VII. Les autres rôles du complément

Pascal Chaumont
Mélanie Le Hô
31/02/11
Immunologie-Guerric EPRON , [email protected]
Un poly noir&blanc était disponible en amphi. Un poly en couleur sera disponible à la corpo et on espère (pour les
feignants) sur le site des frappes en fichier zip avec le cours.
Le complément
I. Définition du complément
A. Découverte
Le complément a été découvert en 1895 par Jules Bordet de l’Institut Pasteur (Nobel 1919).
L’expérience réalisée est la suivante : il injecte à un lapin une bactérie, l’animal produit alors des
anticorps retrouvés dans son sang. On récupère alors son sérum et on le place in vitro sur une
colonie de bactéries et on remarque que ce sérum tue la bactérie en question.
Le sérum immun est donc bactéricide c'est-à-dire qu’il peut tuer les bactéries.
Mais, si on refait la même expérience avec le sérum immun chauffé les bactéries survivent. Or
on sait que les anticorps sont résistants à la chaleur donc ils n’agissent pas seuls, un élément
thermolabile supplémentaire est nécessaire pour obtenir la réaction immunitaire.
Si on utilise un sérum non-immun, les bactéries survivent donc les anticorps sont
indispensables.
Enfin, si ajoute le sérum immun chauffé et le sérum non-immun, il y a destruction des
bactéries donc élément thermolabile + Anticorps = bactéricide
C’est ainsi que l’on met en évidence l’alexine nommée plus tard le complément. L’alexine est
un élément thermolabile (sensible à la chaleur) du sérum, non spécifique de l’antigène,
capable de « complémenter » les anticorps pour éliminer les bactéries. Pour la lyse bactérienne, il
faut deux choses :
- les anticorps anti-bactériens spécifiquement formés lors de l’immunisation
- une substance thermolabile présente en permanence dans le sérum, l’alexine.
Ce système du complément forme une branche de l’immunité innée.
B. Composition
Le complément est un ensemble de plus de 30 à 35 protéines dont des protéines :
-plasmatiques (5% des protéines sériques)
-de surface cellulaire.
Ces Protéines sont produites par :
– Foie (très majoritairement à l’état basal) surtout les hépatocytes
– Macrophages (production utile dans les organes lymphoïdes secondaires) ( moins important en
quantité mais le plus important).
– Épithéliums muqueux et fibroblastes (faible)
Le complément est inactif dans le sérum à l’état basal. Ces zymogènes (substances
inactives) nécessitent des clivages en cascade qui leur confèrent leurs activités enzymatiques. Il
existe deux types d’activateurs du complément :
 complexes immuns = association Ag-Ac (Ac-dépendant et donc de l’antigène également)
 sucres associés aux pathogènes par exemple associés aux bactéries (Ac-indépendant)
Il y a 3 voies biochimiques qui activent le complément :
– classique (via Ac)
 des lectines (sans Ac et dépendant de sucres)
 alterne (sans Ac)
La Finalité du complément est d’assurer la mort mécanique du pathogène :
-directement : par rupture membranaire et choc osmotique
-indirectement : par opsonisation (c’est à dire en entourant le pathogène d’éléments, marqueurs)
pour faciliter sa reconnaissance par le système immunitaire et donc sa phagocytose . Ceci est
important chez les Gram+ chez qui le CAM (complexe d’attaque membranaire cf plus loin) ne peut
se former du fait de la paroi.
II. Nomenclature
Fragments de clivage enzymatique : lettre minuscule « C4a ou b »
Molécule inactive : désignée par i « C3bi ou iC3b »
Formes enzymatiques actives : recouvertes d’une barre horizontale «
».
III. Les voies d’activation
A. La voie classique
Elle nécessite absolument des anticorps.
IgG
IgM
La C1 estérase est la première protéine qui agit dans la voie classique d'activation du complément.
Elle est formée de 3 sous unités : C1q, C1r, C1s. Les sérine-protéases C1r et C1s sont activées. La
C1 estérase est calcium dépendante.
La présence d’anticorps spécifiques indique que la réaction contre l’antigène est déjà initiée et qu’il
y a eu reconnaissance du pathogène. C’est la formation du complexe Ag/Ac qui permet l’initiation
de la voie classique du complément.
La C1 estérase se fixe à la partie Fc de complexes immuns, c'est-à-dire à la partie
constante des immunoglobulines du complexe Ag/Ac. C’est la sous-unité C1q qui reconnait l’Ac.
