I-INTRODUCTION

Les premiers travaux sur le complément datent de la fin du siècle dernier, puisqu'en 1888, Nutall le premier montre que des bactéries peuvent être lysées par le sang défibriné de certains animaux, pouvoir qui est détruit par chauffage à 60°C. Cette observation initiale est ensuite précisée par les études de Buchner, Pfeiffer, Bordet,... Il est admis alors qu'un "principe" sérique participe à la défense de l'organisme, notamment contre les bactéries : il est appelé alexine (du grec Alexein = je défends). Mais, l'alexine à elle seule ne suffit pas pour obtenir la lyse des bactéries, il faut lui adjoindre un élément spécifique thermostable, présent dans le sérum des animaux immunisés, appelé alors "sensibilisatrice", il s'agit d'anticorps. Ceci amène Ehrlich et Morgenroth à proposer le terme de complément (C) pour désigner l'alexine indiquant ainsi que son action "complète" celle des anticorps afin de conduire à l'élimination des micro-organismes.
En fait le C est constitué d'un ensemble de protéines dont une trentaine est connue actuellement. Dès lors il convient de parler de système complément. Rapidement il fut admis que les composants du C devaient être activés pour pouvoir jouer leur rôle dans la défense de l'organisme. Les premiers activateurs connus furent les complexes Ag-Ac et une première série de mécanismes fut étudiée conduisant à l'activation par la voie dite classique. Mais en 1953, Pillemer montre une autre possibilité d'activation du C en présence non de complexes immuns Ag-Ac (CI) mais de substances telles que les endotoxines des bacilles Gram(-), certaines parois de levure ou le venin de cobra. Des facteurs du système C autres que ceux connus jusqu'à ce jour sont indispensables à cette activation, facteurs B, D... ainsi qu'une protéine non immunoglobulinique : la properdine. Pillemer parle alors de la voie de la properdine ou seconde voie d'activation du C ou voie alterne. Enfin, une 3ème voie est nommée voie lectine liant le mannose ou voie de la MBL (Mannan- Binding Lectin) où le C est activé par la MBL ayant fixée des résidus mannose.

Le tableau III-I indique les différents facteurs du C et leurs caractéristiques principales.

II-DEFINITION - NOMENCLATURE - STRUCTURE DES COMPOSANTS

Le système C fait partie intégrante du système immunitaire, il s'agit d'un ensemble de protéines normalement présentes à l'état inactif chez le sujet sain. Sous l'effet de sollicitations diverses, ces protéines s'activent en une série de réactions de protéolyse en chaîne qui engendre des peptides doués d'activités biologiques de 3 types :
- fonction de ligand entre certaines de ces molécules telles que le C1 et des cellules effectrices (à activité phagocytaire par exemple) porteuses de récepteurs adéquats.
- propriétés de nature hormonale qui provoquent l'activation de cellules effectrices de l'inflammation.
- enfin, activé dans son ensemble, le C donne lieu à la formation d'un complexe multimoléculaire cytolytique, capable de créer des lésions irréversibles dans la membrane de cellules cibles.
Les composants de la voie classique (V.C.) sont désignés par la lettre C capitale, suivie d'un chiffre : C1, C4, C2...
Les composants propres à la voie alterne; (V.A.) ainsi que les protéines de régulation sont également indiqués par des lettres capitales B, D, I, H. Au cours des réactions d'activation, d'une part des protéines sont clivées en fragments plus petits, notés par des lettres minuscules C3a, C3b, C3c... il indique une molécule inactive, d'autre part si des activités enzymatiques apparaissent, le ou les sigles des composants considérés sont généralement surmontés d'une barre.
Les composants du C sont des glycoprotéines pouvant comporter plusieurs chaînes polypeptidiques réunies par des ponts disulfures. C1q a une structure complexe où 18 chaînes polypeptidiques de 3 types différents A, B et C sont associées en dimères par des ponts disulfures. Les dimères sont réunis 3 par 3 : 2 A-B et 1 C-C et enroulés en triple hélices comme les torons d'une corde. La partie C- terminale périphérique de la molécule est globulaire tandis que la partie N- terminale linéaire a une structure très particulière qui l'apparente au collagène. Au total, C1q a un aspect dit en "bouquet de fleurs". Les molécules linéaires forment les tiges, elles se terminent par 6 têtes globulaires (figure III-1).
Le tableau III-I énumère les différents facteurs du C et indique leurs principales caractéristiques.

III-LES VOIES D'ACTIVATION

Avant d'envisager les activités biologiques du C, il convient d'exposer les mécanismes qui conduisent à l'apparition de ces diverses activités.
La voie classique, la voie alterne et la voie de la MBL aboutissent par des mécanismes différents, à la formation d'enzymes ayant des substrats identiques : les C3/C5 convertases capables d'activer C3 et C5. L'activation finale du système est commune aux trois voies.
Les réactions d'activation se déroulent en cascade. Un composant acquiert une activité enzymatique qui induit l'activation du composant suivant et ainsi de suite. Dans de nombreux cas, ces réactions consistent en un clivage d'un composant en deux fragments de taille différente :
- le petit est un polypeptide doué parfois d'activités biologiques importantes.
- le plus gros (reste de la molécule) entre dans la chaîne des réactions en se fixant sur un accepteur situé sur une membrane cellulaire. En l'absence de cet accepteur membranaire, le fragment peut se lier à une molécule soluble (en général le composant intervenant immédiatement avant lui). Dans ce dernier cas, la chaîne des réactions s'arrête. Donc l'activation en phase fluide est limitée à certains composants seulement. Il est à noter sur la chaîne a des composants C3 et C4, la présence d'un pont thiol-ester qui s'ouvre au cours de l'activation et peut former pendant un temps très court une liaison covalente forte avec des récepteurs grâce à des radicaux -OH ou -NH2 présents sur la plupart des molécules ou des cellules de l'organisme : par exemple pour C3 (figure III-2).
Le fragment C3b se fixe ainsi sur un accepteur tandis que le petit polypeptide C3a est doué d'activités biologiques particulières. Sans accepteur, le pont thiol-ester est hydrolysé par les nombreuses molécules d'eau présentes dans le milieu et la capacité de réaction de C3b disparaît (figure III-2).

