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C3b
C3b
Le complément
S3 L2
Cédric Ménard
Définition du complément
•
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
Injection bactéries
Bactéries
tuées
Le sérum du lapin contient des
Ac contre les bactéries qui les
tuent
Bactéries
vivent
Ces Ac contre les bactéries ont
besoin de molécules du sérum
sensibles à la chaleur pour tuer
les bactéries
Sérum
Injection bactéries
Bactéries
tuées
Bactéries
vivent
Les Ac dirigés contre les
bactéries sont indispensables
pour pouvoir les tuer
Les Ac ont besoin d’ un
élément sensible à la
chaleur et indpdt de l’Ag
pour pouvoir tuer les
bactéries…
Qui est cet élément ?
Définition du complément
•Complément = élément thermolabile du sérum, non spécifique de l’antigène,
capable de « complémenter » les Ac pour éliminer bactéries
• Branche de l’immunité innée
• Complément = ensemble de plus de 30 protéines :
- plasmatiques (5% des protéines sériques)
- de surface cellulaire
Complément =
ensemble de protéines
Définition du complément
•
Protéines du complément produites par :
– Foie (très majoritairement à l’état 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 d’activateurs 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 l’opsonisant = facilitant sa reconnaissance par le SI (Gram + à paroi)
I- Nomenclature
Fragments de clivage enzymatique : lettre minuscule «C4 clivé donne C4a + C4b »
Molécule inactive : désignée par i « C3bi ou iC3b »
Formes enzymatiques actives : recouvertes d’une barre horizontale « C1r »
II- Les voies d’activation
La présence d’Ac spécifiques indique qu’une
réponse contre l’Ag a déjà été initiée !
A- La voie classique (nécessite Ac)
C1q
C1r
C1s
C1-estérase (Ca2+-dpdte)
sérine-protéases C1r et C1s activées
IgG
(IgG1 et IgG3)
IgM
IgG
IgM
Surface de la cible
bactérie par exemple
•
C1 se fixe par C1q (protéine de reconnaissance) sur le Fc des anticorps impliqué dans
des complexes immuns (région CH2 pour IgG1 et IgG3 et région CH4 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 d’activation
A- La voie classique
1- Activation
covalent
C2b
•
Fixation C1 à l’anticorps via C1q
•
Activation autocatalytique du proenzyme C1r en C1r
•
C1r convertit C1s en C1s
•
C1s va cibler C4 circulant
•
C1s va cibler C2 associé à C4b
•
C2a s’associe 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)
C4a
C4a + C4b (C4b s’ancre dans la membrane cible via thioester R-S-CO-R’)
C2a +C2b
C1-inh (détache C1r et C1s du complexe)
II- Les voies d’activation
A- La voie classique
2- Régulation
•
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 l’eau si non-fixé =
obligation de se lier covalement au voisinage immédiat (= pas d’effet collatéral)
•
Complexe C4b2a instable = dissociation spontanée
•
Contrôle de la C3 convertase (C4b2a) :
- C4-bp inhibe l’association C4b / C2
- CD55 = DAF « decay-accelerating factor » dissociation C4 / C2 (protection de l’hôte)
- CR1 (CD35) = C3b-R peut titrer le C3b
- Facteur I : clive C3b en iC3b
II- Les voies d’activation
B- La voie des lectines : Ficoline et MBL (court-circuitent les Ac)
Reconnaît les sucres des
pathogènes différents de
ceux de l’hôte
•
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 d’activation
Ac-indépendante !
