Lucie Combes-Soia, Jérôme Nigou, Flavie Moreau, Sébastien Déjean, Stéphanie Balor, Serge Mazères, Catherine Astarie-Dequeker, Henar Alonso, Delphine Payros, Odile Burlet-Schiltz, Alexandre Stella, Sophie Valière, Christophe Guilhot, Arnaud Volle, Olivier Bouchez, Wladimir Malaga, Institut de pharmacologie et de biologie structurale (IPBS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Mathématiques de Toulouse UMR5219 (IMT), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Génome et Transcriptome - Plateforme Génomique ( GeT-PlaGe), Plateforme Génome & Transcriptome (GET), Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), and GUILHOT, Christophe
Mycobacterium tuberculosis, the main causative agent of human tuberculosis, is transmitted from person to person via small droplets containing very few bacteria. Optimizing the chance to seed in the lungs is therefore a major adaptation to favor survival and dissemination in the human population. Here we used TnSeq to identify genes important for the early events leading to bacterial seeding in the lungs. Beside several genes encoding known virulence factors, we found three new candidates not previously described: rv0180c, rv1779c and rv1592c. We focused on the gene, rv0180c, of unknown function. First, we found that deletion of rv0180c in M. tuberculosis substantially reduced the initiation of infection in the lungs of mice. Next, we established that Rv0180c enhances entry into macrophages through the use of complement-receptor 3 (CR3), a major phagocytic receptor for M. tuberculosis. Silencing CR3 or blocking the CR3 lectin site abolished the difference in entry between the wild-type parental strain and the Δrv0180c::km mutant. However, we detected no difference in the production of both CR3-known carbohydrate ligands (glucan, arabinomannan, mannan), CR3-modulating lipids (phthiocerol dimycocerosate), or proteins in the capsule of the Δrv0180c::km mutant in comparison to the wild-type or complemented strains. By contrast, we established that Rv0180c contributes to the functionality of the bacterial cell envelope regarding resistance to toxic molecule attack and cell shape. This alteration of bacterial shape could impair the engagement of membrane receptors that M. tuberculosis uses to invade host cells, and open a new perspective on the modulation of bacterial infectivity., Author summary The epidemic efficiency of tuberculosis bacilli is determined by their capacity to transmit via aerosol. Currently, the bacterial functions that favor Mycobacterium tuberculosis seeding in the lung of naïve host remain mostly unknown. Here we implemented a genome-wide approach to identify M. tuberculosis mutants deficient for seeding and early replication in the lung of mice. In addition to genes known to encode virulence factors, we identified three genes not previously described. We used complementary approaches to characterize the phenotype of a M. tuberculosis mutant with insertion within the rv0180c gene. We found that this mutant is impaired for seeding in the lung of mice and for invasion and replication in human macrophages. In macrophages, the defect relies on a lack of engagement of CR3 receptor. Although we did not detect any difference between the wild type strain and the rv0180c mutant with regard to potential CR3-ligand, we found that the bacterial cell envelope is altered in the rv0180c mutant. Our study provides new insight into bacterial genes required for early interaction of M. tuberculosis with the host and perspective to understand the bacterial functions enhancing infectivity.