III-1. Activation par la voie classique

III.1.1./ Les activateurs (figure III-3)
Ce sont essentiellement les CI ou les immunoglobulines agrégées, mais seules les IgM et les IgG1, 2, 3 activent le C.
D'autres activateurs existent pour cette voie : ADN, complexe héparine-protamine, certains polysaccharides (PS), lipide A des lipopolysaccharides (LPS) des bacilles Gram(-), protéine C réactive, certains virus, mais aussi facteur Hageman, trypsine, thrombine, plasmine ainsi que certaines substances médicamenteuses. Toutefois, l'activation immunologique demeure la plus importante. L'exemple pris pour l'étude de la voie classique est l'activation du C par un complexe immun consistant en GR de mouton recouverts par des Ac spécifiques : il s'agit de l'immunohémolyse.

III.1.2./ Assemblage du complexe de reconnaissance
Le C1, premier composant du C, est un complexe formé, en présence de Ca++, d'une sous-unité C1q, de deux sous-unités C1r et de deux sous-unités C1s sous forme de dimères. Sans qu'une activation préalable soit nécessaire, C1q se fixe soit sur 2 fragments Fc d'une IgM soit sur les fragments Fc de 2 molécules voisines d'IgG fixées elles-mêmes au site I (épitope) de la membrane du GR. Cette fixation entraîne une distorsion de la molécule qui se transmet à C1r qui est clivé. C1r clive à son tour C1s qui acquiert une activité estérasique. Cette activation se produit donc en deux étapes : modification conformationnelle puis clivage protéolytique.
La présence d'ions Ca++ assure la cohésion de la molécule de C1, cette première phase de la réaction ne peut se produire en leur absence.

III-1.3./ Formation des convertases (figure III-4).
La C1s estérase a pour substrat les composants C4 et C2, qu'elle clive en 2 fragments.
C4b se lie à un récepteur R de la membrane acceptrice. En présence de Mg++, C2 se fixe alors sur C4b puis est clivé à son tour par la C1 estérase pour former une des principales enzymes du système, la C3 convertase : C4 b2a ou C42, son substrat est C3. Sous forme de C3 b, le C3 activé s'unit à la C3 convertase qui lui a donné naissance pour former une autre enzyme la C5 convertase : C4b2a3b ou C423. C3b ne se dépose pas sur C4 b2a mais lui est adjacent. Le substrat de la C5 convertase est C5.
La C3 convertase s'assemble en un site II de la membrane du GR différent de celui où s'effectue la reconnaissance pour l'Ac, de telle sorte que sa demi-vie étant par ailleurs très brève, le temps et l'espace sont des facteurs limitants importants dans le déroulement des réactions d'activation.

III-1.4./ Fragments dérivés de C3
Au cours des réactions d'activation et de régulation, nous avons vu que les composants du C sont souvent clivés en fragments biologiquement actifs, en particulier le composant C3. Les fragments dérivés de C3 sont soit des fragments qui restent liés aux accepteurs : C3b, iC3b et C3d,g, soit des fragments qui passent en phase liquide : C3a, C3f, C3c et C3e (figure III-5).
En l'absence d'accepteur, C3b est inactivé en iC3 b par hydrolyse du pont thioester. In vitro iC3b peut subir l'action de diverses enzymes et donner le fragment C3d. Un autre fragment différent C3dg est produit au cours de l'activation in vivo. Il porte deux déterminants antigéniques d et g, qui peuvent se retrouver sur 2 fragments différents C3d et C3g à la suite de l'effet de diverses protéases sériques. Pour certains auteurs, C3d serait un artéfact.

III-2. Activation par la voie alterne (figure III-6a)

Ainsi que Pillemer l'avait pressenti, de nombreuses substances sont capables d'activer le C par des mécanismes particuliers ne faisant pas intervenir C1, C4 ou C2, mais des facteurs propres à cette deuxième voie d'activation, la voie alterne qui conduit comme la voie classique à la formation de C3/C5 convertases.

III-2.1./ Les activateurs
La voie alterne est sollicitée par de nombreux polysaccharides tels que : zymozan, insuline..., les endotoxines bactériennes, les parois cellulaires pauvres en acide sialique (GR de lapin) et les Ig qui n'activent pas la voie classique notamment les IgA agrégées ou engagées dans un complexe immun, ainsi que par le Fab de toutes les Ig. De même que pour la voie classique, il est apparu que diverses substances, en particulier des médicaments, pouvaient mettre en jeu la voie alterne et conduire, chez certains sujets, à des phénomènes indésirables.

III-2.2./ Etapes initiales : Formation d'une C3 convertase soluble
Les phénomènes initiaux de l'activation se produisent en phase liquide ce qui est caractéristique de la voie alterne.
Dans l'organisme normal et en l'absence d'activateur, quelques molécules de C3 sont capables de s'hydrolyser sans clivage au niveau du pont thioester situé sur la chaîne a du composant C3 pour donner une forme "C3 b-like C3" ou C3(H20) capable de se fixer, en présence d'ions Mg++ et de D (toujours présent sous forme activée) au facteur B normalement présent dans le sérum, B est clivé et il se forme une C3 convertase initiale soluble et peu efficace C3 (H2O)Bb. In vivo, ceci se produit sous l'effet de composés nucléophiles (H20, NH3, acides aminés libres...).

III-2.3./ Formation des C3/C5 convertases fixées
La convertase soluble clive quelques molécules de C3 en C3 b capables de se lier à un accepteur : R-C3 b. Si cet accepteur est une membrane activatrice, C3 b se fixe ensuite en présence de D et Mg++. B se fixe à son tour et est clivé au niveau du même site et ainsi se forme une C3 convertase fixée et efficace C3 bBb, son substrat est C3. De nombreuses molécules de C3b sont alors produites qui donnent lieu à la formation d'un grand nombre de C3 convertases fixées ayant pour effet d'amplifier considérablement le phénomène. Cette "boucle d'amplification" est une autre caractéristique de la voie alterne.
Parmi les molécules de C3b qui se forment, certaines vont s'unir à la convertase qui leur a donné naissance pour former, comme dans la voie classique, un complexe au moins trimoléculaire, actif enzymatiquement, et dont le substrat est le C5. Ainsi se constitue la C5 convertase de la voie alterne.