B- La voie des lectines (Ficoline et MBL)
1- Activation
•
MBL ou ficoline fixe sucres cibles = MASP clivées / réarrangées et autoactivées
(Ca 2+-dpdt)
•
MASP1 et 2 clivent C4 en C4a + C4b (qui s’ancre 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 s’ancre dans
membrane)
•
MASP3 (splicing alternatif de MASP1) : rôle encore flou
II- Les voies d’activation
C1-inh
B- La voie des lectines (Ficoline et MBL)
2- Régulation
•
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 l’hôte (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 d’activation
« L'hydrolyse d'une substance est sa décomposition par
l'eau grâce aux ions H3O+ et HO- provenant de la
dissociation de l'eau »
C- La voie alterne (80% de l’activation du Cplmt)
« La voie tourne au ralenti »
Hydrolyse lente
dans plasma
C3
C3b
C3b
•
Initiation indépendante d’activateurs = clivage spontané / lent de C3 à bas bruit en C3a + C3b
•
Phase d’amplification par des sucres bactériens (LPS, bactéries Gram+) ou des virus =
déclenchement réel, « explosion » de la voie
•
La cascade s’amplifie sur les cellules étrangères mais est immédiatement régulée sur les
cellules saines de l’hôte
II- Les voies d’activation
C- La voie alterne
1- Activation
C3b
C3b
•
C3 hydrolysé à bas bruit et donne C3b
•
Liaison facteur B à C3b (Mg2+- dpdt)
•
C3bB est reconnu et clivé par la protéase « facteur D »
•
Clivage de C3bB en C3bBb = C3 convertase alterne
• 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
protéase
II- Les voies d’activation
C- La voie alterne
2- Régulation
• 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 »
Récapitulatif
C3b
•
C3b
En dépit d’initiateurs différents, les 3 voies convergent vers une C3 convertase :
– C4b2a pour la voie classique et la voie des lectines
– C3bBb pour la voie alterne
III- De la C3 convertase au complexe d’attaque membranaire :
la voie effectrice commune
Voie classique
Voie des lectines
Voie alterne
C3 convertases
C5 convertases
•
Un fragment C3b s’associe aux C3 convertases et forme :
– C4b2a3b
Les C5 convertases permettant de cliver C5 en C5a + C5b (solubles)
– C3bBb3b
III- De la C3 convertase au complexe d’attaque membranaire :
la voie effectrice commune
•
C5b soluble s’associe à C6 et C7, le complexe hydrophobe ainsi formé s’insère 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 d’attaque membranaire :
la voie effectrice commune
C9
10 nm
Composition du MAC hétérogène :
C5b6789n , n = 1 à 12
•
Perte de l’équilibre osmotique (l’eau rentre
dans la cellule/le pathogène)
•
Mort mécanique de la cible
Gram-negative bacterium Shigella dysenteriae
III- De la C3 convertase au complexe d’attaque membranaire :
la voie effectrice commune
Régulation
Régulation des voies d’activation est majoritaire mais la voie commune est aussi régulée :
–
C5b67 doit s’ancrer très vite dans la cible, sinon site d’ancrage 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 d’ancrage dans la membrane
–
Plupart des membranes de l’hôte expriment CD59 qui se loge dans le CAM en
cours d’assemblage = empêche la liaison de C9 = empêche formation du pore
IV- Le complément dans l’Évolution
V- Récepteurs cellulaires des composants du complément
« ancrage »
A- Récepteur fragments « majeurs »
– 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 d’atténuation en liant C3b et C4b
– CR2 = CD21 : Récepteur de C3d (Lymphos B, FDC)
• Reconnaissance des lymphos B par virus EBV
• CD21 diminue seuil d’activation BCR et favorise survie B
Reconnaissance via BCR
Activation +
B
Fragments iC3b
= C3d
Reconnaissance via BCR + CR2
Activation +++ (1000x plus efficace)
« fixation à un R »
V- Récepteurs cellulaires des composants du complément
B- Récepteur fragments « mineurs »
– CR3 = CD11b/CD18 : Récepteur iC3b (Majorité des leucocytes)
• Molécule d’adhérence
– Opsonisation / phagocytose bactéries ou cellules recouvertes de iC3b
– Facilitation des contacts cellulaires
– CR4 = CD11c/CD18 : Récepteur iC3b (Cellules myéloïdes et certains lymphocytes
activés)
• Molécule d’adhérence
• Rôle physiologique peu connu
C- Autres récepteurs (récepteurs à protéine G)
- C3aR (éosninophiles, basophiles et neutrophiles)
- C5aR (leucocytes et qqes autres types cellulaires)
- C1qR
VI- Les autres rôles du complément
Outre son rôle de lyse, le complément intervient dans :
- l’opsonisation des pathogènes / C apoptotiques (perte CD46 et CD59)
- l’activation de la réponse inflammatoire
