complément : quelles explorations en cas de...
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Complément :quelles explorations en cas de MAT
Laboratoire d’ ImmunologieHopital Européen Georges Pompidou, Paris
Véronique Frémeaux-Bacchi
Thrombotic Microangiopathy
Thrombocytopenia - Microangiopathic haemolytic anemia
TTPHUS>Renal dysfunction > Neurologic defects
Various types
Infection : E coli producing verotoxin; Streptococcus pneumoniae; HIVDrug :Cytotoxic drugs; Calcineurin inhibitors
Superimposed to other pathologies : De Novo ThromboticMicroangiopathy Following Kidney Transplantation; after bone marrowtransplantation, SLE and APLS
Idiopathic
Acquired due toautoantibodies
Control of the ComplementAlternative pathway deficiency
Idiopathic TMA
Hereditary:Sd d’Upshaw-Schulman
TTPAtypical HUS>Renal dysfunction > Neurologic defects
ADAMTS13deficiency
Genetic abnormalities
Acquired due toautoantibodies
Complement SystemComplement System
C3b
, B, D
, P
Micro-organism
Alternative Pathway
C3bBb
Immunecomplexes C4
C2Classical Pathway
Mannose –lectinpathway
C1qrs
MB
LM
AS
P
Microbes with terminalmannose groups
C3
C3b
C4b2a
C3aC4aC5a
Link with adaptiveImmunity
OpsonizationandPhagocytosis
Inflammation Lysis
C5bC6
C8
C7
C9
C9C9C9
C5bC6
C8
C7
C9
C9C9C9
C5bC5bC6C6
C8C8
C7C7
C9
C9C9C9
Phagocytes Lymphocytes
B
Continiously and non-specifically activated
C3 Terminal Pathway
C1 inhClassical Pathway
Alternative Pathway
C5, C6, C7,C8
.
C1- INH:Angioedema
CFHCD46/MCP
C3 NeFMPGN
C1q, C1r, C1s,C4,C2Auto Immune Diseases
Neisseria Infectiona HUSMPGN
Clinical diversity of complement deficiencies
Recurrent Infections
CFI
C3b Bb
C3a
C3 convertase
Overview 2010Complement abnormalities in atypical HUS
CFH-
-MCP
Factor I
-
C3
Fremeaux-Bacchi et al.J Med Genet2004
•Richards et al. PNAS 2003•Noris et al. Lancet 2003
Fremeaux-Bacchi et al, Blood, 2008
C3b Bb
C3 convertase
CFH-
-MCP-
C3
Factor B
•Warwicker et al. Kidney Int 1998
•Venables et al, Plos Med, 2006
Goicoechea de Jorge et al. PNAS 2007Thrombomodulin
Delvaeye et al : N Engl J Med. 2009
-
Dragon-Durey et al : JASN 2006
Noris et al, N Eng J Med 2009
Protéines derégulation:Facteur H,
Facteur I, MCP
Bactéries
Disparition des dépots de C3b
C3bC3bC3b
Amplification
C3bLa protection contre lesbacteries
La double fonction du complément
- - --
Facteur Bvaisseaux du sang
- --
BC3b
La protection des tissus
L’élimination des bactéries
C3b C3b
C5b
C5bC6
C8
C7
C9
C9C9C9
C5bC6
C8
C7
C9
C9C9C9
C5bC5bC6C6
C8C8
C7C7
C9
C9C9C9
OpsonisationPhagocytoseLyse
B
C5
C3convertase
Factor H : First regulatory protein of alternativepathway
Single polypeptide chain plasmaglycoprotein155 kDa400 to 600 mg/ml20 complement control proteinmodules (CCP/SCR)
Polyanionsmembranaires
1 2 3 4 72019
C3b
Binding to endothelial cellsProsser et al., J. Exp. Med. 2007
C3fFactor I
C3d
Factor I (with CFH or MCP) in control of theamplification C3bBb
C3b
FH
C3b
FH C3c
C3dg
IF
SCR 1-4 =Only site essential for the Factor I cofactor activity of Factor H
iC3b
•FI is a plasma glycoprotein and it iscomposed of two disulfide-linkedpolypeptide chains (Mr 50,000 and38,000).
