Cancer extracellular vesicles (EVs) mainly exert pro-tumoral functions by changing the phenotypes of stromal cells to the benefit of tumor growth and metastasis. They shuttle to distant organs and fertilize pre-metastatic niches facilitating subsequent seeding by circulating tumor cells. The levels of tumor secreted EVs correlate with tumor aggressiveness, however, the link between EV secretion mechanisms and their capacity to form pre-metastatic niches remains obscure. Here, we show that GTPases of the Ral family control, through the phospholipase D1, multi-vesicular bodies homeostasis and thereby tune the biogenesis and secretion of pro-metastatic EVs. RalA and RalB promote lung metastasis in a syngeneic mouse model. Importantly, EVs from RalA or RalB depleted cells have limited organotropic capacities in vivo and, as a consequence, are less efficient in promoting lung metastasis. RalA or RalB modulate the EV levels of the adhesion molecule MCAM/CD146, which mediates lung colonization. Finally, RalA and RalB, but also MCAM/CD146, are factors of poor prognosis in human breast cancer patients. Altogether, our study identifies Ral GTPases as central molecules linking the mechanisms of EVs secretion, cargo loading to their capacity to disseminate and induce pre-metastatic niches.

Tumor progression and metastatic dissemination are driven by cell-intrinsic and biomechanical cues that favor the growth of life-threatening secondary tumors. We recently identified prometastatic vascular regions with blood flow profiles that are permissive for the arrest of circulating tumor cells. We have further established that such flow profiles also control endothelial remodeling, which favors extravasation of arrested CTCs. Yet, how shear forces control endothelial remodeling is unknown. In the present work, we aimed at dissecting the cellular and molecular mechanisms driving blood flow-dependent endothelial remodeling. Transcriptomic analysis revealed that blood flow modulated several signaling pathways in endothelial cells. More specifically, we observed that VEGFR signaling was significantly enhanced. Using a combination of in vitro microfluidics and intravital imaging in zebrafish embryos, we now demonstrate that the early flow-driven endothelial response can be prevented with sunitinib, a pan-inhibitor of VEGFR signaling. Embryos treated with sunitinib displayed reduced endothelial remodeling and subsequent metastatic extravasation. These results confirm the importance of endothelial remodeling as a driving force of CTC extravasation and metastatic dissemination. Furthermore, the present work suggests that therapies targeting endothelial remodeling might be a relevant clinical strategy in order to impede metastatic progression. Highlights - Flow profiles that are permissive for metastasis stimulate the VEGFR pathway - Flow-dependent VEGFR signaling favors extravasation of CTCs through endothelial remodeling - Inhibition of VEGFR signaling suppresses early flow-driven endothelial response

Emerging evidences suggest that both function and position of organelles are pivotal for tumor cell dissemination. Among them, lysosomes stand out as they integrate metabolic sensing with gene regulation and secretion of proteases. Yet, how the function of lysosomes is linked to their position and how this controls metastatic progression remains elusive. Here, we analyzed lysosome subcellular distribution in micropatterned patient-derived melanoma cells and found that lysosome spreading scales with their aggressiveness. Peripheral lysosomes promote invadopodia-based matrix degradation and invasion of melanoma cells which is directly linked to their lysosomal and cell transcriptional programs. When controlling lysosomal positioning using chemo-genetical heterodimerization in melanoma cells, we demonstrated that perinuclear clustering impairs lysosomal secretion, matrix degradation and invasion. Impairing lysosomal spreading in a zebrafish metastasis model significantly reduces invasive outgrowth. Our study provides a mechanistic demonstration that lysosomal positioning controls cell invasion, illustrating the importance of organelle adaptation in carcinogenesis.