Ceci est permis par les 4 récepteurs aux fragments C3 du complément
A- L’opsonisation
cible
phagocyte
Reconnaissance accrue via CRs
Phagocytose 100 x plus efficace
Reconnaissance
moyenne
cible
phagocyte
Reconnaissance
accrue via les R-Fc
cible
phagocyte
- En facilitant la reconnaissance de l’Ag par les futures APC, le
complément fait le lien immunité innée / adaptative cellulaire
cible
phagocyte
Reconnaissance « maximale »
via R-Fc + CR
VI- Les autres rôles du complément
B- L’activation 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 :
- d’augmenter la perméabilité vasculaire (rôle dans l’extravasation)
- d’activer la dégranulation des polynucléaires, mastocytes (histamine…), éosinoph
- la contraction des muscles lisses
- le chimiotactisme des cellules de l’inflammation : C5a attire les MΦ sur
site inflammation et facilite ainsi la phagocytose des cibles (opsonines et cplmt-R)
- d’augmenter l’expression des Fc R des MΦ (C5a)
VII- Échappement au complément
RCA = régulateurs de l’activation du
complément (ex : DAF=CD55)
Produits par l’hôte, ils peuvent être
capturés à la surface du pathogène
par des protéines spécialisées
Protéine virale
DAF humain
- 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 + !
Gène viraux peuvent coder pour
des analogues de RCA !
« mimétisme moléculaire »
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
Lymphocytes Natural Killer (NK)
S3 L2
2012-2013
Cédric Ménard
Cinétique de la réponse immunitaire
IFN de type I
NK
T
T8
cytotoxique
s
Anticorps
Caractéristiques de l ’immunité innée et de l ’immunité acquise
Mécanismes de reconnaissance
de l ’immunité innée
Mécanismes de reconnaissance
de l ’immunité adaptative
réponse rapide (heures)
réponse lente (jours ou semaines)
invariable
variable
nombre limité de spécificités
nbreuses spécificités hautement sélectives
constant lors de la réponse
s ’améliore lors de la réponse
Mécanismes effecteurs communs pour la destruction du pathogène
Les cellules Natural Killer « NK »
I- Caractéristiques générales
• Grand lymphocyte granuleux
• Fait partie de l’immunité innée : peut détruire rapidement
des cellules tumorales ou infectées sans activation ni
prolifération préalable
• Distribution dans l’organisme :
– 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
II- Ontogénèse et maturation des NK
T
NK matures
CSH
Progéniteur
Lymphoïde
Commun
Progéniteur
NK
E4BP4
moelle
NK
CD56 high
NK
immature
NK
CD56 faible
Id2
sang
B
Ganglions
(paracortex)
II- Ontogénèse et maturation des NK
• Rôle central de l’IL-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
KIR
Maturation
finale
NK immature
CMH-I
Potentiel cytotoxique et
de sécrétion de
cytokines
Anergie
KIR : Killer cell
Immunoglobulinlike Receptor
2 sous-types de NK matures
• CD56high
- Dans les ganglions (CCR7+) et la muqueuse utérine
- Peu cytotoxiques
- Produisent beaucoup de cytokines
• CD56low
- Dans le sang principalement
- Cytotoxiques (perforine ds granules préformés)
- Produisent moins de cytokines
- Récepteurs aux chimiokines : migration dans les tissus surtout si
inflammation
III- Reconnaissance
de la cible
• Pas restreinte à un complexe
CMH-peptide
• Résulte d’une balance entre :
Cellules
tueuses
T8
NK
R act
R inh
CMH-I
cible
CMH-I
cible
– 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 d’une tolérance au soi = « nos propres NK ne nous
attaquent pas »
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 d’un
stress cellulaire : infection virale, transformation tumorale,
lésions de l’ADN…
• 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 l’Ac
• Autres : NKp44, DNAM-1, NKp80, 2B4…
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 :
KIR2DL1, 2 et 3
HLA-C
KIR2DL4
HLA-G
KIR3DL1
HLA-B
KIR3DL2
HLA-A
• NKG2A : lectine de type C
– Association obligatoire avec le co-récepteur CD94
– Ligand : CMH-I non classique : HLA-E
Les Récepteurs inhibiteurs
Les Récepteurs activateurs
Molécules
du stress
cellulaire :
- MICA
- MICB
- ULBP
CMH-I
CMH-I type E
KIR
NKG2D
NKG2A
IgG fixé à
une cellule
Protéines virales :
-pp65 (NKp30)
-hémagglutinine
(NKp46)
NCR
CD16
CD94
ITIM
ITAM
-Signal activateur : ITAM recrutent des kinases (immune receptor tyrosine-based activation
motif)
- Signal inhibiteur : ITIM recrute phosphatases (immune receptor tyrosine-based inhibitory
motif)
Balance entre signaux activateurs et inhibiteurs
IgG
Cytokines
activatrices :
IL-2-12-15-18
IFN
CD16
Ag
+
NCR
+
+
+
NKG2D
Cytokines
inhibitrices :
TGF
-
-
prot.
