cellule « suspecte » (qui nexprime pas de CMH-I) est lysée car aucun signal inhibiteur ne vient contrebalancer lactivateur Une cellule allogénique est lysée car le CMH-I du non-soi ne déclenche pas de signal inhibiteur Une forte activation des NK peut contrebalancer les signaux inhibiteurs (ADCC, IL-2…) d Hyperactivation NK + Lyse possible cytokines a i a a i a a a a a a CD16

44 IV- Mécanismes effecteurs Lyse de la cible selon 2 systèmes : - Perforine-granzyme - Récepteurs de mort : Fas/FasL, TRAIL/TRAIL-R Synthèse de cytokines : TNF, IFN, GM-CSF - Orientation Th1 - Contrôle direct de la réplication virale par l IFN - Activation MΦ et des DC Synthèse de chimiokines inflammatoires : CXCL8, CCL3, CCL4, CCL5 donc recrutement de : - PNN - Macrophages - DC immatures - T activés Les signaux activateurs lemportent… que se passe-t-il ? NK ?

45 Voie perforine/granzyme TNF FasL TNFR-I TRAIL-R Fas TRAIL Apoptose de la cible Granzyme B Perforine Voie des récepteurs de mort Cytotoxicité NK

46 Voie intrinsèque BID clive + Voie extrinsèque NOYAU apoptosome

47 V-Explications moléculaires de la réponse NK -1- Reconnaissance allogénique : - fondée sur la différence dexpression « KIR de lhôte / CMH-I du donneur » = les CMH-I de lhôte ninduisent pas le signal inhibiteur chez la NK qui ne les reconnaît pas. - Implication dans la greffe en général NK cible R act R inh Toutes les combinaisons ne sont pas possibles !!! Receveur Donneur

48 NK V-Explications moléculaires de la réponse NK Réponse anti-tumorale : –Pertes dexpression classe I sur 80% tumeurs (pas de signal inhibiteur, échappement tumoral) –Ligands des Récepteurs activateurs surexprimés en condition de stress (en surnombre ils déséquilibrent la balance vers lactivation) ULBP : UL16-binding protein MIC : MHC I polypeptide related

49 NK V-Explications moléculaires de la réponse NK Réponse antivirale (EBV, CMV, Influenza…) : - Ligands de Récepteurs activateurs induits par infections virales (déséquilibre de la balance vers lactivation) - certains virus inhibent lexpression des CMH-I (herpesviridae, VIH…) Infection virale ULBP : UL16-binding protein MIC : MHC I polypeptide related

50 Le « Missing-self » : la perte dexpression du CMH-I peut entraîner une activation des NK - La réponse cytotoxique par les T CD8 est CMH-I restreinte - Les cellules tumorales / infectées peuvent down-réguler lexpression du CMH-I pour éviter dêtre reconnues par les T8 cytotoxiques NK = stratégie complémentaire aux T8 cytotoxiques pour lutter contre les cellules du non-soi ou soi altéré T8 cible KILLS T8NK cible KILLS NK cible DOES NOT KILL


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