Landry L. Tsoumtsa Meda, Luce Landraud, Serena Petracchini, Stéphane Descorps-Declere, Emeline Perthame, Marie-Anne Nahori, Laura Ramirez Finn, Molly A. Ingersoll, Rafael Patiño-Navarrete, Philippe Glaser, Richard Bonnet, Olivier Dussurget, Erick Denamur, Amel Mettouchi, Emmanuel Lemichez, Vougny, Marie-Christine, Integrative Biology of Emerging Infectious Diseases - - IBEID2010 - ANR-10-LABX-0062 - LABX - VALID, Institut Convergences pour l'étude de l'Emergence des Pathologies au Travers des Individus et des populatiONs - - INCEPTION2016 - ANR-16-CONV-0005 - CONV - VALID, Identification de biomarqueurs sanguins prédictifs des infections uriniaires récidivantes et développement d'immunothérapies préventives personnalisées - - PredictUTI2017 - ANR-17-CE17-0014 - AAPG2017 - VALID, Colonisation des tissus et resevoirs infectieux des ExPEC induits par CNF1, nouvelle voie thérapeutique - - ExPECtation2021 - ANR-21-CE15-0006 - AAPG2021 - VALID, Toxines bactériennes - Bacterial Toxins, Université Paris Cité (UPCité)-Microbiologie Intégrative et Moléculaire (UMR6047), Institut Pasteur [Paris] (IP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pasteur [Paris] (IP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Infection, Anti-microbiens, Modélisation, Evolution (IAME (UMR_S_1137 / U1137)), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Cité (UPCité)-Université Sorbonne Paris Nord, Hôpital Louis Mourier - AP-HP [Colombes], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP), Hub Bioinformatique et Biostatistique - Bioinformatics and Biostatistics HUB, Institut Pasteur [Paris] (IP)-Université Paris Cité (UPCité), Inflammation et immunité des muqueuses - Mucosal Inflammation and Immunity, Institut Pasteur [Paris] (IP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Institut Cochin (IC UM3 (UMR 8104 / U1016)), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Institut Pasteur [Paris] (IP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Cité (UPCité), Écologie et Évolution de la Résistance aux Antibiotiques / Ecology and Evolution of Antibiotics Resistance (EERA), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Université Paris-Saclay-Université Paris Cité (UPCité)-Microbiologie Intégrative et Moléculaire (UMR6047), Microbes, Intestin, Inflammation et Susceptibilité de l'Hôte (M2iSH), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre de Recherche en Nutrition Humaine d'Auvergne (CRNH d'Auvergne)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Clermont Auvergne (UCA), Centre National de Référence de la Résistance aux Antibiotiques [CHU Clermont-Ferrand] (CNR), CHU Clermont-Ferrand, Yersinia, AP-HP - Hôpital Bichat - Claude Bernard [Paris], Fondation ARC [PJA 20191209650], Ligue Nationale contre le Cancer Subvention de Recherche Scientifique [RS20/75-63], Fondation pour la Recherche Médicale (Equipe FRM 2016, DEQ20161136698)., We thank François-Xavier WEILL for fruitful discussions. The plasmids pKOBEG and p3xFlag-CmR CNF1 wildtype were kindly provided by Jean-Marc GHIGO and Petra DERSCH, respectively., ANR-10-LABX-0062,IBEID,Integrative Biology of Emerging Infectious Diseases(2010), ANR-16-CONV-0005,INCEPTION,Institut Convergences pour l'étude de l'Emergence des Pathologies au Travers des Individus et des populatiONs(2016), ANR-17-CE17-0014,PredictUTI,Identification de biomarqueurs sanguins prédictifs des infections uriniaires récidivantes et développement d'immunothérapies préventives personnalisées(2017), and ANR-21-CE15-0006,ExPECtation,Colonisation des tissus et resevoirs infectieux des ExPEC induits par CNF1, nouvelle voie thérapeutique(2021)
Epidemiological projections point to acquisition of ever-expanding multidrug resistance (MDR) byiEscherichia coli/i, a commensal of the digestive tract and a source of urinary tract pathogens. Bioinformatics analyses of a large collection ofiE. coli/igenomes from EnteroBase, enriched in clinical isolates of worldwide origins, suggest the Cytotoxic Necrotizing Factor 1 (CNF1)-toxin encoding gene,icnf1/i, is preferentially distributed in four common sequence types (ST) encompassing the pandemiciE. coli/iMDR lineage ST131. This lineage is responsible for a majority of extraintestinal infections that escape first-line antibiotic treatment, with known enhanced capacities to colonize the gastrointestinal tract. Statistical projections based on this dataset point to a global expansion oficnf1/i-positive multidrug-resistant ST131 strains from subcladeiH/i30Rx/C2, accounting for a rising prevalence oficnf1/i-positive strains in ST131. Despite the absence of phylogeographical signals,icnf1/i-positive isolates segregated into clusters in the ST131-iH/i30Rx/C2 phylogeny, sharing a similar profile of virulence factors and the sameicnf1/iallele. The suggested dominant expansion oficnf1/i-positive strains in ST131-iH/i30Rx/C2 led us to uncover the competitive advantage conferred byicnf1/ifor gut colonization to the clinical strain EC131GY ST131-iH/i30Rx/C2 versusicnf1/i-deleted isogenic strain. Complementation experiments showed that colon tissue invasion was compromised in the absence of deamidase activity on Rho GTPases by CNF1. Hence, gut colonization factor function oficnf1/iwas confirmed for another clinical strain ST131-iH/i30Rx/C2. In addition, functional analysis of theicnf1/i-positive clinical strain EC131GY ST131-iH/i30Rx/C2 and aicnf1/i-deleted isogenic strain showed no detectable impact of the CNF1 gene on bacterial fitness and inflammation during the acute phase of bladder monoinfection. Together these data argue for an absence of role of CNF1 in virulence during UTI, while enhancing gut colonization capacities of ST131-iH/i30Rx/C2 and suggested expansion oficnf1/i-positive MDR isolates in subclade ST131-iH/i30Rx/C2.