Dr SAMAR SAMOUD EL KISSI LE COMPLEMENT COURS 2ème ANNEE 2011 Dr SAMAR SAMOUD EL KISSI
Le Complément Découvert au début du siècle comme une substance sérique thermolabile qui “complétait” l’action des anticorps. Ensemble de protéines sériques et membranaires qui participe aux réponses innées et adaptatives via la formation en cascade de complexes enzymatiques Vocabulaire: Les protéines du complément circulent dans le plasma sous forme biologiquement inactive ( Protéines constitutives) Activation du complément : une cascade de clivages enzymatiques initiée par une surface “activatrice” qui transforme les protéines constitutives en composants biologiquement actifs. Les étapes initiales de l’activation du complément peuvent se produire selon la voie classique, alterne ou lectine aboutissant à la formation de complexe d’attaque membranaire : CAM.
NOMENCLATURE Voie classique: Cn avec n varie de 1à 9 Voie alterne: lettres majuscules B, D, P Fragments de clivage après activation: lettres minuscules C3a C4b Fragments inactifs: i ex i C3b Activité enzymatique: une barre C3bBb Molécules jouant le rôle de récepteurs : CR1 CR2 CR3
Voies d’activation C1 C3b like MBL MASP VOIE ALTERNE C3b like B D VOIE CLASSIQUE C1 C4 C2 Complexes Ag-Ac Bacteries avec des structures carbohydrates Bactéries, Virus VOIE LECTINE MBL MASP Clivage de C3: point de convergence Lyse Voie Finale Commune C5 C6 C7 C8 C9
Voie classique Protéines constitutives: Protéines régulatrices: Complexe C1: C1q (C1r)2 (C1s)2 C1q: sous-unité de reconnaissance C1r et C1s : sérine estérases Composant C4 Composant C2 Protéines régulatrices: C1 Inhibiteur: C1inh C4 binding protein: C4bp C3b inactivateur: I Aboutit à la formation de la C3 convertase classique, enzyme capable de cliver C3 L'activation de la voie classique nécessite ions Ca++ et Mg++
Activateurs de la voie classique Fc des immunoglobulines complexées IgG1, IgG2, IgG3, IgM (domaine C2, C4) Activateurs non immuns LPS RNA virus Souches de salmonelles, E. Coli, Neisseria Membranes mitochondriales, Acides nucléiques Complexes héparine-protamine C- réactive protéine Protéines d’enveloppe virales (VIH, EBV)
Activation de la voie classique et C1 Première molécule activée Complexe macro-moléculaire comprenant une protéine C1q et un tétramère (C1r)2 (C1s)2 C1q est l’unité de reconnaissance C1r et C1s sont des sérines estérases
Formation de la C3 convertase classique C2b C2 est clivé par C1s C2a C4b C2 C4 C1s C4b C1s C2 C4b C4b2a = C3 convertase classique Au cours d’une activation systémique, le C4 sérique puis le C2 diminuent (consommé)
Clivage de C3 C3a C3 C3b C4b2a C3b C4b2a(C3b)n Fixation covalente de C3b sur la surface activatrice C3b C2a C4b Formation de la C5 convertase classique : Permet la formation du complexe lytique C4b2a(C3b)n
Voie alterne La voie alterne est un mécanisme de surveillance Système de résistance naturelle à l’infection : utilise les protéines C3, B et D formation d’une C3 convertase alterne, qui clive C3 en C3b C3 convertase “initiale” : libération en permanence de petite quantité de C3b dans la circulation. C3 convertase amplificatrice ‘au contact d’une surface activatrice. C3b se lie de manière covalente à la surface activatrice.
Activateurs de la voie alterne Structures polysaccharidiques de: bactéries, virus, cellules transformées, surfaces artificielles La voie alterne est activée en l’absence d’Ac Mécanisme de défense naturelle qui a précédé l’apparition des Ac Cependant, la présence d’Ac spécifiques (fragments Fab’2) augmente le niveau d’activation de la voie alterne Des molécules de C3b déposées par activation de la voie classique peuvent servir de point d’assemblage de la C3 convertase alterne
C3 convertase alterne + Composants: C3, B, D, ions Mg++ C3 convertase initiale en phase fluide dans le plasma Hydrolyse spontanée du pont thiolester “C3b like molécules” D: serine esterase Mg++ Ba + “C3b” B “C3b”, B “C3b”, Bb C3b, Bb: C3 convertase alterne clive C3 en C3b et C3a Bb est la sous-unité qui clive le C3
C3 convertase alterne d’amplification Formation sur une surface sur laquelle C3b est déposé de façon covalente C3 C3b, Bb C3 convertase initiale C3 convertase d’amplification sur une surface activatrice de la voie alterne C3a C3b B, D, Mg++ surface acceptrice possédant - OH ou - NH2
Voie d'activation des lectines Homologie avec le complexe C1 Complexe macro-moléculaire regroupant plus de 3 protéines MBL (Mannose binding lectin), MASP2 MASP1, MASP3 et Masp 19 MBL est la protéine de reconnaissance, se fixe sur les carbohydrates des microorganismes MASP possède une activité sérine estérase: entraine le clivage de C2, C4.