L’activation peut se faire par :
- des complexes immuns à IgM pentamérique (3 sites pour C1)
- des complexes immuns à IgG (1 site pour C1 et donc plusieurs IgG nécessaires).
On a ainsi besoin de plus Ig G pour obtenir la même efficacité qu’un Ig M. Les IgM sont donc 1000
fois plus efficaces que les IgG pour activer C1 (passage d’une forme plane à une forme en agrafe ).
1
.activation
-
Reconnaissance d’un pathogène par un anticorps spécifique
Fixation de la partie C1q à l’activateur (anticorps, IgM naturelles …) et donc au complexe
immun
Cela entraîne un changement conformationnel de la protéine C1
D’où une activation autocatalytique du proenzyme C1r en
(qui devient donc efficace et
fonctionnel)
convertit C1s en
par clivage
clive C4 en C4a + C4b
C4b s’ancre dans la membrane cible via son groupement thioester R-S-CO-R’, C4a est
circulant
Puis liaison du proenzyme C2 à C4b avec formation du complexe C4bC2
clive ensuite C2 en C2a + C2b
Transformation du complexe C4bC2 en complexe C4bC2a (Mg2+ dépendante) (+C2b)
On aboutit au complexe
= C3 convertase « classique » qui clive C3 en C3a + C3b
(C3b expose un thioester et s’ancre dans la membrane cible, C3a est circulant).
covalent
Groupement thioester dŽvoilŽ permet
ancrage membranaire
2.Régulation
C1-inh (dŽtache C1r
et C1s d u comp lexe)
L’activation de la voie classique est soumise à différents régulateurs.
 Le contrôle de la C1-estérase se fait par la C1-inhibiteur ou C1-inh qui :
- empêche l’activation de C1r en phase liquide. C1r est associé à C1s et C1q, si ce
complexe n’est pas préalablement attaché à un anticorps, il n’y a pas d’activation de
C1r.
- peut inactiver le C1r activé.
 La lyse de C3 et C4 libère les ponts thioester de C3b et C4b qui sont hyper-réactifs,
instables. Le pont thioester est hydrolysé en quelques minutes par l’eau s’il n’est pas fixé
rapidement sur la membrane cible de manière covalente. Cela oblige ainsi C3b et C4b à se
lier à la membrane directement à proximité de l’enzyme et les empêchent de diffuser loin de
la cellule cible.
 Un complexe
instable subit une dissociation spontanée.
 Il existe également un contrôle de l’assemblage de la C3 convertase ou
:
- C4-bp (binding protein) inhibe l’association C4b/C2
- CD55 = DAF « facteur d’accélération de la dégradation » entraîne la dissociation
C4/C2 (utile pour la protection de l’hôte)
- CR1 (récepteur pour le complément de type 1) ou C3b-R peut titrer le C3-b
- Facteur I : clive C3b en iC3b (c’est un inactivateur de C3b)
Ces dernières protéines limitent l'action du complément sur les cellules autologues afin d'éviter la
destruction de nos propres cellules (par fixation d’auto-anticorps sur nos cellules).
B.La voie des lectines : Ficoline et MBL
La voie des lectines est anticorps indépendante. Son activation se fait via la Mannose Binding
Lectine (MBL) et la Ficoline reconnaissant tous 2 des sucres spécifiques des pathogènes. Nos
propres sucres ne sont pas reconnus.
C’est un mécanisme analogue à la C1 estérase.
Les molécules effectrices de la voie des lectines sont les MBL-Associated Serine Proteases =
MASP (analogues à C1r/s).
1.Activation
-
Une bactérie porte un sucre spécifique
MBL ou Ficoline associés à MASP se fixent sur les sucres cibles
Les MASP sont clivées, réarrangées et autoactivées (Ca 2+ dépendant).
Le reste des événements suit le même déroulement que la voie classique :
-
MASP2 clive C4 en C4a + C4b (ancré dans la membrane via son thioester)
Puis liaison du proenzyme C2 à C4b (formation du complexe C4bC2)
MASP2 clive ensuite C2 en C2a + C2b
Transformation du complexe C4bC2 en complexe C4bC2a (+C2b)
On aboutit au complexe
= C3 convertase qui clive C3 en C3a + C3b (ancré dans la
membrane).