•Complement factor I is a regulatoryserine protease of the complement
N
FIMAC
CD5
LDLr-1LDLr-2
1
2
3
4
CCPs
STP region
TMD
Cytoplasmic tail
C3
b/C4
bbin
ding
Facto
rI
cofactoractivity
Membrane Cofactor Protein
The MCP gene is located withinthe RCA cluster on chromosome 1with 14 exons
Widely expressed on the surfaceof almost every human cell excepterythrocytes
Binds to C3b or C4b deposited oncell and serves as a cofactor for theserine protease factor I
Target of several pathogens(receptor for measles virus)
Chr. 1
C4b
C3b C3bi
C3f
C4d
C4c
Factor I
Factor I
MCP
C3b
C4b
Factor I Factor I
Factor I Factor I
RCA
1981, Thompson et al : HUS and Factor H deficiency (1998, Pichette ;1998, Rougier)1998 (Warwicker) : Genetic studies using linkage analysis in 3 families withoutFactor H deficiency: RCA Locus; identification of heterozygous nucleotidesubstitution in the SCR 20 in one of them.
Atypical HUS associated with no evidence of Factor H deficiency
2010 Up to 100 mutations in CFH gene•Genetics screening•Homozygous and heterozygous mutations•Mutations clustering in the C-terminal domain of the protein (SCR 16-20)•The frequency of Factor H-associated HUS between 20%-30%•With or without low C3 level/ With low Factor H (quantitative CFH deficiency) orFH in the normal range (with fonctional FH deficiency)
CFH mutations in atypical HUS
Les conséquences des mutations sur lesprotéines
Mutation Heterozygote(sur un des deux ADN)
Défaut de fonctionDéfaut de production
Modification de la séquence protéique
Mutation Homozygote(sur les deux ADN)
SCR19
SCR20
C3b- - --
La concentration est normalmais
Il existe une perte desfonctions
1920
La concentration dans lesang est à environ 50% dela normale
Défaut de protection des tissus
Facteur H
Lubka Roumenina
* * *
*SCR20
Protection from the complement deposition requiresfunctional both N- and C-terminus of Factor H
GEnC provided by P.Mathieson and S.Satchell
SCR3
C3 Deposition on activated Glomerular endotheliel cells
Marseille
TGT>TCT
Cysteine en position 864 devient une Serine
Le gene du facteur H : 23 exons
1
201 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
La protéine
Mutation: modification d’ADN qui n’existe pas dans la population témoin
Mutation type I (Factor H à 50% dans le plasma)
2
CFH NormalCFHR3/CFHR1 del
CFHR4CFH
CFH CFHR3 CFHR1 CFHR4
1CFHR4CFH CFHR1
CFH/CFHR1 hybridCFHR3/CFHR1 ex 1-5 del
High homologous sequences Genomic Unequal recombination
Defect of FH functionCausative of aHUS (Venables, 2006)
Present in normal population : allele frequency 6%-8%
AMD : Protective Status (OR 0.4 (95% CI, 0.3-0.5))(Hageman, 2006; Hughes, 2006)
aHUS : Risk factor (Frequency 28%, OR 6.3)(Zipfel, 2007)
RCA Locus
CFH CFHR3 CFHR1 CFHR4
RCA and aHUS
Correlation between the anti-FHtiter and disease evolution
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
Acute phase Remission
Arb
itra
ryU
nit
s
pat ient 20
pat ient 5
pat ient 6
pat ient 19
pat ient 9
pat ient 7
pat ient 4
pat ient 1
Patient 16
Patient 14
Patient 17
Factor H antibody associated HUS
In all patients :
Non shigatoxin-related HUS
Presence of IgG anti-FH
Absence of abnormalities at thegenetic analysis of Factor H, FactorI and CD46 genes
>30 cases in 2009
>90% Association with homozygousCFHR1 deletion
Dragon-Durey et al, JASN, 2006
CFHR1del -/- risk for aHUS
1 2010 4030
N/A
N/A
N/A
OR, 95% CI
4.49
7.56
-10
442
Total cohort
No factor identified
CFH mutation
CFI mutation
MCP mutation
C3 mutation
CFB mutation
Combined mutations
Total W/O Anti-FH IgG
Anti-FH auto-antibodies
Dragon-Durey et al, J Med Genet, 2009
MCP (CD46)
1
2
3
4
Richards et al; Noris et al, 2003Fremeaux-Bacchi, 2006Caprioli et al, 2006
40 cas, 10% of patients
aHUS and regulation of AP of complement
Factor I
Frémeaux-Bacchi et al, 2004Kavanah et al, 2005Caprioli et al, 2006
20 cas, 5% of patients
C3b iC3b
Defects in proteolyticinactivation of C3b
N
FIMAC
CD5
LDLr-1LDLr-2 SP
Mutations sur Facteur B et C3la régulation devient impossible
R570W/Q
H1442D
D1093NQ1139KA1072V
TED
Incapable delier FH/MCP
5 patients documentés, 1% en France 20 patients documentés, 10%
La liaison entre C3 et leFacteur B est trop forte
Facteur B C3
From Wu J et al; Nature Immunol