III-3. Activation par la voie de la MBL

La MBL (Mannan- Binding Lectin) appartient à la famille des collectines. Cette lectine, qu'on trouve dans le sang, est sécrétée par les hépatocytes sous l'influence de l'IL6. Cette MBL, après fixation de résidus mannose, active des sérine-protérases (MASP : MBL-associated serine-protease) MSAP1 et MSAP2. MBL ressemble à C1q, MSAP1 à C1r et MSAP2 à C1s. MSAP2 comme C1s agit sur C4 et C2 pour former la C3 convertase C4 b2a qui est la même que celle de la voie directe.

III-4. Voie d'attaque finale : formation du complexe lytique

Nous avons vu qu'en présence de cellules cibles, le C peut être activé dans son ensemble avec formation d'un complexe multimoléculaire lytique dans lequel sont engagés les composants terminaux C5, C6, C7, C8, C9. Sous l'effet des C5 convertases, C5 est clivé : c'est la seule étape enzymatique de la formation du complexe. Les interactions avec les composants ultimes ne sont dues qu'à des modifications des propriétés physicochimiques de ceux-ci.
C5 b fixe C6 puis C7 pour former un complexe trimoléculaire stable possédant un site de liaison pour la membrane. C8 puis C9 s'associent à ce complexe pour former un ensemble de taille importante auquel plusieurs molécules de C9 sont associées : C5 b-9 (m), "m" indique l'insertion dans la membrane (MAC : membrane attack complexe). Cette polymérisation conduit à la formation de tubules qui s'insèrent fermement dans la membrane, créant des lésions, en forme de pertuis, par lesquelles s'échappent les constituants intracellulaires et entrent les éléments extracellulaires, échanges aboutissant à la lyse colloïdo-osmotique.
Le complexe lytique s'assemble en un site différent de celui où se sont fixées les convertases, site III pour la voie classique et site II pour la voie alterne.
Lorsque le complexe final est activé en phase fluide, ces cinq protéines forment dans le plasma un complexe C5 b-9 soluble circulant lâche et réversible.
La figure III-6b résume l'activation du C par la voie classique.

III-5. Les contrôles

Des contrôles s'exercent soit en phase soluble, soit sur les surfaces membranaires.
Plusieurs de ces facteurs portent une séquence SCR (Short Consensus Repeat) (figure III-7).

III-5.1./ Contrôles négatifs
- Contrôle en phase soluble
* L'initiation de la voie classique est sous le contrôle du C1 inhibiteur (110kDa) qui s'oppose à la formation de la C1 estérase en se complexant à C1r et C1s, limitant ainsi leur activité. Il peut dissocier C1q de C1r+C1s. Il est à noter que le C1INH agit sur d'autres systèmes, en particulier coagulation et fibrinolyse.
* Indépendamment du temps et de l'espace, la formation de convertases est soumise à divers mécanismes de régulation :
- Le facteur I (88kDa) est une sérine-protéase sérique qui inactive C4 et C3 en les protéolysant avec l'aide de cofacteurs C4 bp, H, CR1 ou MCP.
-Une protéine capable de se fixer sur C4b (C4 binding protein ou C4bp : 550kDa, 8 SCR) dissocie la C3 convertase et autorise l'action d'un autre inhibiteur le facteur I .
-La famille des protéines sériques du facteur H comprend le FH (facteur H ou ß 1H globuline (150kDa, 20 SCR)) et le FHL1 (FH like protein 1 = 7 SCR) ou reconectine, dissocie la C3 convertase C3 bBb de la voie alterne; permettant alors à I d'inactiver C3 b en iC3 b par coupure de la chaîne a puis clivage ultérieur en C3d,g qui reste fixé aux accepteurs et C3c qui passe en phase fluide.
* La carboxypeptidase N (310kDa) ou inactivateur des anaphylatoxinesqui clive la portion C-terminale de C3a, C4a et C5a.
* Le complexe d'attaque de la membrane C5 b-9 a pour principal inhibiteur la protéine S (vitronectine : 83kDa) qui se fixe sur le complexe lytique et l'empêche de s'insérer dans la membrane. D'autres protéines sériques jouent un rôle analogue : lipoprotéines, antithrombine III...
- Contrôle sur les surfaces des membranes cellulaires
Sur les membranes cellulaires elles-mêmes, se trouvent des protéines qui interviennent dans la régulation :
-Le facteur DAF (Decay Accelerating Factor) ou CD55 (70kDa, 4SCR) agit au niveau des convertases en inhibant l'association C4b et C2 (liaison à C4 b2a et C3 bBb) et en accélérant la dissociation de C4 b2a et de C3 bBb. Il s'agit d'une protéine ancrée à la surface de certaines cellules (cellules du sang), relativement mobile ; elle peut être libérée dans le milieu et intervenir ainsi à distance. Ce n'est pas un cofacteur de I et il ne se lie pas à C3b fixé sur une particule. Sa présence à la surface d'agents infectieux en fait un élément de contrôle exogène du C. L'activité du DAF est spécifique d'espèce. Ce rôle du CD55 est mis à profit dans les xénogreffes dont le rejet suraigu dépend de l'activation du C par des Ac préexistant chez le receveur. Ainsi, des organes de porcs transgéniques au niveau de leurs cellules endothéliales pour le CD55 humain, hyperexpriment le DAF sur ces cellules et induisent peu de rejets suraigus chez le receveur (singe).
-La MCP (membrane cofactor protein) ou CD46 (45-70kDa, 4 SCR)) se localise sur la membrane cytoplasmique des mêmes cellules qui portent le DAF et sur fibroblastes et cellules épithéliales. Elle est un cofacteur de I pour la dégradation de C3b C4b.Elle se lie à C3b C4b.
-Le CR1, récepteur du C3b (160 à 250kDa) (hématies,T, B, éosinophiles, neutrophiles, macrophages, monocytes, cellules dendritiques, podocytes) intervient comme cofacteur de H et de I et favorise la dégradation de C3b C4b. Il lie C3b, C4b et C3bi.
L'organisme est protégé contre son propre C grâce à des protéines qui assurent, au niveau moléculaire, la prévention de la formation du complexe d'attaque sur les cellules homologues, telles que :
-Le "Homologous Restriction Factor" (HRF 20) ou protectine (CD59), glycoprotéine de 18 à 20 kDa, présente sur les membranes des cellules sanguines, épithéliales et endothéliales de nombreux tissus, bloque le MAC en bloquant la liaison C7-C8 et protège la cellule de la lyse par le C homologue. Ce facteur a été isolé des globules rouges humains, il se lie à C7 et C8 et limite la formation du pertuis transmembranaire. Présent également sur les monocytes, lymphocytes, plaquettes, neutrophiles, il a pour effet de contrôler l'attaque autologue par le complexe lytique. Il inhibe aussi la formation du canal transmembranaire par les lymphocytes T cytotoxiques, car exprimé sur la membrane de cellules cibles.
-La C8 binding protein (C8 bp : 65kDa) de membrane (hématies,T, B, monocytes, neutrophiles et plaquettes) se fixe sur C8 et C9 et gêne la liaison C8-C9 et l'insertion du complexe dans la membrane.
DAF, C8bp et protectine ont un rôle protecteur, au niveau des foyers inflammatoires, contre les lésions vasculaires dues à l'activation du C.
La pathogénicité de plusieurs micro-organismes est en rapport avec la fixation de ceux-ci sur des molécules contrôlant l'activation du C. Ainsi, le C4bp et les facteurs H et HL1 se fixent à la protéine M des streptocoques. Ces inhibiteurs liés gardent leur activité et gênent l'activation du C et la phagocytose protégeant ainsi le germe contre certaines défenses de l'organisme.

