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Simple Summary Lymphedema is a life-long disease that affects a large number of patients treated for breast-, gynecological-, and urologic cancers in Western countries. Given that hormone levels are strongly modified in these conditions, and that patients widely undergo through hormone therapy, it is tempting to speculate that hormones might be key regulators in the maintenance of lymphedema. Despite an obvious prevalence for women, the role of sex hormones and gender has been poorly investigated in this pathology. This review aims to decipher how sex hormones interact with lymphatic vessels and whether hormone therapy could participate in lymphedema development. Abstract Lymphedema is a disorder of the lymphatic vascular system characterized by impaired lymphatic return resulting in swelling of the extremities and accumulation of undrained interstitial fluid/lymph that results in fibrosis and adipose tissue deposition in the limb. Whereas it is clearly established that primary lymphedema is sex-linked with an average ratio of one male for three females, the role of female hormones, in particular estrogens, has been poorly explored. In addition, secondary lymphedema in Western countries affects mainly women who developed the pathology after breast cancer and undergo through hormone therapy up to five years after cancer surgery. Although lymphadenectomy is identified as a trigger factor, the effect of co-morbidities associated to lymphedema remains elusive, in particular, estrogen receptor antagonists or aromatase inhibitors. In addition, the role of sex hormones and gender has been poorly investigated in the etiology of the pathology. Therefore, this review aims to recapitulate the effect of sex hormones on the physiology of the lymphatic system and to investigate whetherhormone therapy could promote a lymphatic dysfunction leading to lymphedema.

Tumor lymphangiogenesis promotes lymph node metastasis using two mechanisms consisting of lymphatic vessels proliferation and dilatation to facilitate tumor spread. Lymphangiogenesis is mainly promoted by two growth factors: the vascular endothelial growth factor C and D. My PhD was focused on the molecular regulations inducing a tumoral over-expression of these two factors during stress. I demonstrated that hypoxia reduced VEGF-C transcription and cap-dependent translation while activating an Internal Ribosome Entry Site (IRES)-dependent mechanism of translation. This upregulation of VEGF-C in hypoxia is independent of HIF-1a; and stimulates lymphangiogenesis in tumors and lymph nodes and contribute to lymphatic metastasis. Then, I have discovered that VEGF-D had an IRES selectively activated by heat shock. VEGF-D IRES is regulated by a subcellular relocalization of an ITAF, the nucleolin. This molecular process is reversed by non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAID) that decrease VEGF-D IRES translation initiation by targeting the nucleolin. Finally, I worked on secondary lymphedema, a pathology that is characterized by a disruption of the lymphatic network where lymphangiogenesis thus need to be restored. In this condition, I have evaluated the impact of hormone therapy, the main treatment for breast cancer, on the regulation of lymphangiogenic factors. I found that estradiol stimulates the expression of VEGF-C and-D contrary to the hormone therapy that inhibits VEGF-C and -D and thus mediates a disruption of the lymphatic endothelium. Taken together, my PhD projects have allowed me to study the regulations of VEGF-C and -D in pathologies mediated either by an excessive or an insufficient lymphangiogenesis., Le système lymphatique a pour rôle principal de drainer les fluides tissulaires et de participer à la surveillance immune. La lymphangiogenèse est principalement activée par deux facteurs : les vascular endothelial growth factors-C et -D (VEGF-C et VEGF-D). Ces facteurs participent à la progression métastatique à la fois en stimulant la prolifération des vaisseaux lymphatiques dans la tumeur et en périphérie et en provoquant la dilatation des vaisseaux collecteurs facilitant ainsi le passage des cellules tumorales de la tumeur primaire aux ganglions lymphatiques. Lors de son développement, une tumeur est soumise à de nombreux stress cellulaires tels que l'hypoxie, l'inflammation ou la déprivation en nutriments. Ma thèse a donc été consacrée à l'analyse des régulations moléculaires permettant une surexpression des facteurs lymphangiogéniques en condition de stress cellulaire. Lors d'un premier projet de recherche j'ai démontré que l'hypoxie réduit la transcription de VEGF-C ainsi que sa traduction coiffe-dépendante mais activait une traduction médiée par un site interne d'entrée du ribosome (IRES). De plus, cette activation de la synthèse de VEGF-C en hypoxie est indépendante de HIF-1a et stimule la lymphangiogenèse dans les tumeurs ainsi que dans les ganglions lymphatiques participant ainsi à la dissémination tumorale. Dans un second temps, j'ai démontré que le VEGF-D possédait lui aussi un IRES activé par un choc thermique. L'activité de l'IRES du VEGF-D est régulée par la localisation subcellulaire d'un facteur trans-activateur de l'IRES (ITAF) : la nucléoline. Cette protéine est exportée du noyau vers le cytoplasme lors d'un choc thermique. Ce processus est inhibé par un traitement avec un anti-inflammatoire non stéroïdien ce qui supprime l'activation de la traduction IRES dépendante du VEGF-D. Enfin lors d'un troisième projet, j'ai travaillé sur le lymphœdème secondaire, une pathologie caractérisée par une destruction du système lymphatique où la lymphangiogenèse doit être stimulée. J'ai évalué l'impact de l'hormonothérapie, principal traitement du cancer du sein, sur l'expression du VEGF-C et -D. J'ai démontré que l'estradiol stimulait l'expression de ces facteurs alors que l'hormonothérapie diminue leur synthèse et provoque une destruction de l'endothélium lymphatique. En conclusion, mes trois projets de thèse m'ont permis d'étudier les régulations moléculaires des deux facteurs lymphangiogéniques principaux dans des pathologies provoquées par une lymphangiogenèse excessive ou insuffisante.

