Nowadays, six types of acquired vancomycin resistance in enterococci are known; however, only VanA and to a lesser extent VanB are widely prevalent. Various genes encode acquired vancomycin resistance and these are typically associated with mobile genetic elements which allow resistance to spread clonally and laterally. The major reservoir of acquired vancomycin resistance is Enterococcus faecium; vancomycin-resistant Enterococcus faecalis are still rare. Population analysis of E. faecium has revealed a distinct subpopulation of hospital-acquired strain types, which can be differentiated by molecular typing methods (MLVA, MLST) from human commensal and animal strains. Hospital-acquired E. faecium have additional genomic content (accessory genome) including several factors known or supposed to be virulence-associated. Acquired ampicillin resistance is a major phenotypic marker of hospital-acquired E. faecium in Europe and experience has shown that it often precedes increasing rates of VRE with a delay of several years. Several factors are known to promote VRE colonisation and transmission; however, despite having populations with similar predispositions and preconditions, rates of VRE vary all over Europe.

ABSTRACT Background Vancomycin resistance is mostly associated with Enterococcus faecium due to Tn 1546 - vanA located on narrow- and broad-host plasmids of various families. The study’s aim was to analyse the effects of acquiring Tn 1546 -plasmids with proven epidemicity in different bacterial host backgrounds. Methods Widespread Tn 1546 -plasmids of different families RepA_N (n=5), Inc18 (n=4) and/or pHTβ (n=1), and prototype plasmids RepA_N (pRUM) and Inc18 (pRE25, pIP501) were analysed. Plasmid transferability and fitness cost were assessed using E. faecium (GE1, 64/3) and Enterococcus faecalis (JH2-2/FA202/UV202) recipient strains. Growth curves (Bioscreen C) and Relative Growth Rates were obtained in presence/absence of vancomycin. Plasmid stability was analysed (300 generations). Whole genome sequencing (Illumina-MiSeq) of non-evolved and evolved strains (GE1/64/3 transconjugants, n=49) was performed. SNP calling (breseq software) of non-evolved strains was used for comparison. Results All plasmids were successfully transferred to different E. faecium clonal backgrounds. Most Tn 1546 -plasmids and Inc18 and RepA_N prototypes reduced host fitness (−2%-18%) while the cost of Tn 1546 expression varied according to the Tn 1546 -variant and the recipient strain (9-49%). Stability of Tn 1546 -plasmids was documented in all cases, often with loss of phenotypic resistance and/or partial plasmid deletions. Point mutations and/or indels associated with essential bacterial functions were observed on the chromosome of evolved strains, some of them linked to increased fitness. Conclusions The stability of E. faecium Tn 1546 -plasmids in the absence of selective pressure and the high intra-species conjugation rates might explain the persistence of vancomycin resistance in E. faecium populations despite the significant burden they might impose on bacterial host strains.

Linezolid-resistant Enterococcus faecalis (LREfs) carrying optrA are increasingly reported globally from multiple sources, but we still lack a comprehensive analysis of human and animal optrA-LREfs strains. We investigated the phylogenetic structure, genetic content [antimicrobial resistance (AMR), virulence, prophages, plasmidome] and optrA-containing platforms of 28 publicly available optrA-positive E. faecalis genomes from different hosts in 7 countries. In the genome-level analysis, in house databases with 57 virulence and 391 plasmid replication genes were tested for the first time. Our analysis showed a diversity of clones and adaptive gene sequences related to a wide range of genera, mainly but not exclusive from Firmicutes. The content in AMR and virulence genes was highly identical in contrast to the diversity of phages and plasmids observed. Epidemiologically unrelated clones (ST476-like and ST21-like) obtained from human clinical and animal hosts in different continents over 5 years (2012-2017) were phylogenetically related (3-122 SNPs difference). They also exhibited identical AMR and virulence profiles, highlighting a global spread of optrA-positive strains with relevant adaptive traits in livestock and that they might originate from an animal reservoir. optrA was located on the chromosome within a Tn6674-like element (n=9) or on medium-size plasmids (30-60 kb; n=14) belonging to main plasmid families (RepA\_N/Inc18/Rep\_3). In most cases, the immediate gene vicinity of optrA was identical in chromosomal (Tn6674) and plasmid (impB-fexA-optrA) backbones. Tn6674 was always inserted in the same ∆radC integration site and embedded in a 32 kb chromosomal platform common to diverse strains from different origins (patients, healthy humans, and animals) in Europe, Africa, and Asia during 2012-2018. This platform is conserved among hundreds of E. faecalis genomes and we here propose a conserved chromosomal hotspot for optrA integration. The finding of optrA in strains sharing identical adaptive features and genetic backgrounds across different hosts and countries suggest the occurrence of common and independent genetic events occurring in distant regions, and might explain the easy de novo generation of optrA-positive strains. It also anticipates a dramatic increase of optrA carriage and spread with a serious impact in the efficacy of linezolid for the treatment of Gram-positive infections.

