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An antimicrobial peptide-resistant minor subpopulation of Photorhabdus luminescens is responsible for virulence

Authors :
Emeric Dubois
Sylvie Pagès
Anne Lanois
Julien Brillard
Maurine Bonabaud
Annabelle Mouammine
Sophie Gaudriault
Alain Givaudan
David Roche
Grégory Jubelin
Ludovic Legrand
Stéphane Cruveiller
Diversité, Génomes & Interactions Microorganismes - Insectes [Montpellier] ( DGIMI )
Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques ( UM2 ) -Université de Montpellier ( UM )
Microbiologie Environnement Digestif Santé - Clermont Auvergne ( MEDIS )
Université Clermont Auvergne ( UCA ) -INRA Clermont-Ferrand-Theix
GenomiX
Institut de Génomique Fonctionnelle
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 )
Institut de Génomique Fonctionnelle ( IGF )
Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques ( UM2 ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Université Montpellier 1 ( UM1 ) -Université de Montpellier ( UM )
Centre Interlangues - Texte, Image, Langage ( TIL )
Université de Bourgogne ( UB )
Interactions plantes-microorganismes et santé végétale
Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -Université Nice Sophia Antipolis ( UNS )
Université Côte d'Azur ( UCA ) -Université Côte d'Azur ( UCA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Sécurité et Qualité des Produits d'Origine Végétale ( SQPOV )
Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -Université d'Avignon et des Pays de Vaucluse ( UAPV )
Ecologie microbienne des insectes et interactions hôte-pathogène ( EMIP )
Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques ( UM2 )
Diversité, Génomes & Interactions Microorganismes - Insectes [Montpellier] (DGIMI)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Université de Montpellier (UM)
Microbiologie Environnement Digestif Santé - Clermont Auvergne (MEDIS)
INRA Clermont-Ferrand-Theix-Université Clermont Auvergne (UCA)
Institut de Génomique Fonctionnelle - Montpellier GenomiX (IGF MGX)
Institut de Génomique Fonctionnelle (IGF)
Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 1 (UM1)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 1 (UM1)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Analyse Bio-Informatique pour la Génomique et le Métabolisme (LABGeM)
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)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE)
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)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire des interactions plantes micro-organismes (LIPM)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
INRA 2011_1333_03 2015_1333
Microbiologie Environnement Digestif Santé (MEDIS)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-BioCampus (BCM)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Clermont Auvergne (UCA)-INRA Clermont-Ferrand-Theix
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)-Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE)
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)
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-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)
INRA Clermont-Ferrand-Theix-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 Paris-Saclay-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE)
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)
Source :
Scientific Reports, Scientific Reports, Nature Publishing Group, 2017, 7, 〈10.1038/srep43670〉, Scientific Reports, Nature Publishing Group, 2017, 7, pp.43670. ⟨10.1038/srep43670⟩, Scientific Reports, 2017, 7, pp.43670. ⟨10.1038/srep43670⟩, Scientific Reports (7), 43670. (2017)
Publication Year :
2017
Publisher :
Nature Publishing Group, 2017.

Abstract

Some of the bacterial cells in isogenic populations behave differently from others. We describe here how a new type of phenotypic heterogeneity relating to resistance to cationic antimicrobial peptides (CAMPs) is determinant for the pathogenic infection process of the entomopathogenic bacterium Photorhabdus luminescens. We demonstrate that the resistant subpopulation, which accounts for only 0.5% of the wild-type population, causes septicemia in insects. Bacterial heterogeneity is driven by the PhoPQ two-component regulatory system and expression of pbgPE, an operon encoding proteins involved in lipopolysaccharide (LPS) modifications. We also report the characterization of a core regulon controlled by the DNA-binding PhoP protein, which governs virulence in P. luminescens. Comparative RNAseq analysis revealed an upregulation of marker genes for resistance, virulence and bacterial antagonism in the pre-existing resistant subpopulation, suggesting a greater ability to infect insect prey and to survive in cadavers. Finally, we suggest that the infection process of P. luminescens is based on a bet-hedging strategy to cope with the diverse environmental conditions experienced during the lifecycle.

Details

Language :
English
ISSN :
20452322
Database :
OpenAIRE
Journal :
Scientific Reports
Accession number :
edsair.doi.dedup.....bcce8e3df37be126eb3e87fdf6f9a20a
Full Text :
https://doi.org/10.1038/srep43670