Tumor lymphangiogenesis promotes lymph node metastasis using two mechanisms consisting of lymphatic vessels proliferation and dilatation to facilitate tumor spread. Lymphangiogenesis is mainly promoted by two growth factors: the vascular endothelial growth factor C and D. My PhD was focused on the molecular regulations inducing a tumoral over-expression of these two factors during stress. I demonstrated that hypoxia reduced VEGF-C transcription and cap-dependent translation while activating an Internal Ribosome Entry Site (IRES)-dependent mechanism of translation. This upregulation of VEGF-C in hypoxia is independent of HIF-1a; and stimulates lymphangiogenesis in tumors and lymph nodes and contribute to lymphatic metastasis. Then, I have discovered that VEGF-D had an IRES selectively activated by heat shock. VEGF-D IRES is regulated by a subcellular relocalization of an ITAF, the nucleolin. This molecular process is reversed by non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAID) that decrease VEGF-D IRES translation initiation by targeting the nucleolin. Finally, I worked on secondary lymphedema, a pathology that is characterized by a disruption of the lymphatic network where lymphangiogenesis thus need to be restored. In this condition, I have evaluated the impact of hormone therapy, the main treatment for breast cancer, on the regulation of lymphangiogenic factors. I found that estradiol stimulates the expression of VEGF-C and-D contrary to the hormone therapy that inhibits VEGF-C and -D and thus mediates a disruption of the lymphatic endothelium. Taken together, my PhD projects have allowed me to study the regulations of VEGF-C and -D in pathologies mediated either by an excessive or an insufficient lymphangiogenesis.; Le système lymphatique a pour rôle principal de drainer les fluides tissulaires et de participer à la surveillance immune. La lymphangiogenèse est principalement activée par deux facteurs : les vascular endothelial growth factors-C et -D (VEGF-C et VEGF-D). Ces facteurs participent à la progression métastatique à la fois en stimulant la prolifération des vaisseaux lymphatiques dans la tumeur et en périphérie et en provoquant la dilatation des vaisseaux collecteurs facilitant ainsi le passage des cellules tumorales de la tumeur primaire aux ganglions lymphatiques. Lors de son développement, une tumeur est soumise à de nombreux stress cellulaires tels que l'hypoxie, l'inflammation ou la déprivation en nutriments. Ma thèse a donc été consacrée à l'analyse des régulations moléculaires permettant une surexpression des facteurs lymphangiogéniques en condition de stress cellulaire. Lors d'un premier projet de recherche j'ai démontré que l'hypoxie réduit la transcription de VEGF-C ainsi que sa traduction coiffe-dépendante mais activait une traduction médiée par un site interne d'entrée du ribosome (IRES). De plus, cette activation de la synthèse de VEGF-C en hypoxie est indépendante de HIF-1a et stimule la lymphangiogenèse dans les tumeurs ainsi que dans les ganglions lymphatiques participant ainsi à la dissémination tumorale. Dans un second temps, j'ai démontré que le VEGF-D possédait lui aussi un IRES activé par un choc thermique. L'activité de l'IRES du VEGF-D est régulée par la localisation subcellulaire d'un facteur trans-activateur de l'IRES (ITAF) : la nucléoline. Cette protéine est exportée du noyau vers le cytoplasme lors d'un choc thermique. Ce processus est inhibé par un traitement avec un anti-inflammatoire non stéroïdien ce qui supprime l'activation de la traduction IRES dépendante du VEGF-D. Enfin lors d'un troisième projet, j'ai travaillé sur le lymphœdème secondaire, une pathologie caractérisée par une destruction du système lymphatique où la lymphangiogenèse doit être stimulée. J'ai évalué l'impact de l'hormonothérapie, principal traitement du cancer du sein, sur l'expression du VEGF-C et -D. J'ai démontré que l'estradiol stimulait l'expression de ces facteurs alors que l'hormonothérapie diminue leur synthèse et provoque une destruction de l'endothélium lymphatique. En conclusion, mes trois projets de thèse m'ont permis d'étudier les régulations moléculaires des deux facteurs lymphangiogéniques principaux dans des pathologies provoquées par une lymphangiogenèse excessive ou insuffisante.