•
•
•
MASP1 pourrait cliver directement C3 en C3a + C3b
MASP3 (splicing alternatif de MASP1) : rôle encore flou
On utilise surtout MASP2
2.Régulation
C3b doit se fixer à un groupe hydroxyle (-OH) de son voisinage immédiat (présent sur un sucre ou
une protéine membranaire de la bactérie). Si il y a absence de fixation, une molécule d’H2O fixe
C3b ce qui empêche sa liaison à une membrane cellulaire. Le but de cette manœuvre est d’éviter
l’accumulation de C3b actif qui pourrait être délétère pour l’hôte (même mécanisme que pour le
C3b issu de la voie classique).
En outre, MBL a une forte affinité pour les sucres
bactériens (levures, virus) :
– Mannose
– N-acétyl-glycosamine
– Fucose
Mais MBL est peu affine pour les sucres de
mammifères (lié aux propriétés stériques des
sucres) :
– Acide sialique
– Galactose
C1-inh
C. La voie alterne (80% de l'activation du cplmt)
La voie alterne court-circuite les Anticorps. C’est la seule voie du complément active de façon
permanente. Elle est capable de se mettre en place sans réponse immunitaire spécifique (sans
complexe Ag/Ac). Son initiation est donc indépendante d’activateurs, avec clivage spontané, lent et
peu important de C3 en C3a + C3b.
Si contact avec des particules activatrices, il y a déclenchement réel de la voie, c’est la phase
d’explosion de la voie alterne.
On dit ainsi que la voie alterne « tourne tout le temps au ralentit » et n’ « explose » réellement
qu’avec la mise en contact avec une surface bactérienne. La cascade s'amplifie sur les cellules
étrangères mais est immédiatement régulée sur les cellules saines de l'hôte.
1.Activation
-
-
-
Le C3 circulant du plasma subit une hydrolyse permanente à bas bruit, lente. C3 hydrolysé
donne C3b-like = C3(H2O)
Il y a reconnaissance et liaison de C3(H2O) par le facteur B (Mg2+ dépendant)
Reconnaissance et clivage du complexe C3(H2O) B par le facteur D (protéase qui clive le
facteur B en Ba et Bb). C3b s’ancre dans la membrane et initie une nouvelle boucle
d’amplification par recrutement d’une nouvelle B.
Clivage de C3(H2O)B en
= C3 convertase alterne initiale, de faible activité.
clive C3 en C3a et C3b qui sont des constituants de la C3 convertase 
AMPLIFICATION de la voie alterne
2.Régulation
Le facteur P ou properdine stabilise le complexe
par liaison au C3b (sinon le complexe est
éliminé) La demi-vie du complexe passe ainsi de 90 secondes à 30 minutes. Cela permet la
perpétuation de la voie alterne.
La cellule hôte ne doit pas être attaquée. Pour cela il y a intervention de 2 facteurs de régulations :
- Facteur H : permet la dissociation puis le clivage de C3bBb. Cela entraîne la libération de
Bb dans le sérum et l’inhibition de la réassociation avec Bb. C’est aussi un cofacteur du
facteur I.
- Facteur I : permet le clivage de C3b en C3bi, puis en C3dg + C3c, et donc inhibe la liaison
au facteur B.
De façon générale, la dissociation des complexes de convertases (C3 ou C5) est irréversible et
permet de down-réguler la réponse du complément.
En dépit d’initiateurs différents, les 3 voies convergent vers une C3 convertase :
–
pour la voie classique (grâce aux Ac) et la voie des lectines (grâce aux
sucres)
–
pour la voie alterne
Le produit final est C3b qui s’ancre dans la membrane bactérienne dans les 3 voies.
Toutes ces voies se poursuivent par une voie effectrice commune.
IV. De la C3 convertase au complexe d’attaque
membranaire : la voie effectrice commune
A. Fonctionnement
Voie classique
Voie des lectines
Voie alterne
C3 convertases
C5 convertases
Le fragment C3b s’associe aux C3 convertase pour former :
o
o
Ces 2 complexes sont les C5 convertase, elles permettent de cliver C5 en C5a + C5b( solubles).
Contrairement à C3b, C5b ne s’ancre pas à la membrane bactérienne, il est soluble.
C5b soluble s’associe à C6 et C7 présents dans le sérum, le complexe hydrophobe C5b67 formé
s’insère dans la membrane cible via C7 formant ainsi un récepteur pour C8. Après fixation de C8 on
aboutit au complexe C5b678 qui initie une réaction lente de lyse membranaire.