virales
MICA/B
ULBP
NKG2A HLA-E
KIR
NK
HLAA,B,C,G
cellule
cible
« 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 »
Balance des signaux act et inh
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
NK
a
i
Une cellule du soi est normalement
protégée de la lyse NK car le signal
inhibiteur l’emporte en général sur
l’activateur !
a
Une cellule « suspecte » (qui n’exprime
pas de CMH-I) est lysée si aucun signal
inhibiteur ne vient contrebalancer
l’activateur
d Hyperactivation NK
a
Lyse possible
cytokines
+
a
a a aa
a
i
CD16
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…)
IV- Mécanismes effecteurs
NK
Les signaux activateurs l’emportent… que se passe-t-il ?
- 1 - Lyse de la cible selon 2 systèmes :
- Perforine-granzyme
- Récepteurs de mort : Fas/FasL, TRAIL/TRAIL-R
?
- 2 - Synthèse de cytokines : TNF , IFN , GM-CSF
- Orientation Th1
- Contrôle direct de la réplication virale par l’ IFN
- Activation MΦ et des DC
- 3 - Synthèse de chimiokines inflammatoires : CXCL8, CCL3, CCL4,
CCL5 donc recrutement de :
- PNN
- Macrophages
- DC immatures
- T activés
Cytotoxicité NK
Voie
perforine/granzyme
FasL
TRAIL
Perforine
Granzyme B
Voie des récepteurs
de mort
TNF
Fas TRAIL-R TNFR-I
Apoptose de la cible
+
BID
clive
apoptosome
Voie extrinsèque
NOYAU
Voie
intrinsèque
V-Explications moléculaires de la réponse NK
-1- Reconnaissance allogénique :
- fondée sur la différence d’expression « KIR de l’hôte / CMH-I du
donneur » = les CMH-I de l’hôte n’induisent pas le signal inhibiteur
chez la NK qui ne les reconnaît pas.
- Implication dans la greffe en général
NK
R act
Receveur
R inh
cible
Toutes les combinaisons
ne sont pas possibles !!!
Donneur
V-Explications moléculaires de la réponse NK
- 2 - Réponse anti-tumorale :
– Pertes d’expression 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
l’activation)
ULBP : UL16-binding protein
MIC : MHC I polypeptide related
NK
V-Explications moléculaires de la réponse NK
- 3 - Réponse antivirale (EBV, CMV, Influenza…) :
- Ligands de Récepteurs activateurs induits par infections virales
(déséquilibre de la balance vers l’activation)
- certains virus inhibent l’expression des CMH-I (herpesviridae,
VIH…)
Infection virale
NK
ULBP : UL16-binding protein
MIC : MHC I polypeptide related
Le « Missing-self » :
la perte d’expression 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 l’expression du CMH-I
pour éviter d’être reconnues par les T8 cytotoxiques
T8
T8
NK
KILLS
cible
NK
DOES
NOT
KILL
KILLS
cible
NK = stratégie complémentaire aux T8 cytotoxiques
pour lutter contre les cellules du non-soi ou soi altéré
cible