III-5.2./ Contrôles positifs
En plus des contrôles négatifs, des mécanismes existent qui augmentent l'activité des convertases.
La properdine (220kDa) exerce un contrôle physiologique, en se fixant sur les convertases qu'elle stabilise, accroissant ainsi sensiblement leur demi-vie donc leur efficacité.
Un contrôle positif analogue survient au cours d'états pathologiques. Chez certains malades ayant des troubles rénaux, des facteurs ont été mis en évidence, qui jouent le même rôle que la properdine. Appelés facteurs néphrétiques (NeF), il s'agit d'auto-anticorps appartenant à la classe des IgG3 et dirigés contre les C3 convertases sur lesquelles ils s'attachent en les stabilisant.
Il existe un facteur néphrétique de la C3 convertase de la voie alterne spécifique de C3b (NeFA) tandis que l'existence d'un facteur distinct, propre à la voie classique et spécifique de C4b, est moins clairement prouvée.
Ces facteurs se fixent au C par leur fragment Fab, ils interdisent l'accès des protéines de contrôle sur les convertases et agissent donc par compétition. Présents en particulier dans le sérum de sujets atteints de glomérulonéphrite membrano- proliférative (GNMP) de type II, avec ou sans lipodystrophie partielle, ils disparaissent au cours des rémissions et sous l'effet de la thérapeutique, servant ainsi d'indicateur de l'évolution de la maladie.

III-6. Activités biologiques

L'activité cytolytique du C est liée à l'assemblage du complexe C5 b-9 à la surface d'une membrane cellulaire acceptrice. Les cellules cibles peuvent être des cellules procaryotes ou eucaryotes. Cette activité requiert l'activation du système dans son ensemble, toutefois cette activité est relativement accessoire par rapport aux propriétés fonctionnelles de fragments libérés par protéolyse au cours des réactions séquentielles d'activation.
Ces polypeptides servent de ligands pour des cellules ayant des récepteurs adéquats et jouent ainsi un rôle important dans la défense de l'organisme, notamment comme effecteurs du phénomène inflammatoire. Certains fragments peuvent se lier aux CI en phase liquide. On distingue deux groupes de ligands :
- ceux qui se fixent sur des cellules, dont les micro-organismes : C1q, C3b, C5b et les fragments qui en dérivent, facteurs H et B.
- ceux qui, de faible poids moléculaire, diffusent librement et sont analogues à des hormones.

III-6.1./ Rôle des fragments du complément fixés sur des CI en phase fluide
En 1941 Heidelberger, étudiant l'immunoprécipitation, note que la présence de C dans le milieu réactionnel inhibe la précipitation in vitro des complexes Ag-Ac. La solubilisation des CI par le C est une des activités de ce dernier qui se fait peut être de la façon suivante :
Les gros CI (> 1000 kDa) peuvent fixer des fragments de C1, C4 ou C3 sur les chaînes lourdes des Ig par l'intermédiaire de liaisons covalentes. L'insertion de ces fragments dans le réseau pourrait soit réduire la valence des Ig, soit modifier les interactions entre les Fc responsables de l'agrégation des CI, soit enfin gêner les interactions Ag-Ac. Le C provoquerait ainsi la solubilisation des CI. Après que C3b soit fixé, l'amplification de l'activation par la voie alterne se produirait (ceci est possible car le C3b se fixe sur l'IgG en un "site protégé" de telle sorte que sa dégradation par le facteur I est difficile). Le résultat est une réduction de taille de ces CI par dissociation du réseau à la suite de la compétition de C3b avec les liaisons Ag-Ac. Il est à noter que seuls les CI à IgM ou IgG sont solubilisés en présence de C tandis que les complexes à IgA précipitent.