C9 se lie au complexe C5b678. Il y a formation du « complexe d’attaque membranaire » ou CAM
ou MAC. Il faut environ 12 C9 pour former ce complexe. Tout cela pénètre à travers la membrane
en créant des pores membranaires de 10 nm de diamètre, par lesquels il y a fuite de liquide
extracellulaire vers la cellule cible. Cette fuite entraîne un déséquilibre osmotique aboutissant à la
mort mécanique de la cible par éclatement.
B. Régulation
La régulation concerne essentiellement les voies d’activation mais la voie commune est aussi
régulée :
-
C5b67 doit s’ancrer très vite dans cible sinon le site d’ancrage est inactivé :
– par hydrolyse
– par fixation à des protéines plasmatiques (exemple de la protéine S =
vitronectine ou clusterine, complexe énorme ne rentre plus dans la
membrane)
-
Si C8 se lie à un C5b67 non ancré (en phase liquide) cela entraîne le blocage du site
d’ancrage dans la membrane.
-
La plupart des membranes cellulaires de l’hôte sont protégées. En effet, elles expriment le
complexe CD59 qui se loge dans le CAM en cours d’assemblage grâce à une glycoprotéine
P (GP1). Cela empêche la liaison de C9 au CAM et donc la formation du pore.
V. Le complément dans l’Évolution
C'est le système le plus ancien.
La voie alterne est déjà existante chez les échinodermes. La voie des lectines apparaît ensuite.
La voie classique n’apparait que plus tard, avec l’apparition des anticorps chez les mammifères;
c'est la voie des lectines en mieux mais avec une initiation différente si il y a un problème avec les
anticorps alors activation de la voie des lectines.
VI. Récepteurs cellulaires des composants du
complément
A. Récepteur fragments « majeurs »
- CR1 = CD35 : C’est un récepteur aux fragments C3b et C4b intégrés au complexe
immun. Il est localisé au niveau des globules rouges, des leucocytes et des FDC ou cellules
dendritiques folliculaires (elles correspondent aux cellules stromales des organes lymphoïdes
secondaires, ce sont des cellules mésenchymateuses qui ressemblent aux cellules dendritiques d’où
leur nom mais plus proche des fibroblastes).
Les cibles reconnues par CR1 sont opsonisées et phagocytées par les macrophages et les
polynucléaires neutrophiles. On a une double reconnaissance de l’antigène (d’abord par C3b et
C4b).
-CR2 = CD21 : C’est un récepteur du fragment iC3b ou C3d. Il est localisé sur les
lymphocytes B et sur les FDC. Le récepteur CR2 intervient également dans la reconnaissance de
l’EBV (pour l’entrée dans la cellule).
La reconnaissance et la captation des complexes Ag/Ac par les BCR (récepteurs cellulaires B) de
nos lymphocytes B entraîne leur activation.
La reconnaissance et la captation par les lymphocytes CD21, qui possèdent en plus le récepteur
CR2, entraîne une diminution du seuil d’activation des BCR. Cela favorise la survie des
lymphocytes B et donc la mémoire cellulaire B.
B. Récepteur fragments « mineurs » (pas tres important à
savoir mais savoir qu'il existe)
-CR3 : C’est un récepteur au fragment iC3b localisé sur la majorité des leucocytes. C’est
une molécule d’adhérence permettant l’opsonisation et la phagocytose des bactéries ou cellules
recouvertes de iC3b. Elle permet aussi la facilitation des contacts cellulaires
-CR4 : C’est un récepteur au fragment iC3b localisé sur les cellules myéloïdes et sur
certains lymphocytes activés. C’est une molécule d’adhérence au rôle physiologique peu connu
C. Autres récepteurs
-
C3aR localisé sur les éosinophiles, basophiles et neutrophiles
C5aR localisé sur les leucocytes et quelques autres types cellulaires
C1qR
VII. Les autres rôles du complément
Outre son rôle de lyse du non-soi, le complément intervient dans :
- l’opsonisation des pathogènes /C apoptotiques(perte CD46 ET CD59)
- l’activation de la réponse inflammatoire
A. L’opsonisation
L’opsonisation correspond au « repérage » des molécules étrangères afin de faciliter leur
phagocytose ultérieure. Elle est facilitée par l’intervention de facteurs du complément notamment
C3b, C4b et iC3b qui se fixent à l’élément étranger.
Si une cible est mise en présence d’un
phagocyte, la reconnaissance est moyenne.