Multidrug-resistant Enterococcus faecium represent a major concern due to their ability to thrive in diverse environments and cause life-threatening infections. While antimicrobial resistance and virulence mechanisms have been extensively studied, the contribution of bacteriocins to E. faecium9s adaptability remains poorly explored. E. faecium, within the Bacillota phylum, is a prominent bacteriocin producer. Here, we developed a tailored database of 76 Bacillota bacteriocins (217 bacteriocin sequences, including 40 novel bacteriocins) and applied it to uncover bacteriocin distribution patterns in 997 quality-filtered E. faecium and Enterococcus lactis (former E. faecium clade B) genomes. Curated using computational pipelines and literature mining, our database demonstrates superior precision versus leading public tools in identifying diverse bacteriocins. Distinct bacteriocin profiles emerged between E. faecium and E. lactis, highlighting species-specific adaptations. E. faecium strains from hospitalized patients were significantly enriched for bacteriocins like entA, bac43, and bacAS11. These bacteriocins are strongly associated with antibiotic resistance, particularly vancomycin and ampicillin, and Inc18 rep2_pRE25-derivative plasmids classically associated with vancomycin resistance transposons. Our integrated genomic and epidemiological analysis elucidates meaningful connections between bacteriocin determinants, antimicrobial resistance, mobile genetic elements, and ecological origins in E. faecium. This work significantly expands the knowledge on the understudied bacteriocin diversity in opportunistic enterococci, revealing their contribution to environmental adaptation. Further characterization of strain-level bacteriocin landscapes could inform strategies to combat high-risk clones. Overall, these insights provide a framework for unravelling bacteriocins9 therapeutic and biotechnological potential.

ABSTRACT Chlorhexidine (CHX) is widely used to control the spread of pathogens (e.g. human/animal clinical settings, ambulatory care, food industry). E. faecalis , a major nosocomial pathogen, is broadly distributed in diverse hosts and environments facilitating its exposure to CHX over the years. Nevertheless, CHX activity against E. faecalis is understudied. Our goal was to assess CHX activity and the variability of ChlR-EfrEF proteins (associated with CHX tolerance) among 673 field isolates and 1784 E. faecalis genomes from PATRIC database from different sources, time spans, clonal lineages and antibiotic resistance profiles. CHX minimum inhibitory concentrations (MIC CHX ) and minimum bactericidal concentrations (MBC CHX ) against E. faecalis presented normal distributions (0.5-64 mg/L). However, more CHX tolerant isolates were detected in the food chain and recent human infections, suggesting an adaptability of E. faecalis populations in settings where CHX is heavily used. Heterogeneity in ChlR-EfrEF sequences was identified, with isolates harboring incomplete ChlR-EfrEF proteins, particularly the EfrE identified in the ST40 clonal lineage, showing low MIC CHX (≤1mg/L). Distinct ST40- E. faecalis subpopulations carrying truncated and non-truncated EfrE were detected, the former being predominant in human isolates. This study provides a new insight about CHX susceptibility and ChlR-EfrEF variability within diverse E. faecalis populations. The MIC CHX /MBC CHX of more tolerant E. faecalis (MIC CHX =8mg/L; MBC CHX =64mg/L) remain lower than in-use concentrations of CHX (>500mg/L). However, CHX increasing use combined with concentration gradients occurring in diverse environments potentially selecting multidrug-resistant strains with different CHX susceptibilities, alert to the importance of monitoring the trends of E. faecalis CHX tolerance within a One-Health approach.