III-6.2./ Activités biologiques liées aux ligands fixés sur des cellules
Ces ligands sont bifonctionnels car susceptibles de se fixer sur les cibles cellulaires ou moléculaires de l'activité complémentaire et sur des cellules effectrices porteuses de récepteurs spécifiques R (CR1, CR2...) (tableau III-II). Ainsi au cours de la phagocytose, ce double lien joue-t-il son rôle dans la formation du complexe micro-organisme/C/phagocyte.
III-6.2.1./ C1qR
Au cours de l'activation de C1, C1INH se fixe sur C1r et C1s, les dissocie du complexe C1qrs et autorise alors la fixation de C1q sur des cellules réceptrices telles que polynucléaires neutrophiles, monocytes, mais aussi lymphocytes B, cellules K, plaquettes, cellules endothéliales, fibroblastes.
Dès lors, des particules ou des CI ayant fixé C1q peuvent se fixer sur ces cellules grâce à la présence de C1q Rp (126kDa) ce qui augmente leur "clearance". D'autres activités biologiques découlent de l'interaction de C1q avec C1qR : l'augmentation de la cytotoxicité par les cellules K, de la phagocytose de particules recouvertes d'IgG par les monocytes, la stimulation du métabolisme oxydatif des neutrophiles, l'inhibition de l'agrégation plaquettaire et de la libération de sérotonine. Ce récepteur a pour ligand non seulement C1q mais en plus la MBL et une autre lectine : le surfactant pulmonaire qui fixe des sucres par exemples de la paroi bactérienne. Ce complexe se lie à des récepteurs des macrophages alvéolaires et des pneumocytes II avec pour conséquence une phagocytose accrue. D'autres récepteurs de C1q ont été décrits cC1qR, gC1qbp....
III-6.2.2./ Récepteurs pour le C3b et les fragments qui en dérivent, et pour le C4b
Après activation, C3b ou C4b se fixent sur les accepteurs. Différents récepteurs sont susceptibles de lier C3b ou les fragments qui en dérivent et également C4b. Ils appartiennent à des superfamilles de molécules partageant certaines parentés structurales et aussi certaines similitudes fonctionnelles.
Dans le groupe le plus important, nous trouvons les protéines transmembranaires CR1, CR2, DAF, MCP mais également des facteurs sériques B, H, C2, C4bp.
-a- CR1 (CD35) : Récepteur de C3b et de C4b mais aussi de C1q (ces ligands sont les 3 opsonines) , il est très important car présent sur de nombreuses cellules : GR de primate, neutrophiles, monocytes-macrophages, éosinophiles, lymphocytes B matures, lymphocytes T CD4, podocytes...
CR1 se lie à C3b et C4b mais aussi à iC3b et C3c avec toutefois une affinité moindre.
La fixation sur les neutrophiles et macrophages, de molécules porteuses de C3b, favorise l'opsonisation et l'adhérence immune en association avec les Ac IgG, rendant ainsi la phagocytose plus efficace.
Sur les GR de primates, le récepteur permet le transport et l'élimination des complexes immuns, (CI). Ainsi, une molécule de C3b, combinée à son site accepteur d'un CI se fixe sur le GR. Il y a ensuite coupure du ligand en iC3b par exemple. L'affinité du CI pour CR1 disparaît mais d'autres types de récepteurs interviennent alors, tels que CR3. Il y aurait ainsi transport des CI jusqu'aux cellules capables de les éliminer (principalement les cellules de Kupffer du foie) (figure III-8). CR1 joue un rôle dans la régulation de l'activation du C comme cofacteur de I, C4bp et H pour le clivage de C4b et C3b. On nomme immune-adhérence le phénomène de liaison des GR de primate à des éléments portant des complexes immuns ayant fixés le C3b.
Le CR1 des cellules dendritiques folliculaires , après activation, favoriserait la différenciation des lymphocytes B et leur transformation en plasmocytes. De plus, les Ac anti CR1 et anti CR3 inhibent la prolifération des T et les anti CR3, la production d'IL2.
-b- CR2 ou CD21 : récepteur pour iC3b, C3d,g et C3d, présent sur les lymphocytes B, cellules dendritiques, thymocytes humains...., fait de 15 à 16 structures répétitives dont les 2 premières seulement sont responsables de la laison avec le C3 et la gp 350/220 du virus d'EB. Le CR2 est associé à 2 autres molécules, le CD19 et le TAPA1 (target for antiproliferative antibody 1) et parfois au L13 (figure III-9).
Les fragments du C3 restent liés aux cellules cibles ou aux activateurs après que iC3b ait été clivé par des enzymes protéolytiques sériques.
CR2 intervient dans l'activation des lymphocytes B par ses ligands comme le C3d et le virus d'Epstein-Barr (EBV) responsable de la mononucléose infectieuse. Ainsi des sujets dépourvus de la faculté d'activer le C3, demandent plus d'Ag pour produire une réponse de même niveau que les contrôles normaux. La combinaison du complexe CD19- TAPA1 ou du CR2 avec leurs ligands, diminue le seuil de l'activation des lymphocytes B qui se fait par l'intermédiaire du récepteur pour l'Ag. Le CR2 transmet également un signal de costimulation conduisant à une protection vis àvis de l'apoptose des B et à une hyperexpression des CD80, 86 et 23.
-c- DAF (Decay Accelerating Factor ou CD55) : présent sur de nombreuses cellules mais également sous forme circulante. Le DAF est lié aux membranes cytoplasmiques de ces cellules par des liens glycolipidiques. Son rôle régulateur a été vu par ailleurs, il est à noter que le DAF n'a aucune activité de cofacteur.
-d- MCP Membrane Cofactor Protein ou CD46 (gp 45-70) : exprimée sur les mêmes cellules que le DAF, sauf les GR, elle agit comme cofacteur de I dans la dégradation de C3b mais n'accélère pas celle-ci et semble ne jouer aucun rôle dans l'adhérence immune bien qu'elle puisse se lier à C3b, iC3b et C4b.
-e- CR3 (CD11b) : C'est un récepteur pour iC3b mais aussi accessoirement pour C3d,g. Il est présent sur les cellules dendritiques folliculaires et les cellules K ainsi que sur les mêmes cellules phagocytaires que CR1 (comme les cellules de Kupffer). La fixation des ligands augmente l'activité phagocytaire des cellules. On ne le trouve pas sur les GR. CR3 agit donc en partie différemment de CR1. Cependant, CR1, CR2 et CR3 vont lier l'Ag par l'intermédiaire de iC3b et les cellules dendritiques folliculaires qui portent ces récepteurs vont présenter l'Ag aux B des follicules lymphoïdes.
-f- CR4 : C'est un autre récepteur pour iC3b et C3d,g. Il s'exprime sur les monocytes/macrophages et les polynucléaires neutrophiles ainsi que sur les cellules NK et quelques lymphocytes T cytotoxiques. Il jouerait un rôle dans l'adhésion des cellules (monocytes en particulier).
III-5.2.3./ Autres récepteurs
-a- Récepteurs de C3a, C5a et C4a : On les trouve sur les mastocytes, basophiles, monocytes, lymphocytes et sur les cellules des endothéliums vasculaires. La fixation des anaphylatoxines sur ces récepteurs conduit à de nombreuses réponses qui varient avec la nature des cellules : chimiotactisme, agrégation cellulaire, adhésion, libération de substances telles que enzymes lysosomiaux, histamine, produits oxygénés toxiques... La présence de récepteurs sur certains lymphocytes T confèrerait à C3a et C5a un rôle dans la régulation de la réponse immunitaire, suppresseur pour C3a ou favorisant la réponse à médiation cellulaire pour C5a.
-b- Récepteur pour le facteur H : Il a été mis en évidence sur les lymphocytes B, polynucléaires neutrophiles, monocytes/macrophages. La fixation de H sur son récepteur provoque la libération du facteur I par les lymphocytes B, de prostaglandines et thromboxanes par les macrophages, la sécrétion d'IL1 par les monocytes ainsi que la stimulation du métabolisme oxydatif de ceux-ci et l'inhibition de la différenciation des lymphocytes B. Des récepteurs BR pour Ba et Bb existeraient sur les lymphocytes B et favoriseraient la croissance de ces cellules lors de leur activation.