Si cette même cible est opsonisée par
des anticorps, le phagocyte exprime la
fraction constante Fc de l’anticorps. Il y aura
meilleure reconnaissance du pathogène par le
phagocyte et donc facilitation de la
phagocytose.
Si la même cible est opsonisée cette
fois-ci par le complément, la reconnaissance
par le phagocyte est multipliée par 100.
Enfin, si la cible est opsonisée à la
fois par les anticorps et par le complément, il
ya reconnaissance maximale par le
phagocyte qui deviendra future cellule
présentatrice d’antigène ou CPA.
cible
Reconnaissance
moyenne
phagocyte
Reconnaissance
accrue via les R-Fc
cible
phagocyte
Reconnaissance accrue via CRs
Phagocytose 100 x plus efficace
phagocyte
cible
cible
ph agocyte
Reconnaissance Çmaximale È
via R-Fc + CR
En facilitant la reconnaissance de l’Antigène par les futures CPA le complément fait le lien
immunité innée / immunité adaptative cellulaire.
B. L’activation de la réponse inflammatoire
Les petits fragments de clivage du complément tels que C3a, C4a et C5a ne sont pas inactifs.
Ces molécules sont nommées les « anaphylatoxines ». Elles permettent :
-
la modification de la perméabilité vasculaire et ont donc un rôle dans l’extravasation
(passage de la barrière endothéliale par certaines substances qui permet leur accès aux
organes lymphoïdes secondaires)
l’activation de la dégranulation des polynucléaires et des mastocytes (qui interviennent dans
les réactions allergiques par la libération de l’histamine…)
la contraction des muscles lisses
le chimiotactisme des cellules de l'inflammation : C5a attire les macrophages sur le site de
l'inflammation et facilite ainsi la phagocytose des cibles (opsonines et complémentrecepteur).
D'augmenter l'expression des recepteurs au fragment constant des Ig. Ces recepteurs acitivés
permettent aux macrophages de produire plus de C5a.
VIII. Echappement au complément
Certains pathogènes mettent au point des structures pour échapper à la réaction immunitaire. Ces
structures sont produites par l’hôte et peuvent être capturées à la surface du pathogène par des
protéines spécialisées. On dit que ces pathogènes abuse notre système immunitaire.






Il peut y avoir recrutement ou « mimicking » de RAC (régulateurs de l’activation du
complément) qui limitent l’action du complément.
Des Gène viraux peuvent coder directement pour des analogues de RCA. C’est ce que l’on
nomme un « mimétisme moléculaire ».
Il y a aussi modulation du complément avec production de CD59-like qui prend la place du
CD-59 dans la cascade réactionelle.
De même il peut y avoir mise en jeu d’immunoglobuline inactivatrice (Ig inactivatingproteine…). Cette Ig, une fois fixée sur un antigène, à la particularité de ne pas activer le
complément comme le font les autres.
Il y a aussi possibilité de dégradation enzymatique mais par les bactéries uniquement
(dégradation spécifique de C1q, Ac, C5a, P…)
Certaines bactéries sont aussi capables d’évasion passive : paroi bactérienne des
Gram+, ne sont pas sensibles à la mort mécanique mais opsonisation par macrophages.
IX. Pathologies associées au complément
Les maladies liées à un déficit en complément sont rares :
• déficits en protéines de la voie classique sont souvent associés au lupus érythémateux
disséminé
• déficits en protéines de la voie des lectines et alterne sont responsables d’infections
récurrentes
• déficits en protéines du MAC (complexe d’attaque membrannaire) sont accompagnés
d'infections à Neisseria (bactérie)
• déficits en inhibiteurs sont responsables d’infections.
X. Découvertes récentes … complément et tumeur
Le complément pourrait favoriser la croissance tumorale via l’anaphylatoxine C5a (découverte de
Markiewski et al, Nature Immunol, 2008).
Normalement, pour tuer une tumeur, on fait intervenir les CD8.
La cellule tumorale présente à sa surface un antigène reconnu par un anticorps. Cela permet
l’initiation de la réponse du complément. Il y a alors libération d’une chimiokine, la C5a, qui attire
sur place les cellules suppressives d’origine myéloïde. Ces cellules produisent du NO (monoxyde
d’azote) et du ROS (espèce réactive de l’oxygène) responsables de l’inhibition des CD8. Il n’y a
plus lyse des cellules tumorales par CD8 mais au contraire un développement tumoral.