Abstract Enterococcus faecalis is a commensal pathogenic bacterium commonly found in the human gastrointestinal tract and a cause of opportunistic infections typically associated with multidrug resistance. The E. faecalis genetic changes associated with pathogenicity and extraintestinal infection, particularly through gut-to-bloodstream translocation, are poorly understood. Here, we investigate the E. faecalis genetic signatures associated with intestinal colonisation and extraintestinal infection and infection of hospitalised and non-hospitalised individuals using heritability estimation and a genome-wide association study (GWAS). We analysed 750 whole-genome sequences of faecal and bloodstream E. faecalis isolates from hospitalised patients and non-hospitalised individuals, respectively, predominantly in Europe. We found that E. faecalis infection of individuals depending on their hospitalisation status and extraintestinal infection are heritable traits and that ∼24% and ∼34% of their variation is explained by the considered genetic effects, respectively. Further, a GWAS using linear mixed models did not pinpoint any clear enrichment of individual genetic changes in isolates from different isolation sites and individuals with varying hospitalisation statuses, suggesting that these traits are highly polygenic. Altogether, our findings indicate that E. faecalis infection and extraintestinal infection are influenced by variation in genetic, host, and environmental factors, and ultimately the opportunistic pathogenic lifestyle of this versatile host generalist bacterium.

ABSTRACT The concern of colistin-resistant bacteria in animal-food-environmental-human ecosystems prompted the poultry sector to implement colistin restrictions and explore alternative trace metals/copper feed supplementation. The impact of these strategies on the selection and persistence of colistin-resistant Klebsiella pneumoniae (Kp) in the whole poultry-production chain needs clarification. We assessed colistin-resistant and copper-tolerant Kp occurrence in chicken raised with inorganic and organic copper-formulas from one-day-old chicks to meat (7 farms/2019-2020), after long-term colistin withdrawal (>2-years). Clonal diversity and Kp adaptive features were characterized by cultural, molecular, and whole-genome-sequencing (WGS) approaches. Most chicken-flocks (75%) carried Kp at early+pre-slaughter stages, with a significant decrease (p<0.05) in meat batches (17%) and sporadic water/feed contamination. High rates (>50%) of colistin-resistant/ mcr -negative Kp were observed among faecal samples, independently of feed. Most samples carried multidrug-resistant (90%) and copper-tolerant isolates (81%; pco+sil /MIC CuSO4 ≥16mM). WGS revealed accumulation of colistin resistance associated mutations and F-type multireplicon plasmids carrying antibiotic resistance and metal/copper-tolerance genes. The Kp population was polyclonal, with various lineages dispersed throughout poultry production. ST15-KL19, ST15-KL146 and ST392-KL27, and IncF plasmids were similar to those from global human clinical isolates, suggesting chicken-production as a reservoir/source of clinically-relevant Kp lineages and genes with potential risk to humans through food and/or environmental exposure. Despite long-term colistin ban limited mcr spread, it was ineffective in controlling colistin-resistant/ mcr -negative Kp, regardless of feed. This study provides crucial insights into the persistence of clinically-relevant Kp in the poultry-production chain and highlights the need for continued surveillance and proactive food safety actions within a ’One-Health’ perspective. IMPORTANCE The spread of bacteria resistant to last-resort antibiotics such as colistin throughout the food chain is a serious concern for public health. The poultry sector has responded by restricting colistin use and exploring alternative trace metals/copper feed supplements. However, it is unclear how and to which extent these changes impact the selection and persistence of clinically-relevant Klebsiella pneumoniae (Kp) throughout poultry chain. We found a high occurrence of copper-tolerant and colistin-resistant/ mcr -negative Kp in chicken flocks, regardless of inorganic and organic copper-formulas and long-term colistin ban. Despite the high Kp diversity, the occurrence of identical lineages and plasmids across samples and/or clinical isolates suggests poultry as a potential source of human Kp exposure. This study highlights the need for continued surveillance and proactive farm-to-fork actions to mitigate the risks to public health, relevant for stakeholders involved in food industry and policymakers tasked with regulating food safety.