The Complement dysregulation and the aHUSThe Complement dysregulation and the aHUS
Noris andRemuzzi , Engl JMed 361:1676,2009
INTRAFAMILIAL PHENOTYPE VARIABILITYeg : aHUS with CFH mutation (W 1183 R, SCR 20)
Death of uremia
at age 24
HUS at age 60recurrence anddeath after Txat age 62
Healthy at age 34heterozygous CFH mutation (W 1183 R, SCR 20)
HUS at 4 mwell under plasma exchanges at 2.6 yearsheterozygous CFH mutation
Loirat
Le SHU atypique est une maladie complexe
La mutation est un facteur de risque :la présence d’unemutation n’est pas suffisante pour développer la maladie : enmoyenne 1 membre de la famille sur 2 porteur de la mutationva être maladeIl existe d’autres partenaires
SHU=Mutation +
Les polymorphismes (CFH; MCP)
MutationEt/Ou
Terrain génétique
+ Facteur déclenchant
En 20 10
Mais pour 30 à 40% des patients aucune anomalie n’a pu être identifiée
RENAL SURVIVAL ACCORDING TO COMPLEMENTMUTATION
Caprioli et al, Blood, 2006
CFH
CFI
MCPNo mutation
Sellier-Leclerc et al, JASN, 2007
CFH
French Pediatric RegistryItalian Registry
Le laboratoire d’Immunologie del’HEGP
Marie-Agnes Dragon-Durey
Jacques Blouin, Nelly Poulain,Christine Hautreux, FrancoiseLequelec
Centre de recherche des Cordeliers
Lubka Roumenina
Christophe Hue
Caroline Blanc
Les partenaires
Prof. Atkinson`s team (USA); Prof. Goodship`s team (UK)
Dr. Halbwachs-Mecarelli`s team (France)
Le groupe dLe groupe d’é’étude des SHU en Francetude des SHU en France
Les cliniciens
Le laboratoire
Financements : PHRC nationaux (2005 et 2008), PHRC regionaux (SHFinancements : PHRC nationaux (2005 et 2008), PHRC regionaux (SHUUtypique en 2009);ANR (2008 et 2009) AIRGtypique en 2009);ANR (2008 et 2009) AIRG
Complement investigation in patientswith atypical HUS
C3, C4, Factor B:
Major (low C3 and Factor B) or moderate : (low C3 and normalFactor B) alternative pathway consumption or no
low : highly suggestive of quantitativedeficiency
FH and FI in plasmaMCP expression
Homozygousdeficiency(<1%)
Heterozygousdeficiency
(10% à 60%)
Genetic analysis of the CFH, CFIand MCPand
STECADAMST13
Mutation or PolymorphismeStudy of functional consequences
Need to be confirm with molecularbiology
andanti CFH AbGenetic analysis of the C3and Factor B
Towards new Therapeutic interventionstrategies
Under normal conditions the host is protected from complement attackby an array of complement regulatory proteins.
Mutations or polymorphisms in the complement regulators resulting inreduced levels or inefficient action dramatically enhance susceptibilityto certain diseases and in particular render the kidney more vulnerableto complement attack.
anti-C5 antibody : SOLIRIS®
(eculizumab), Alexion
paroxysmal nocturnal hemoglobinuria
Blocage formation of the C5convertase (increased risk infection)
Plasma –derived FactorH concentrate (LFB)
Targeted ComplementInhibitors (Taligen)
C3b
CR2+complement Inhibitors
C5
Conclusion (3)
n=21270%
TMA de novo after renal TrxN=2429%Lequintrec et al, Am J Transp, 2007
Help Syndrome
N=1123%Fakhouri et al, Blood, 2008
Idiopathic MPGN
(Type I, DDD, Isolated C3 deposits)N=9023%50% in association with C3NeF(Servais et al, submitted)
Atypical HUS
Clinical team in EuropeanHospital Georges Pompidou
WH Fridman
Marie-Agnes Dragon-Durey
Jacques Blouin, Nelly Poulain,Christine Hautreux
Francoise Lequelec
The research team in the CordelierResearch Center
Lubka Roumenina
Christophe Hue
Caroline Blanc
C. Sautes-Fridman
All the CliniciansAll the Clinicians
Collaborators:
Prof. Atkinson`s team (USA); Prof. Goodship`s team (UK)
Dr. Halbwachs-Mecarelli`s team (France)
AcknowledgementsAcknowledgements
Cette patiente a une histoire particulière, à savoir une insuffisance rénale aigueterminale apparue en décembre 2008 avec des lésions de MAT à la PBR. Larecherche d'ADAMTS13 montre une activité à 26% puis à 44% donc inférieure à lanormale. Le diagnostic d'un possible déficit en facteur ADAMTS13 a été retenu.Cette patiente a eu des plasmaphérèses régulières et une corticothérapie sansrécupération de la fonction rénale. Alors que cette patiente est suivie enhémodialyse, vous la voyez en vue d'une éventuelle inscription en transplantation
rénale. Quelles sont vos conclusions ?
