In hemolytic diseases, such as sickle cell disease (SCD), intravascular hemolysis results in the release of hemoglobin, heme, and heme-loaded membrane microvesicles in the bloodstream. Intravascular hemolysis is thus associated with inflammation and organ injury. Complement system can be activated by heme in vitro. We investigated the mechanisms by which hemolysis and red blood cell (RBC) degradation products trigger complement activation in vivo. In kidney biopsies of SCD nephropathy patients and a mouse model with SCD, we detected tissue deposits of complement C3 and C5b-9. Moreover, drug-induced intravascular hemolysis or injection of heme or hemoglobin in mice triggered C3 deposition, primarily in kidneys. Renal injury markers (Kim-1, NGAL) were attenuated in C3 ^–/– hemolytic mice. RBC degradation products, such as heme-loaded microvesicles and heme, induced alternative and terminal complement pathway activation in sera and on endothelial surfaces, in contrast to hemoglobin. Heme triggered rapid P selectin, C3aR, and C5aR expression and downregulated CD46 on endothelial cells. Importantly , complement deposition was attenuated in vivo and in vitro by heme scavenger hemopexin. In conclusion, we demonstrate that intravascular hemolysis triggers complement activation in vivo, encouraging further studies on its role in SCD nephropathy. Conversely, heme inhibition using hemopexin may provide a novel therapeutic opportunity to limit complement activation in hemolytic diseases.

Introduction: L’insuffisance rénale aiguë (IRA) qui complique fréquemment la rhabdomyolyse, sans traitement spécifique, entraîne une lourde morbi-mortalité en réanimation. L’IRA induite par la rhabdomyolyse (IRAAR) était classiquement considérée comme l’association d’une vasoconstriction rénale, d’une toxicité et obstruction tubulaire par la myoglobine. Plus récemment, un rôle de l’inflammation et notamment des macrophages a été proposé. Description: Notre objectif était d’évaluer le rôle du complément dans l’IRAAR chez les patients et dans un modèle murin de rhabdomyolyse induite par glycérol. Méthodes: Nous avons réalisé chez des patients présentant une IRAAR, l’étude de biomarqueurs histologiques (n = 10) par immunohistochimie et immunofluorescence, plasmatiques (n = 10) et urinaires (n = 15) par ELISA et Western Blot du complément. Chez les souris WT-GLY nous avons étudié à 24 h, la fonction et l’histologie rénale, les biomarqueurs du complément, la signature transcriptomique de l’IRAAR par RNAseq, les paramètres d’inflammation rénale par Quantigen, le profil de l’infiltrat macrophagique chez des souris Wild type ou KO pour des protéines de chaque voie d’activation du complément (facteur B, Collectine-11, C4 et C3 KO). L’injection préventive d’un inhibiteur du complément est en cours de réalisation. Résultats: Des dépôts de C3d et C5b9 sont retrouvés dans les 10 biopsies rénales d’IRAAR. Il s’agit d’une activation locale (dosage plasmatique normal mais fragments urinaires de clivage de C3, Bb C5b9s, C3a, C5a et FH). De même les souris injectées par glycérol présentaient des dépôts de C3b et une activation urinaire du complément. Les C3 -/- GLY étaient protégées des lésions rénales et présentaient une signature transcriptomique de l’IRAAR atténuée (Fig. 1). Les modèles de souris KO suggèrent l’implication de la voie des lectines – possiblement par fucosylation cellulaire excessive – et/ou alterne. Nous attendons un bénéfice thérapeutique de l’inhibition pharmacologique du complément sur la survenue d’IRAAR. Conclusion: Le complément est une potentielle cible thérapeutique dans l’IRAAR.