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

VOIE CLASSIQUEC1

C4

C2

VOIE LECTINE

MBLMASP

VOIE ALTERNE

C3b likeB

D

Complexes Ag-Ac

Bacteries avec des structures carbohydrates

Bactéries, Virus

Clivage de C3: point de convergence

Lyse

Voie Finale Commune

C5C6C7C8C9

Voie classique• Protéines constitutives:

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 complexéesIgG1, IgG2, IgG3, IgM (domaine C2, C4)

• Activateurs non immunsLPS

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 reconnaissanceC1r et C1s sont des sérines estérases

Formation de la C3 convertase classique

C4

C1s

C4b

C2

C4bC2

C1sC2b

C2 est clivé par C1s

C2aC4bC2a

C4b2a = C3 convertase classique

Au cours d’une activation systémique, le C4 sérique puis le C2 diminuent (consommé)

Clivage de C3

C2aC4bC2a

C4b2a

C3C3b

C3a

C3b

C2aC4bC2a

Formation de la C5 convertase classique : Permet la formation du complexe lytiqueC4b2a(C3b)n

Fixation covalente de C3b sur la surface activatrice

Voie alterneLa 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 plasmaHydrolyse spontanée du pont thiolester “C3b like molécules”

•C3b, Bb: C3 convertase alterne clive C3 en C3b et C3a Bb est la sous-unité qui clive le C3

+

Mg++

D: serine esterase

“C3b” B “C3b”, B “C3b”, Bb

Ba

C3 convertase alterne d’amplificationFormation sur une surface sur laquelle C3b est déposé de façon covalente

C3 convertase initiale

C3b

surface acceptrice possédant - OH ou - NH2

C3

B, D, Mg++

C3b, BbC3 convertase d’amplification

sur une surface activatrice de la voie alterne

C3a

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

complexes immuns

C1q

C1r/C1s

carbohydrate

MBP

MASP2

MASP1MASP3Map19

C4

C4b

C4b, 2a

C2

C2b

C2

C2b

C3 C3bC3a

C3 convertase classique

C4b2a

activateur

C3

C3a

C3b

C3 convertase alterne

C3bBb

activateur

Rôle identique=

Permet le clivage de la protéine C3

C3bBb(C3b)n =

C5 convertase alterne

Permet la formation du complexe lytique

activateur

C3b C3bC3bBb

C3bC2aC4b

C2a

C4b2a (C3b)n=

C5 convertase classique

Clivage de C5 par les C5 convertases

C3b

C3b

C3b

C3b

C4bC2a

C5 convertase alterne

C5 convertaseclassique

C5a anaphylatoxine

C5b

complexe lytiqueC5b-9

+ C6, C7, C8, C9

C5

C3b

Bb

Voie finale communeFormation 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

C5 convertasesC4b,C3b, 2aC3b, Bb, C3b

complexe d’attaquemembranaire (MAC)mC5b-9

inhibiteurs du MACprotéine S ou vitronectineCD59, HRF

C6 C7

C7C6C5bBb

C5

C5b

poly C9

[C9] nC8

C3bC2a

C5bC3b

C5

canal transmembranaire

C5a

C4b

C8

C7

C3b

C6

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 Cibles Fonctions

C1-inhibiteur C1s Stabilisation ducomplexe C1Inhibiteur de C1sactivé

C4 bp C4C3b

Dissociation ducomplexe C4b2a etC3bBb

Factor H C3b Cofacteur de ILiaison à C3b

Facteur I C3b/C4b Cleavage de C3b etde C4b

Properdine C3b Bb Stabilisation de la C3convertase alterne

S proteine C5b-7 Limite l’insertion ducomplexe dans lesmembranes

Protéines membranaires de régulation

Protéines membranaires et récepteurs

ligands fonctions

CR1 (CD35) C3b Cofacteur de I

MCP C3b Cofacteur de I

DAF C4b2a et C3bBb Dissociation de la C3 convertase

HRF C8 binding protein Previent la formation de MAC

CD59 C5b-8 Previent la formation de MAC

Fragments dérivés de l’activation du complément

surface activatrice

Fragments diffusibles Fragments bifonctionnels

Récepteur C3 (CR1, CR2, CR3, CR4)

Récepteur anaphylatoxine

Cellule Cellule

C3a, C4a, C5a

C4b C3b

Récepteurs pour les fragments de C3

enzyme I+ cofacteur( H, CR1, MCP)

enzyme I+ cofacteur( CR1, MCP)

CR1(CD35)

CR3 (CD11b/CD18)CR4 (CD11c/CD18)CR2 (CD21)

CR2 (CD21)

Erythrocytes

Macrophages

Lymphocytes B, CPA

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

CD 21

CD19

C3dgAg

IgMmb

CD21 régule la réponse immunitaire spécifique

CD81

Mécanismes de défense contre l ’infection

•Lyse des agents infectieux

•Opsonisation: Facilitation de la phagocytose

Applications

Voie classique

Voie alterne

Meningo

Opsonophagocytose

BacteriolyseVoie lectine

Activation cellulaire menant à la réaction inflammatoire

→ Anaphylatoxines C5a >C3a >C4bse 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

CI se détachent des E et sont captés par CR3 exprimés par les cellules phagocytaires ou les FDC du foie ou de la rate

Transfert dépends aussi des récepteurs Fc exprimés par les cellules acceptricesCR1 est protéolysé pour libérer le IC de l ’EIC est internalisé par les macrophages(revue par Nardin et al, Mol Immunol,1999)

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

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 DisséminéCryoglobulinémie

Glomérulonéphrite / vascularite Vascularites urticariennes

Rare: Sjogren ; Thyroïdite,choc septique, embole d ’athérome

Exceptionnel: ΣAPL, maladie de Berger, Σ Goodpasture, PR

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 C21% de la population européenne Déficit complet le plus fréquent de la population caucasienne (1/20 000 )Asymptomatique le plus fréquemment10 % des sujets présentant un déficit homozygote présentent un Lupus ou une maladie apparentéeInfections à répétition

152 bp180 bp

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

LED et Déficit C2 1% de la population LED clinique peu différenteParticularités : arthralgies et atteinte cutanéeAc anti- ADNn négatif mais présence d ’Ac anti- SSA

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 terminaleMesurer 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.