Extracellular vesicles released by tumors (tEVs) disseminate via circulatory networks and promote microenvironmental changes in distant organs favoring metastatic seeding. Despite their abundance in the bloodstream, how hemodynamics affect the function of circulating tEVs remains unsolved. We experimentally tuned flow profiles in vitro (microfluidics) and in vivo (zebrafish) and demonstrated that efficient uptake of tEVs occurs in endothelial cells subjected to capillary-like hemodynamics. Such flow profiles partially reroute internalized tEVs towards non-acidic and non-degradative Rab14-positive endosomes, at the expense of lysosomes, suggesting that endothelial mechanosensing diverts tEVs from degradation. Subsequently, tEVs promote the expression of pro-angiogenic transcription factors in flow-stimulated endothelial cells and favor vessel sprouting in zebrafish. Altogether, we demonstrate that capillary-like flow profiles potentiate the pro-tumoral function of circulating tEVs by promoting their uptake and rerouting their trafficking. We propose that tEVs contribute to pre-metastatic niche formation by exploiting endothelial mechanosensing in specific vascular regions with permissive hemodynamics.

Summary: HLA*PRG:LA implements a new graph alignment model for HLA type inference, based on the projection of linear alignments onto a variation graph. It enables accurate HLA type inference from whole-genome (99% accuracy) and whole-exome (93% accuracy) Illumina data; from long-read Oxford Nanopore and Pacific Biosciences data (98% accuracy for whole-genome and targeted data); and from genome assemblies. Computational requirements for a typical sample vary between 0.7 and 14 CPU hours per sample. Availability and Implementation: HLA*PRG:LA is implemented in C++ and Perl and freely available from https://github.com/DiltheyLab/HLA-PRG-LA (GPL v3). Contact: alexander.dilthey@med.uni-duesseldorf.de Supplementary information: Supplementary data are available online.

Background:

 Systemic lupus erythematosus (SLE) affects mainly women of child-bearing age, and is associated with worse pregnancy and disease outcomes during pregnancy. Physiologically, pregnancy is associated with an immunotolerance state, and in other rheumatic diseases such as rheumatoid arthritis (RA) pregnancy is associated with a lower disease activity. The molecular mechanisms underlying immune differences between healthy, RA and SLE pregnancies are largely unknown. 

Objectives:

 To prospectively study the circulating monocyte mRNA and miRNA from healthy, RA and SLE women before, during and immediately after pregnancy. 

Methods:

 Patients with RA or SLE and age-matched controls were included in the study. EDTA-anticoagulated blood was drawn within 3 months before pregnancy, at the time of positive pregnancy test, month 3 and 6 of pregnancy, during delivery and 1 month and 3 of post-partum. Monocytes were sorted using CD14 magnetic sorting (Miltenyi). Total RNAs were extracted with a commercial kit (Qiagen) and the transcriptome obtained using paired-end sequencing with a new generation sequencer SOLID 5500 (Life technologies). Sequencing data was processed using the nf-core/rnaseq pipeline, version 3.10.1. Within this pipeline, STAR was used for sequence alignment, while Salmon was used for RNA quantification, resulting in an expression matrix. For miRNAs, mirdeep2 was used to generate the expression matrix. In subsequent steps, DESeq2 was used to study differential expression. For each condition (SLE, RA or control), visits in chronological order were considered as a continuous variable on which transcriptional patterns were explored. In addition, the patient ID was used as a covariate to control for individual variability in gene expression profiles. For enrichment analyses and regulator predictions, Ingenuity Pathway Analysis (IPA) software was used to decipher the expression variations observed. To link miRNAs and downstream mRNA targets, a correlation analysis was performed between mRNA and miRNA signal of the same patients. A miRNA was predicted to negatively regulate a mRNA if it was negatively correlated with that transcript across samples, and predicted as such by miRTarBase. 

Results:

 Six patients with SLE, four with RA and five healthy donors were included. During the progression of RA pregnancies, the pathway enrichments highly correlated with the ones from healthy pregnancies (r = 0.82, p = 3.28 x10^-6, Figure 1A). Conversely, the enrichments from SLE pregnancies did not correlate with healthy ones (r = 0.02, p = 0.94, Figure 1B), suggesting that SLE pregnancies have a distinct transcriptomic signature. Using pathway analysis we identified a downregulation of the interferon gamma, interleukin 1 and CD40L/CD40 pathways in both healthy and RA pregnancies during the progression of pregnancy. During SLE pregnancies, we identified an upregulation of pathways of interferon gamma, Interleukins 1, 6 and 8 and Tumor Necrosis factor. The upregulation of these inflammatory pathways remained significant after excluding visits with a clinical flare. In contrast to healthy donors and RA patients, SLE patients were characterized by a significant downregulation of miRNAs 106a-5p and 148b-5p (adjusted p-value < 0.05) predicted to control cytokine-mediated signaling pathway and neutrophils activation/degranulation (adjusted p-values < 0.001 and < 0.01, respectively). 