III-6.3./ Activités biologiques des fragments diffusibles
Il s'agit des fragments C3a, C4a et C5a mais également C2k et C3e.
III-6.3.1./ C3a, C4a, C5a
C3a inhiberait la transformation des lymphocytes B en plasmocytes par limitation de l'effet des lymphocytes T coopérants. Mais C3a est principalement caractérisé par son activité d'anaphylatoxine. Les mastocytes et les polynucléaires basophiles possèdent des récepteurs pour C3a dont l'occupation provoque la dégranulation de ces cellules, conduisant aux mêmes effets que le phénomène d'anaphylaxie;.
La carboxypeptidase N élimine l'arginine C-terminale de C3a faisant disparaître ainsi son action sur les lymphocytes B et les mastocytes.
C4a se fixe également sur les récepteurs de C3a des mastocytes conduisant à leur dégranulation, toutefois cette propriété ne se manifeste qu'à doses élevées non physiologiques.
C5a est la troisième anaphylatoxine du système C, comme C3a, elle provoque une réaction anaphylactoïde en se fixant sur des récepteurs des mastocytes et des polynucléaires basophiles. Polynucléaires éosinophiles mais surtout polynucléaires neutrophiles et monocytes ont aussi des récepteurs pour ce fragment. Le C5a exerce ainsi un effet chimiotactique sur ces cellules. Il augmente en outre à la surface des polynucléaires neutrophiles l'expression des récepteurs de C3b et provoquerait la sécrétion d'interleukine IL1 par les macrophages.
Contrairement à la C3a desargininée, la C5a desargininée conserve ses propriétés.
Les plaquettes possèdent également des récepteurs pour les anaphylatoxines et répondent à ces ligands par la libération de vasoamines. Par ailleurs, ces petites molécules seraient directement cytotoxiques pour les macrophages, les lymphocytes et certaines cellules tumorales.
III-6.3.2./ C2k et C3e
Après activation, le composant C2 est clivé en C2a et C2b. Ce dernier subit encore l'action de la plasmine et libère un petit polypeptide C2k dont l'activité, intense et insensible aux antihistaminiques, est analogue à celle des kinines.
Nous avons vu que C3e était issu de la protéolyse de C3c. Ce fragment a une action sur la mobilisation du pool des polynucléaires neutrophiles médullaires et favorise l'infiltration du foyer inflammatoire par ces cellules. La présence de récepteurs de C3e sur ces cellules expliquerait cette activité.

III-6.4./ Activités biologiques de C567 et C5b-9 (m)
III-6.4.1./ C567
Il convient de signaler que le complexe trimoléculaire C567 qui se forme après activation de C5 exerce un pouvoir chimiotactique puissant sur les polynucléaires neutrophiles.
III-6.4.2./ C5b-9(m)
Outre la lyse de cellules cibles, ce complexe a pour effet, à doses infralytiques, de déclencher les réactions inflammatoires avec formation de prostaglandines, leucotriènes et radicaux oxygène libres. Enfin, C5 b-9(m) exerce une rétroaction négative sur l'activation du C au niveau de la formation des convertases, conduisant ainsi à une autorégulation du système.
La figure III-10 résume les principales fonctions anti-infectieuses du C.

IV-SYNTHESE ET GENETIQUE DES PROTEINES DU COMPLEMENT

Toutes les protéines du C sont synthétisées par les hépatocytes qui sont la source principale des facteurs du C bien qu'il existe une synthèse extrahépatique de certaines de ces protéines.
Monocytes et macrophages synthétisent C2, C3, C5, C6, C7 et C9, B, D, P, I et H. Cependant C6, C7 et C9 ne seraient pas excrétés. Les cellules épithéliales notamment du thymus, du tube digestif et de l'appareil génito-urinaire représentent un site de production important du C1. Les fibroblastes à un moindre degré participeraient également à la synthèse du C1.
La demie-vie de beaucoup de facteurs du C (C3, C4, B...) est courte, estimée autour de 24h.formation des convertases, conduisant ainsi à une autorégulation du système.
La figure III-10 résume les principales fonctions anti-infectieuses du C.
Les gènes des constituants et récepteurs du C sont situés sur les chromosomes :
- 1 pour C1q, C8, C4bp, H, CR1, CR2 et DAF
- 4 pour I
- 6 pour C2, C4A, C4B et B ont leurs génes au niveau du CMH.
- 11 pour C1 (IA)
- 12 pour C1r, C1s
- 19 pour C3

V-POLYMORPHISME DES PROTEINES DU COMPLEMENT

Il existe un polymorphisme de beaucoup des facteurs du C, donc différents allotypes pour ceux-ci. Ce polymorphisme existe principalement pour C2, C3, C4, C6 et B, mais aussi pour C5, C7, C8, H, D, C1inh et C4bp.