La voie lectine d’activation du complément carbohydrate complexes immuns MBP C1q MASP2 C4 C4b C4b, 2a C1r/C1s C2 C2 MASP1 MASP3 Map19 C2b C2b C3 C3b C3a
C3 convertase classique C3 convertase alterne activateur C4b2a activateur C3bBb C3a C3b C3 Rôle identique = Permet le clivage de la protéine C3
C5 convertase classique Permet la formation du complexe lytique C3b C2a C4b activateur C3b C3bBb C4b2a (C3b)n = C5 convertase classique C3bBb(C3b)n = C5 convertase alterne Permet la formation du complexe lytique
Clivage de C5 par les C5 convertases C3b C4b C2a C5 convertase alterne classique C5a anaphylatoxine C5b complexe lytique C5b-9 + C6, C7, C8, C9 C5 Bb
Voie finale commune Formation du complexe d’attaque membranaire Formation d’un complexe moléculaire stable : C5b,6,7 à la surface Interaction de C8 (C5b678) et début d’insertion dans la membrane Polymérisation de C9, insertion dans les membranes cellulaires, création de pores Entraîne la lyse cellulaire Régulation importante: Protéine S et CD59
Insertion du complexe terminal et lyse C5b Bb C5 poly C9 [C9] n C8 C3b C2a canal transmembranaire C5a C4b C5 convertases C4b,C3b, 2a C3b, Bb, C3b complexe d’attaque membranaire (MAC) mC5b-9 inhibiteurs du MAC protéine S ou vitronectine CD59, HRF
Régulation du système du complément Régulation intrinsèque: les constituants du complément sont extrêmement labiles et subissent une inactivation spontanée et parfois irréversible s’ils ne sont pas stabilisés par leur liaison à un autre composant ou en cas de leur diffusion loin de la cible ex: C2a /C4b2a - CBb/C3bBb. Régulation extrinsèque: le système du complément comporte une série de protéines régulatrices qui inactivent les différents composants du compléments solubles et membranaires.
Protéines solubles de régulation
Protéines membranaires de régulation
Fragments dérivés de l’activation du complément Fragments diffusibles Fragments bifonctionnels surface activatrice C3a, C4a, C5a C4b C3b Récepteur anaphylatoxine Récepteur C3 (CR1, CR2, CR3, CR4) Cellule Cellule
Récepteurs pour les fragments de C3 Erythrocytes CR1(CD35) Macrophages enzyme I+ cofacteur ( H, CR1, MCP) CR3 (CD11b/CD18) CR4 (CD11c/CD18) CR2 (CD21) enzyme I+ cofacteur ( CR1, MCP) Lymphocytes B, CPA CR2 (CD21)
Rôles du Complément Modulation de la réponse immune: Mécanismes de défense contre l ’infection Lyse des agents infectieux ( composants C5 à C9 formant les complexes d'attaque de la membrane: activité cytolytique) Opsonisation: Facilitation de la phagocytose Neutralisation virale Activation cellulaire menant à la réaction inflammatoire: Production de nombreux fragments de clivage au cours des premières étapes de l’activation :(anaphylatoxines: C3a et C5a) Transport et élimination des complexes immuns permet le maintien des complexes Ag-Ac en solution
Modulation de la réponse immune CD21 appartient à un complexe multimoléculaire In vivo, CD21 est nécessaire à la production optimale d’Ac Active les lymphocytes B signaux de survie Facilite la présentation de l’Ag Ag C3dg CD 21 IgMmb CD19 CD81 CD21 régule la réponse immunitaire spécifique
Mécanismes de défense contre l ’infection Lyse des agents infectieux Opsonisation: Facilitation de la phagocytose
Applications Voie alterne Opsonophagocytose Meningo Voie lectine Bacteriolyse Voie classique
Activation cellulaire menant à la réaction inflammatoire → Anaphylatoxines C5a >C3a >C4b se lient à leurs récepteurs sur la mb des mastocytes et des basophiles du sang et induisent la dégranulation avec libération des médiateurs actifs…
Elimination des complexes immuns CR1 érythrocytaire participe au clivage par I de C3b en C3bi et C3dg Transfert dépends aussi des récepteurs Fc exprimés par les cellules acceptrices CR1 est protéolysé pour libérer le IC de l ’E IC est internalisé par les macrophages (revue par Nardin et al, Mol Immunol,1999) CI se détachent des E et sont captés par CR3 exprimés par les cellules phagocytaires ou les FDC du foie ou de la rate
CR1 érythrocytaire - Polymorphisme quantitatif d’expression. 200 à 1000 molécules/érythrocyte - Les érythrocytes sont la source principale de CR1 intravasculaire. - Regroupement en agrégats des molécules de CR1. - Fixation des complexes immuns et transport jusqu’au foie. - Rôle cofacteur pour le clivage de C3b en C3bi/C3dg par l’enzyme I.