. vous retenez le diagnostic de PTT secondaire à un déficit en ADAMTS13 et vousprogrammez les explorations en vue de la greffe rénale
. vous écartez le diagnostic de PTT secondaire à un déficit en ADAMTS13 et vousexpliquez à votre patiente la nécessité d'effectuer des explorations complémentaires
. vous demandez à votre patiente de se rendre à son laboratoire pour effectuer undosage de C3
. vous expliquez à votre patiente que sa maladie pourrait être secondaire à uneanomalie d'une des protéines de la voie alterne du complément et que desexplorations génétiques sont indispensables afin d'évaluer le risque de récidive de samaladie sur le greffon. Vous faites signer un consentement à votre patiente
. Compte tenu de son histoire clinique, une greffe familiale est contre indiquée
Un patient de 40 ans vous a été adressé pour une hématurie macroscopiquerécidivante. Ce patient a consulté à deux reprises à l’age de 3 ans et de 6 ans pourun syndrome hémolytique et uremique. Il présente une fois tous les deux ansenviron une hématurie macroscopique concomitante d’une asthénie et de signesinfectieux ORL. Quels sont les examens complémentaires à demander ?
. Vous évoquez le diagnostic de SHU atypique dans l’enfance, il n’est pas nécessaired’effectuer des explorations complémentaires
. Vous expliquez à votre patient que sa maladie dans l’enfance pourrait être secondaireune anomalie d’une des protéines de la voie alterne du complément et que desexplorations génétiques sont indispensables afin d’identifier la protéine responsable.Vous faites signer un consentement pour une étude génétique
. Vous évoquez un déficit en MCP qui est une protéine membranaire de régulation dela voie alterne du complément.
. Vous expliquez à votre patient qu’une prise de sang afin de faire quelques dosagesvont vous permettre de faire votre diagnostic
. Vous recherchez une histoire identique dans sa famille
. Vous demandez à votre patient de revenir à l’hôpital lors du prochain épisoded’hématurie afin de rechercher des arguments en faveur d’un SHU.
Depuis le 20 aout 2009 le patient (37 ans) commence à présenter un tableaud’asthénie majeure associée à une anorexie et un amaigrissement rapide sansplainte fonctionnelle particulière à l’exception d’une diarrhée depuis 5 jours. Ilconsulte son médecin traitant qui fait réaliser un bilan biologique mettant enévidence une thrombopénie à 46 000 plaquettes, une anémie et une créatinine à 900µmol/L.
Le patient est adresse aux urgences le 28 août pour la prise en charge d’une MAT. Lepatient est traité par douze échanges plasmatiques (quotidiens puis 1j sur 2 puis unjour sur quatre) et huit séances d’hémodialyse. On note une amélioration deschiffres de creatininemie permettant l’interruption des séances d’hémodialyse etune amélioration des stigmate d’hémolyse.
Il est décidé d’interrompre les séances d’échanges plasmatiques en raison del’absence de stigmates d’hémolyse (LDH normal mais persistance de schizocytes) etau vu de l’absence de lésions évolutives à la PBR.
Lors de son hospitalisation un bilan à la recherche d’une étiologie a été effectuée.Voici les resultats :
La recherche de verotoxine est revenue négative. Le dosage de l’ADAMST13 est enattente. Aucun argument pour une autre pathologie. Le complément CH50, C3, C4Facteur H, Facteur I est normal. La recherche d’Ac anti Facteur H est négative(31/08/2007). Le patient sort le 5 octobre avec une IRC séquellaire avec un DFG à 21ml/mn. Que faire ?
. Vous écartez l’hypothèse d’un SHU atypique secondaire à un déficit en protéine ducomplément car les résultats sont normaux.
. Vous contactez le laboratoire : l’ADAMST 13 est à 40% vous écarter le diagnostic dePTT secondaire à un déficit en ADAMST13
. Vous retenez le diagnostic de SHU typique car votre patient à présenté une diarrhéedans les jours précédents sa maladie.
. Vous retenez le diagnostic de SHU atypique car le dosage d’ADAMST13 est normal, larecherche de verotoxine est négative, vous n’avez retrouvé aucun argument en faveurd’une MAT secondaire. Vous contactez le Dr Fremeaux-Bacchi afin de compléter lesexplorations
. Vous évoquez le risque de récidive, devez vous modifier le traitement ?