VI-VARIATIONS PATHOLOGIQUES

Il peut s'agir d'hypercomplémentémies ou d'hypocomplémentémies.

VI-1. Hypercomplémentémies

Elles sont observées au cours d'états inflammatoires d'origines diverses : infections, tumeurs, certaines maladies rhumatismales. Ces variations portent sur le C total et ses composants. L'hypercomplémentémie n'est qu'un signe non spécifique de l'inflammation et n'a que peu d'intérêt en pathologie.

VI-2. Hypocomplémentémies

Plus intéressantes, elles peuvent être dues soit à un déficit héréditaire conduisant à un défaut de synthèse, soit à une activation anormale du système C, soit à un catabolisme exagéré de celui-ci.

VI-2.1./ Les déficits héréditaires
De tels déficits ont été décrits, avec des fréquences variables, pour toutes les protéines du système C, composants proprement dits ou protéines de régulation. Des états pathologiques présentant de remarquables similitudes sont associés à ces déficits. Selon la protéine défaillante le tableau clinique est dominé soit par la fréquence des infections récurrentes, soit par celle des maladies auto-immunes. Une place à part doit être faite à l'oedème angioneurotique héréditaire observé dans le cas de déficit en inhibiteur de la C1 estérase.
VI-2.1.1./ Déficits en C3
Les malades atteints de ce type de déficit sont sujets à des infections à bactéries pyogènes Gram(+). En effet, nous avons vu le rôle important de C3 dans l'opsonisation, l'adhérence immune et donc la phagocytose. Par ailleurs, lorsque les réactions d'activation s'interrompent au niveau de C3, il n'y a pas de formation du complexe lytique final C5 b-9 et pas de libération de C5a, pas de C567 et donc un chimiotactisme limité pour les cellules qui normalement éliminent le micro-organisme agresseur.
Les déficits en C3 de l'animal, artificiellement induits ou génétiquement déterminés, sont caractérisés par un défaut de formation des centres germinatifs et de la commutations des plasmocytes à IgM en plasmocytes à IgG ou IgA, ainsi que par une faible réponse anamnestique.
Des déficits en facteurs I et H ont des conséquences analogues par un mécanisme différent : les C3 convertases mal régulées conduisent à une consommation exagérée de C3 et donc à un déficit secondaire en celui-ci. Chez les malades, on observe la fréquence et la gravité extrêmes des infections à bacille Gram(+). Des pathologies récidivantes voisines sont présentes dans les déficits en B, D et properdine.
VI-2.1.2./ Déficits en composants initiaux de la voie classique (C1q-C1r - C2 - C4)
La fréquence des maladies auto-immunes, maladies rhumatismales, lupus érythémateux disséminé (LED)... est plus élevée chez les sujets atteints de tels déficits que dans une population normale. Le LED prédomine nettement sous toutes ses formes cliniques dans les déficits en C2 particulièrement. Cependant tous les sujets présentant un déficit en composant du C ne souffrent pas d'une affection auto-immune. Ainsi chez les sujets ayant un déficit - même homozygote- en C2, 50% n'ont aucune maladie auto-immune. Ceci est peut-être en partie lié au fait que la protéine incriminée n'est pas totalement absente du plasma, la présence de traces biologiquement très actives suffirait à combler l'insuffisance quantitative. Des infections peuvent accompagner les déficits en C1q et C4.
VI-2.1.3./ Déficits en C5
Comme précédemment, les déficits en C5 peuvent s'accompagner de maladies auto-immunes mais aussi, en proportions analogues, d'une susceptibilité accrue aux infections bactériennes. Ce dernier point est peut-être en rapport avec l'absence d'activité chimiotactique (C5a-C567) et donc avec une mauvaise mobilisation des polynucléaires neutrophiles. Des déficits analogues existent pour C6, C7 ou C8.
VI-2.1.4./ Déficit en C1INH
Les sujets atteints de ce déficit souffrent d'une affection autosomale dominante : l'Oedème Angioneurotique Héréditaire (OAH). Le taux sérique, évalué non seulement pondéralement mais surtout fonctionnellement, chez ces malades est effondré. L'activation de la voie classique, en l'absence de régulation, autorise la formation exagérée de C1 estérase et la consommation de C4 et C2 dont les taux sont abaissés alors que les taux des autres composants ne sont pas modifiés. Les manifestations cliniques sont des crises d'oedèmes localisés, déclenchées sous l'effet de traumatismes ou d'agressions variées. Elles atteignent soit la peau (oedème sans rougeur ni douleur), soit le tractus gastro-intestinal avec pour conséquences des douleurs abdominales pouvant être à l'origine d'interventions chirurgicales injustifiées, soit enfin le tractus respiratoire siège d'un oedème laryngé particulièrement dangereux, voir mortel par asphyxie. Le mécanisme de survenue des signes cliniques fait intervenir la libération de peptides vaso-actifs : kinine dérivée de C2 ou encore bradykinine puisque C1INH est un inhibiteur du facteur Hageman et des kallicréines qui sont à l'origine de la formation de la bradykinine.
VI-2.1.5./ Déficit en DAF et en HRF
On observe dans ces cas, des hémoglobinuries paroxystiques nocturnes dues à la susceptibilité des GR à la lyse par le C par perte des inhibiteurs du C.
VI-2.1.6./ Déficit en CR3 (leucocyte adhesion deficiency)
Des infections sévères caractérisent ce déficit.

