Stéphanie Blanquet-Diot, Delphine Thevenot-Sergentet, Wessam Galia, Vincent Navratil, Cindy Garnier, Françoise Leriche, Audrey Dubost, Stéphane Cruveiller, Microbiologie Environnement Digestif Santé - Clermont Auvergne (MEDIS), Université Clermont Auvergne (UCA)-INRA Clermont-Ferrand-Theix, Unité Mixte de Recherche sur le Fromage - UMR 545 (UMRF), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Université Clermont Auvergne (UCA), Laboratoire d'Ecologie Microbienne - UMR 5557 (LEM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon (ENVL)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS), Génomique métabolique (UMR 8030), Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE), Pôle Rhône-Alpin de BioInformatique [Lyon] (PRABI), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon, Unité de Recherches Animal et Fonctionnalités des Produits Animaux ( URAFPA ), Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -Université de Lorraine ( UL ), Microbiologie Environnement Digestif Santé - Clermont Auvergne ( MEDIS ), INRA Clermont-Ferrand-Theix-Université Clermont Auvergne ( UCA ), UR CALITYSS Consommateur, aliment, typique, sécurité, santé, Institut d'Enseignement Supérieur et de Recherche en Alimentation, Santé Animale, Sciences Agronomiques et de l'Environnement, Génomique métabolique ( UMR 8030 ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université d'Évry-Val-d'Essonne ( UEVE ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Ecologie microbienne ( EM ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon ( ENVL ) -Université Claude Bernard Lyon 1 ( UCBL ), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -VetAgro Sup ( VAS ), Institut des Sciences Analytiques ( ISA ), École normale supérieure - Lyon ( ENS Lyon ) -Université Claude Bernard Lyon 1 ( UCBL ), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Microbiologie Environnement Digestif Santé (MEDIS), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020]), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon (ENVL)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Unité Mixte de Recherche sur le Fromage (UMRF), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020]), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Unité Mixte de Recherche Fromagère ( UMRF ), Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire Bioinformatique Analyse Genome et Metabolisme, Université d'Evry Val d'Essonne, Rhone-Alpes Bioinformatics Center, Université Claude Bernard Lyon 1 ( UCBL ), Laboratoire Escherichia Coli, Unité Mixte de Recherche Fromagère - Clermont Auvergne ( UMRF ), Université Clermont Auvergne ( UCA ) -Institut national de la recherche agronomique [Auvergne/Rhône-Alpes] ( INRA Auvergne/Rhône-Alpes ), INRA Clermont-Ferrand-Theix-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020]), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon (ENVL), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)
Background Enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) are zoonotic agents associated with outbreaks worldwide. Growth of EHEC strains in ground beef could be inhibited by background microbiota that is present initially at levels greater than that of the pathogen E. coli. However, how the microbiota outcompetes the pathogenic bacteria is unknown. Our objective was to identify metabolic pathways of EHEC that were altered by natural microbiota in order to improve our understanding of the mechanisms controlling the growth and survival of EHECs in ground beef. Results Based on 16S metagenomics analysis, we identified the microbial community structure in our beef samples which was an essential preliminary for subtractively analyzing the gene expression of the EHEC strains. Then, we applied strand-specific RNA-seq to investigate the effects of this microbiota on the global gene expression of EHEC O2621765 and O157EDL933 strains by comparison with their behavior in beef meat without microbiota. In strain O2621765, the expression of genes connected with nitrate metabolism and nitrite detoxification, DNA repair, iron and nickel acquisition and carbohydrate metabolism, and numerous genes involved in amino acid metabolism were down-regulated. Further, the observed repression of ftsL and murF, involved respectively in building the cytokinetic ring apparatus and in synthesizing the cytoplasmic precursor of cell wall peptidoglycan, might help to explain the microbiota’s inhibitory effect on EHECs. For strain O157EDL933, the induced expression of the genes implicated in detoxification and the general stress response and the repressed expression of the peR gene, a gene negatively associated with the virulence phenotype, might be linked to the survival and virulence of O157:H7 in ground beef with microbiota. Conclusion In the present study, we show how RNA-Seq coupled with a 16S metagenomics analysis can be used to identify the effects of a complex microbial community on relevant functions of an individual microbe within it. These findings add to our understanding of the behavior of EHECs in ground beef. By measuring transcriptional responses of EHEC, we could identify putative targets which may be useful to develop new strategies to limit their shedding in ground meat thus reducing the risk of human illnesses. Electronic supplementary material The online version of this article (doi:10.1186/s12864-017-3957-2) contains supplementary material, which is available to authorized users.