National audience; La détection précoce et non invasive de mélanome constitue un challenge important pour cette pathologie à faible pronostic vital. Dans cette optique, l'équipe MH2F du LAAS-CNRS spécialisée dans le développement de solutions d'analyse cellulaires à base d'ondes radiofréquences s'est associée à l'équipe du Dr. Garmy-Susini de l'I2MC, spécialisée en cancérologie et notamment sur les problématiques de vascularisation de tumeur afin de proposer une nouvelle technique d'analyse basée sur l'utilisation d'ondes radiofréquences en vue d'une détection précoce non-invasive du mélanome. Les ondes radiofréquences sont en effet activement étudiées comme solution alternative non ionisante d'imagerie pour le cancer du sein notamment. L'équipe MH2F a donc développé un instrument et une méthodologie associée fondés sur l'interaction des micro-ondes avec des tissus afin d'obtenir des informations sur les tissus d'intérêt, et plus particulièrement leur teneur en ions et en eau (mais la technique ne se limite pas à ces propriétés). L'appareil est constitué d'un analyseur micro-onde et d'une sonde miniature radiofréquence qui permet d'appliquer localement une onde électromagnétique de faible puissance (et donc non invasive) à travers le tissu/cellules. Dans un premier temps, des mesures radiofréquences in vitro de broyats de tumeur et peau saine dans des capteurs radiofréquences microfluidiques ont été réalisées et ont permis de montrer une discrimination diélectrique significative entre les deux types de broyats. Des investigations in vivo sur souris inoculées par le mélanome (type B16) ont confirmé les précédents résultats observés in vitro. Ces premiers résultats sont encourageants et offrent des perspectives non seulement pour une détection non invasive et rapide de mélanome mais aussi pour l'analyse rapide et quantitative de maladies cutanées impliquant des modifications d'hydratation importante comme le lymphoedème par exemple.

International audience

Simple Summary In cancer, the lymphatic system is hijacked by tumor cells that escape from primary tumor and metastasize to the sentinel lymph nodes. Tumor lymphangiogenesis is stimulated by the vascular endothelial growth factors-C (VEGFC) after binding to its receptor VEGFR-3. However, how VEGFC cooperates with other molecules to promote lymphatic neovessel growth has not been fully determined. Here, we showed that tumor lymphangiogenesis developed in tumoral lesions and in their surrounding adipose tissue (AT). Interestingly, lymphatic vessel density correlated with an increase in circulating free fatty acids (FFA) in the lymph from tumor-bearing mice. We showed that adipocyte-released FFA are uploaded by lymphatic endothelial cells (LEC) to stimulate their sprouting. Lipidomic analysis identified the monounsaturated oleic acid (OA) as the major circulating FFA in the lymph in a tumoral context. OA transporters FATP-3, -6 and CD36 were only upregulated on LEC in the presence of VEGFC showing a collaborative effect of these molecules. OA released from adipocytes is taken up by LECs to stimulate the fatty acid β-oxidation, leading to increased adipose tissue lymphangiogenesis. Our results provide new insights on the dialogue between tumors and adipocytes via the lymphatic system and identify a key role for adipocyte-derived FFA in the promotion of lymphangiogenesis, revealing novel therapeutic opportunities for inhibitors of lymphangiogenesis in cancer. Abstract In cancer, the lymphatic system is hijacked by tumor cells that escape from primary tumor and metastasize to the sentinel lymph nodes. Tumor lymphangiogenesis is stimulated by the vascular endothelial growth factors-C (VEGFC) after binding to its receptor VEGFR-3. However, how VEGFC cooperates with other molecules to promote lymphatics growth has not been fully determined. We showed that lymphangiogenesis developed in tumoral lesions and in surrounding adipose tissue (AT). Interestingly, lymphatic vessel density correlated with an increase in circulating free fatty acids (FFA) in the lymph from tumor-bearing mice. We showed that adipocyte-released FFA are uploaded by lymphatic endothelial cells (LEC) to stimulate their sprouting. Lipidomic analysis identified the monounsaturated oleic acid (OA) as the major circulating FFA in the lymph in a tumoral context. OA transporters FATP-3, -6 and CD36 were only upregulated on LEC in the presence of VEGFC showing a collaborative effect of these molecules. OA stimulates fatty acid β-oxidation in LECs, leading to increased AT lymphangiogenesis. Our results provide new insights on the dialogue between tumors and adipocytes via the lymphatic system and identify a key role for adipocyte-derived FFA in the promotion of lymphangiogenesis, revealing novel therapeutic opportunities for inhibitors of lymphangiogenesis in cancer.