Abstract The rise of antibiotic resistance in the food chain is influenced by the use of antimicrobial agents, such as antibiotics, metals, and biocides, throughout the entire farm-to-fork continuum. Besides, non-clinical reservoirs potentially contribute to the transmission of critical pathogens such as multidrug-resistant (MDR) Klebsiella pneumoniae . However, limited knowledge exists about the population structure and genomic diversity of K. pneumoniae circulating in conventional poultry production. We conducted a comprehensive characterization of K. pneumoniae across the whole chicken production chain (flocks/environment/meat, 2019-2022), exploring factors beyond antibiotics, like copper and quaternary ammonium compounds (QACs). Clonal diversity and adaptive features of K. pneumoniae were characterized through cultural, molecular (FT-IR), and whole-genome-sequencing (WGS) approaches. All except one flock were positive for K. pneumoniae with a significant increase (p < 0.05) from early to pre-slaughter stages, most persisting in chicken meat batches. Colistin-resistant K. pneumoniae rates were low (4%), while most samples carried MDR strains (67%) and copper-tolerant isolates (63%; sil + pco clusters; MIC CuSO4 ≥16mM), particularly at pre-slaughter. Benzalkonium chloride consistently exhibited activity in K. pneumoniae (MIC/MBC range=4-64mg/L) from diverse and representative strains independently of the presence/absence of genes linked to QACs tolerance. A polyclonal K. pneumoniae population, discriminated by FT-IR and WGS, included various lineages dispersed throughout the chicken’s lifecycle at the farm (ST29-KL124, ST11-KL106, ST15-KL19, ST1228-KL38), until the meat (ST1-KL19, ST11-KL111, ST6405-KL109, and ST6406-CG147-KL111), or over years (ST631-49 KL109, ST6651-KL107, ST6406-CG147-KL111). Notably, some lineages were identical to those from human clinical isolates. WGS also revealed F-type multireplicon plasmids carrying sil + pco (copper) co-located with qacE Δ1± qacF (QACs) and antibiotic resistance genes like those disseminated in humans. In conclusion, chicken farms and their derived meat are significant reservoirs for diverse K. pneumoniae clones enriched in antibiotic resistance and metal tolerance genes, some exhibiting genetic similarities with human clinical strains. Further research is imperative to unravel the factors influencing K. pneumoniae persistence and dissemination within poultry production, contributing to improved food safety risk management. This study underscores the significance of understanding the interplay between antimicrobial control strategies and non-clinical sources to effectively address the spread of antimicrobial resistance.

Identifying factors influencing adherence, such as patients' beliefs about medication, is essential for effective asthma management. This study aims to assess and gain insight into the beliefs of patients with asthma regarding inhaled medication.

Chlorhexidine (CHX) is a broad-spectrum antiseptic widely used in community and clinical contexts for many years, recently acquiring higher relevance in nosocomial infections control worldwide. Despite of this, CHX tolerance has been poorly understood among Enterococcus faecium, one of the leading agents causing nosocomial infections. This study provides new phenotypic and molecular data for a better identification of CHX tolerant E. faecium subpopulations in community and clinical contexts. MICCHX distribution of 106 E. faecium suggested the occurrence of tolerant subpopulations in diverse sources (human, animal, food, environment) and phylogenomic backgrounds (clades A1/A2/B), with predominance in clade A1. They carried a specific variant of 2CS-CHXT operon, here identified. It encodes a glucose and an amino-acid-polyamine-organocation family transporters, besides the DNA-binding-response-regulator ChtR with a P102H mutation previously described in only CHX tolerant clade A1 E. faecium, and the ChtS sensor. Combined data from normal MIC distribution and 2CS-CHXT operon characterization supports a tentative epidemiological cut-off (ECOFF) of 8 mg/L to CHX, useful to detect tolerant E. faecium populations in future surveillance studies. The spread of tolerant E. faecium in diverse epidemiological backgrounds alerts for a prudent use of CHX in multiple contexts.