Differential stress responsiveness determines intraspecies virulence heterogeneity and host adaptation in Listeria monocytogenes
Lukas Hafner
(1)
,
Enzo Gadin
(1)
,
Lei Huang
(1)
,
Arthur Frouin
(2)
,
Fabien Laporte
(2)
,
Charlotte Gaultier
(1)
,
Afonso Vieira
(1)
,
Claire Maudet
(1)
,
Hugo Varet
(3)
,
Alexandra Moura
(1, 4)
,
Hélène Bracq-Dieye
(4)
,
Nathalie Tessaud-Rita
(4)
,
Mylène Maury
(1, 4)
,
Melody Dazas
(1)
,
Rachel Legendre
(3)
,
Pauline Gastineau
(1)
,
Yu-Huan Tsai
(1)
,
Jean-Yves Coppée
(5, 6)
,
Caroline Charlier
(1, 4, 7, 8)
,
Etienne Patin
(9)
,
Rayan Chikhi
(10)
,
Eduardo Rocha
(11, 12)
,
Alexandre Leclercq
(4, 13)
,
Olivier Disson
(1)
,
Hugues Aschard
(2)
,
Marc Lecuit
(1, 4, 13, 7, 8)
1
Biologie des Infections - Biology of Infection
2 Génétique Statistique - Statistical Genetics
3 Hub Bioinformatique et Biostatistique - Bioinformatics and Biostatistics HUB
4 CNR - Centre National de Référence Listeria - National Reference Center Listeria
5 PF2 - Transcriptome et Epigénome
6 Biomics (plateforme technologique)
7 Service des Maladies infectieuses et tropicales [CHU Necker]
8 Imagine - U1163 - Imagine - Institut des maladies génétiques (IHU)
9 Génétique Evolutive Humaine - Human Evolutionary Genetics
10 Algorithmes pour les séquences biologiques - Sequence Bioinformatics
11 Génomique évolutive des Microbes / Microbial Evolutionary Genomics
12 UMR 3525 - Génétique des génomes - Genetics of Genomes
13 CC-OMS / WHO-CC - Centre collaborateur de l'OMS Listeria / WHO Collaborating Centre Listeria
2 Génétique Statistique - Statistical Genetics
3 Hub Bioinformatique et Biostatistique - Bioinformatics and Biostatistics HUB
4 CNR - Centre National de Référence Listeria - National Reference Center Listeria
5 PF2 - Transcriptome et Epigénome
6 Biomics (plateforme technologique)
7 Service des Maladies infectieuses et tropicales [CHU Necker]
8 Imagine - U1163 - Imagine - Institut des maladies génétiques (IHU)
9 Génétique Evolutive Humaine - Human Evolutionary Genetics
10 Algorithmes pour les séquences biologiques - Sequence Bioinformatics
11 Génomique évolutive des Microbes / Microbial Evolutionary Genomics
12 UMR 3525 - Génétique des génomes - Genetics of Genomes
13 CC-OMS / WHO-CC - Centre collaborateur de l'OMS Listeria / WHO Collaborating Centre Listeria
Lukas Hafner
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1449476
- ORCID : 0000-0001-6380-627X
Enzo Gadin
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1449477
- ORCID : 0009-0007-0675-8815
Fabien Laporte
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1229642
- ORCID : 0000-0003-2509-3293
Claire Maudet
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1449478
- ORCID : 0000-0001-8856-0819
Hugo Varet
- Fonction : Auteur
- PersonId : 184345
- IdHAL : hugo-varet
- ORCID : 0000-0003-3980-4463
- IdRef : 253118867
Alexandra Moura
- Fonction : Auteur
- PersonId : 176141
- IdHAL : alexandra-moura
Melody Dazas
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1449479
- ORCID : 0000-0001-7319-3809
Pauline Gastineau
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1370329
- ORCID : 0000-0001-6579-2756
Yu-Huan Tsai
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1449480
- ORCID : 0000-0002-1374-2359
Etienne Patin
- Fonction : Auteur
- PersonId : 179015
- IdHAL : etienne-patin
- ORCID : 0000-0002-9911-4459
- IdRef : 132614553
Rayan Chikhi
- Fonction : Auteur
- PersonId : 14839
- IdHAL : rayan-chikhi
- ORCID : 0000-0003-1099-8735
- IdRef : 16546769X
Eduardo Rocha
- Fonction : Auteur
- PersonId : 184966
- IdHAL : epcrocha
- ORCID : 0000-0001-7704-822X
- IdRef : 066829178
Alexandre Leclercq
- Fonction : Auteur
- PersonId : 734769
- IdHAL : alexandre-leclercq
- ORCID : 0000-0003-3778-7313
Hugues Aschard
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1071662
- ORCID : 0000-0002-7554-6783
- IdRef : 139628924
Marc Lecuit
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- Fonction : Auteur correspondant
- PersonId : 756321
- ORCID : 0000-0002-4491-1063
- IdRef : 060744529
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Résumé
Microbial pathogenesis is mediated by the expression of virulence genes. However, as microbes with identical virulence gene content can differ in their pathogenic potential, other virulence determinants must be involved. Here, by combining comparative genomics and transcriptomics of a large collection of isolates of the model pathogen Listeria monocytogenes, time-lapse microscopy, in vitro evolution and in vivo experiments, we show that the individual stress responsiveness of L. monocytogenes isolates determines their respective levels of virulence in vivo and reflects their degree of host adaptation. The transcriptional signature that accounts for the heterogeneity in the virulence of L. monocytogenes species is mediated by the stress response regulator SigB and driven by differential stress responsiveness. The tuning of SigB pathway responsiveness is polygenic and influenced by multiple, individually rare gene variations. This study reveals an overarching determinant of microbial virulence, challenging the paradigm of accessory virulence gene content as the major determinant of intraspecies virulence heterogeneity.