VI-2.2./ Les déficits secondaires
Au cours de nombreux états pathologiques, on observe un abaissement du taux du C consécutif à l'activation in vivo de la voie classique par des CI circulants et de la voie alterne par des substances capables de solliciter cette voie.
Dans ces cas, l'activité hémolytique globale du C est parfois abaissée, surtout lorsque ces déficits acquis s'accompagnent d'un défaut de synthèse. Le plus souvent des phénomènes de compensation interviennent qui limitent le retentissement sur l'activité globale.
Quelques exemples de déficits secondaires :
* LED : C4, C3, C2 abaissés surtout en cas d'atteintes rénales avec retour à la normale en période de rémission ou sous l'effet de la thérapeutique. Le CR1 des GR et le CR2 des B sont diminué secondairement.
* Polyarthrite Rhumatoïde (PR): Le C sérique est généralement peu perturbé sauf dans les cas graves avec vascularites par exemple. En revanche dans le liquide synovial, le taux de C1q, C4, C3 est abaissé en raison de la présence de CI qui activent la voie classique.
* Glomérulonéphrites post-streptococciques : elles s'accompagnent de la présence de CI circulants capables d'activer la voie classique et de consommer les composants C4 et C3 dont les taux sont alors abaissés.
* Glomérulonéphrites membrano-prolifératives : l'activation du C se fait par la voie alterne et l'on note un abaissement des taux de C3, B, de l'activité hémolytique totale, surtout lorsque la maladie s'accompagne de lipodystrophie partielle. Parallèlement les produits de dégradation qui apparaissent après activation in vivo de C3, augmentent tandis que les composants de la voie classique sont normaux. La présence de facteur néphrétique est observée dans certains cas.
En résumé, il est remarquable de noter la fréquence particulièrement élevée des maladies auto-immunes ou à CI associées à des déficits héréditaires en composants du C et inversement l'abaissement du taux du C secondairement à la survenue de ce type de maladie.
* SIDA : Chez les malades infectés par le HIV, le taux des différents composants du C est très abaissé par activation pathologique du C. Le C3a produit, aggraverait le déficit immunitaire, grâce à son effet suppresseur sur les T CD4+.

VI-3. Exploration du système complément et interprétation des résultats

L'exploration du système C peut être effectuée quantitativement par deux sortes de dosages :

VI-3.1./ Dosages fonctionnels
Ils permettent d'évaluer l'activité du système.
VI-3.1.1./ Activité hémolytique globale
-a- CH50 pour la voie classique : Des GR de mouton sensibilisés par des anticorps spécifiques sont lysés en présence de C. Le degré d'hémolyse est proportionnel à la quantité de C.
L'unité CH50 correspond à la quantité de C nécessaire à la lyse de 50% des GR.
-b- AP50 pour la voie alterne (Alternate Pathway) : des GR de lapin activent directement la voie alterne. De la même façon que précédemment, on définit l'unité AP50 comme la quantité de C nécessaire pour lyser 50% des GR.
VI-3.1.2./ Activité de chaque composant
Elle peut être évaluée de la même façon par des dosages hémolytiques fonctionnels qui détectent les protéines natives, mais ces dosages sont délicats à mettre en oeuvre, exceptionnels et réservés à la recherche.
VI-3.1.3./ Dosage de C1INH
Dans l'OAH le déficit en C1INH est surtout fonctionnel. Chez certains malades, le taux pondéral d'inhibiteur peut être peu perturbé tandis que son évaluation fonctionnelle révèle une activité nulle ou fortement abaissée de la protéine. En conséquence, en cas de suspicion d'OAH, le dosage pondéral ne suffit pas, seul le dosage fonctionnel est révélateur.

VI-3.2./ Dosages pondéraux
Le dosage de chacun des composants du C est effectué en routine par des techniques immunochimiques (immunodiffusion radiale, ELISA) grâce à des antisérums du commerce.
On mesure un poids de protéine sans préjuger de son activité. L'activation du C in vivo conduit à la consommation de certains composants accompagnée de l'apparition de produits de clivage. Si la consommation n'est pas compensée par une augmentation de synthèse, il en résulte, en principe, une diminution de l'activité globale du système et un abaissement du taux des composants que l'on peut donc évaluer.
Toutefois, seulement trois critères autorisent à impliquer le C dans un phénomène pathologique :
- Etude du métabolisme des composants à l'aide de protéines marquées par des produits radioactifs permettant d'établir la demi-vie ou le "turn-over" des composants. Ces techniques sont rarement utilisées car difficiles à mettre en oeuvre.
- Mise en évidence par IF sur ponction biopsie de dépots de C3 au niveau de lésions. Cette recherche est relativement aisée et effectuée dans certains cas de glomérulonéphrite (biopsie de rein) ou de lupus (biopsie de peau ou de rein) avec des anticorps anti-C3 marqués.
- Enfin, mise en évidence et dosage des produits de dégradation en particulier C3d,g, C3a, C5a issus de l'activation in vivo du C par l'une ou l'autre voie.
Normalement ces produits sont absents du sérum ou du plasma de sujets sains.
Les facteurs limitants de l'activité hémolytique globale sont les composants C2 et C5. Si le taux de C2 et C5 est diminué de moitié, la valeur de CH50 diminue également de moitié, les autres composants sont en très large excès de telle sorte que seuls des déficits importants peuvent affecter le CH50. Par ailleurs, des artéfacts liés à certains états pathologiques peuvent entâcher d'erreurs les résultats.
Dans tous les cas, les résultats ne doivent pas être interprétés isolément mais par rapport à un bilan "C" plus ou moins complet, également par rapport à d'autres tests biologiques et toujours au sein d'un contexte clinique donné.
Les dosages doivent être effectués sur le sérum ou sur le plasma-EDTA (C3d). Après prélèvement effectué sur tube sec, le sang est centrifugé après coagulation à la température du laboratoire. En raison de l'extrême fragilité du C, l'examen doit être effectué aussi rapidement que possible (dans les 2 à 3 heures) sinon le sérum sera conservé à -70°C pour examen différé. Les résultats ne sont interprétables que sous réserve d'un traitement correct des prélèvements.

VI-4. Le système complément au cours de l'évolution

Les gènes de certains facteurs du complément ont été mis en évidence chez des espèces très primitives dépourvues d'immunité adaptative. Chez les deutérostomes, comme les étoiles de mer, existent les génes de C3 et Bf, chez les chordates, comme les ascidies, des gènes de C3, Bf, MBL, MSAP et C3 ont été détectés et chez les céphalocordates, comme les amphioxus, des gènes de C3 et C6 sont présents. Enfin, les cyclostomes, comme la lamproie, ont des gènes de C3, Bf et MSAP. Les produits de ces gènes interviennent vraissemblalement dans des phénomènes d'immunite non-spécifique.