Complément et maladies
Hypercomplémentemies Etats inflammatoires de diverses origines: → Infectieuses → Tumorales → Maladies rhumatismales C’est un signe non spécifique de l’inflammation
= liées à la formation de complexes immuns Hypocomplémentemie par activation de la voie classique: Déficit acquis en complément consommation de C1, C4, C2 ± C3 = liées à la formation de complexes immuns réversible après TTT Lupus Erythémateux Disséminé Cryoglobulinémie Glomérulonéphrite / vascularite Vascularites urticariennes Rare: Sjogren ; Thyroïdite,choc septique, embole d ’athérome Exceptionnel: ΣAPL, maladie de Berger, Σ Goodpasture, PR
consommation de C3 et B. avec C1, C2 et C4 normaux Hypocomplémentemie par activation de la voie alterne: Déficit acquis en complément consommation de C3 et B. avec C1, C2 et C4 normaux Septicémie à BGN GMP
Hypocomplémentemie secondaires aux déficits héréditaires Décrits pour presque tous les types de protéines. Conséquences variables selon le type du composant déficitaire: →Infections à répétition → Maladies à CI → Hémoglobinurie paroxystique nocturne…
Les Angio-oedèmes secondaires à un déficit en C1 inhibiteur Oedèmes localisés itératifs de la peau ou des muqueuses laryngées et intestinales. Gravité de son pronostic spontané Déficit héréditaire (Transmission autosomique dominante; formes de novo) ou acquis (contexte lymphoprolifératif fréquent) oedème angio-neurotique
Déficit C2 LED et Déficit C2 1% de la population européenne Déficit complet le plus fréquent de la population caucasienne (1/20 000 ) Asymptomatique le plus fréquemment 10 % des sujets présentant un déficit homozygote présentent un Lupus ou une maladie apparentée Infections à répétition LED et Déficit C2 1% de la population LED clinique peu différente Particularités : arthralgies et atteinte cutanée Ac anti- ADNn négatif mais présence d ’Ac anti- SSA Déficit en C2 de type I : Plus fréquent (>90%) Délétion génomique de 28pb au niveau de l’exon 6: skipping de l’exon 6, stop codon précoce aucune synthèse de C2 Déséquilibre de liaison avec haplotype HLA A10B18DR2 180 bp 152 bp
Association entre les déficits en Terminaux et les infections à Méningocoques Infection à Neisseria meningitidis pour plus de 60% des déficits homozygotes rapportés Particularités: faible mortalité, adulte jeune, infections récidivantes Serogroupes rares (W135, Y,X) Fréquence des déficits variable selon les ethnies (C6: Africains (1/1600; C9 : Japon); Plus de 50 familles en France
EXPLORATION DES PROTEINES DU COMPLEMENT Dosages fonctionnels: →CH50: explore la voie classique et terminale Mesurer l’activité hémolytique du sérum vis-à-vis des GR de mouton sensibilisés par un Ac anti- GR de mouton. → AP50: explore la voie alterne GR de lapin qui activent directement la voie alterne Dosages pondéraux: Ce sont des dosages quantitatifs par des techniques immunochimiques → Immunodiffusion radiale → ELISA. Des prélèvements de ces enfants nous ont donc été adressés dans le cadre du bilan de leur maladie. Dans les trois cas les dosages réalisés ont révélés un CH50 indosable associé à des dosages antigéniques de C3 et C4 normaux et un dosage de C2 également normal. Ces résultats ne sont pas évocateurs d ’une activation par la voie classique mais d ’un déficit complet en c1 ou en l ’une des protéines de la voie terminale commune. Chez ces enfants, le dosage hémolytique de C1 était effondré et le dosage antigénique de C1q était de 50 à 100% de la normale. Nous avons donc poursuivi l ’exploration par des Western-blot anti-C1s et C1r et par des tests fonctionnels consistant à effectué un CH50 en suplémentant le plasma de l ’enfant avec les protéines purifiées C1r et C1s. Dans le premier cas, l ’étude en Western blot a révélé une absence d e C1s et la présence de protéine C1r et une activité CH50 normale a pu être restaurée en supplémentant le plasma en protéine C1s purifiée seule. Cette enfant est donc porteuse d ’un déficit complet en C1s de type quantitatif Dans le second cas, le western-blot a révélé la présence des protéines C1s et C1r dans le plasma de l ’enfant. Une activité CH50 normale a pu être restaurée en supplémentant le plasma de l ’enfant avec de la protéine C1s purifiée seule. Il est donc porteur d ’un déficit complet en C1s de type qualitatif. Dans le dernier cas, le Western-blot a révélé la présence de C1s mais une absence de C1r dans le plasma de l ’enfant. Un activité CH50 normale a pu être restaurée en supplémentant le plasma avec de la protéine C1r purifiée confirmant le diagnostic de déficit complet en C1r de type quantitatif.