Conclusion:

 We identify that SLE pregnancies have a distinct monocyte transcriptomic signature which differs from healthy and RA pregnancies, that accompany increased risk of disease flares and adverse pregnancy events. Furthermore, our data suggest that miRNA may participate to this pro-inflammatory signature, which opens the way for a better understanding of SLE pregnancy and the development of biomarkers of adverse pregnancy events. 

REFERENCES:

 NIL. 

Acknowledgements:

 This project was founded by the l'ANR PRCI "SPIRALE" and by l'ITI Transplantex. The DRCI of the HUS for promoting the study. MS is supported by ATIP-AVENIR, INSERM, Fondation Bettencourt-Schueller, FOREUM Early Career Grant and Fondation Arthritis. 

Disclosure of Interests:

 Eloi Schmauch: None declared, Philippe Georgel: None declared, Raphael Carapito: None declared, Angélique Pichot: None declared, Ghada Alsaleh: None declared, Nicodème Paul: None declared, Anne Molitor: None declared, Catherine Mutter: None declared, Jacques-Eric Gottenberg: None declared, Renaud Felten: None declared, Séiamak Bahram: None declared, Jean SIBILIA: None declared, Marc SCHERLINGER Amgen, AstraZeneca, Biogen, BMS, Fresenius Kabi, Galapagos, GSK, Nordic Pharma, Novartis, Sandoz., Amgen, AstraZeneca, Biogen, BMS, Fresenius Kabi, Galapagos, GSK, Nordic Pharma, Novartis, Sandoz.

Targeting the immune system with nanoparticles (NPs) to deliver immunomodulatory molecules emerged as a solution to address intra-tumoral immunosuppression and enhance therapeutic response. While the potential of nanoimmunotherapies in reactivating immune cells has been evaluated in several preclinical studies, the impact of drug-free nanomaterials on the immune system remains unknown. Here, we characterize the molecular and functional response of human NK cells and pan T cells to a selection of five NPs that are commonly used in biomedical applications. After a pre-screen to evaluate the toxicity of these nanomaterials on immune cells, we selected ultrasmall silica-based gadolinium (Si-Gd) NPs and poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) NPs for further investigation. Bulk RNA-sequencing and flow cytometry analysis showcase that PLGA NPs trigger a transcriptional priming towards activation in NK and pan T cells. While PLGA NPs improved NK cells anti-tumoral functions in cytokines-deprived environment, Si-Gd NPs significantly impaired T cells activation as well as functional responses to a polyclonal antigenic stimulation. Altogether, we identified PLGAs NPs as suitable and promising candidates for further targeting approaches aiming to reactivate the immune system of cancer patients.

Macroautophagy (often-named autophagy), a catabolic process involving autophagy-related (Atg) genes, prevents the accumulation of harmful cytoplasmic components and mobilizes energy reserves in long-lived and self-renewing cells. Autophagy deficiency affects antigen presentation in conventional dendritic cells (DCs) without impacting their survival. However, previous studies did not address epidermal Langerhans cells (LCs). Here, we demonstrate that deletion of either Atg5 or Atg7 in LCs leads to their gradual depletion. ATG5-deficient LCs showed metabolic dysregulation and accumulated neutral lipids. Despite increased mitochondrial respiratory capacity, they were unable to process lipids, eventually leading them to ferroptosis. Finally, metabolically impaired LCs upregulated proinflammatory transcripts and showed decreased expression of neuronal interaction receptors. Altogether, autophagy represents a critical regulator of lipid storage and metabolism in LCs, allowing their maintenance in the epidermis.