Escherichia coli , a commensal species of the human gut, is an opportunistic pathogen which can reach extra-intestinal compartments, including the bloodstream and the bladder, among others. In non-immunosuppressed patients, purifying or neutral evolution of E. coli populations has been reported in the gut. Conversely, it has been suggested that when migrating to extra-intestinal compartments, E. coli genomes undergo diversifying selection as supported by strong evidence for adaptation. The level of genomic polymorphism and the size of the populations translocating from gut to extra-intestinal compartments is largely unknown. To gain insights in the pathophysiology of these translocations, we investigated the level of polymorphism and the evolutionary forces acting on the genomes of 77 E. coli isolated from various compartments in three immunosuppressed patients. Each patient had a unique strain which was a mutator in one case. In all instances, we observed that translocation encompasses the majority of the genomic diversity present in the gut. The same signature of selection, whether purifying or diversifying, and as anticipated, neutral for mutator isolates, was observed in both the gut and bloodstream. Additionally, we found a limited number of non-specific mutations among compartments for non-mutator isolates. In all cases, urine isolates were dominated by neutral selection. These findings indicate that substantial proportions of populations are undergoing translocation and that they present a complex compartment-specific pattern of selection at the patient level.

Abstract Escherichia coli , a commensal species of the human gut, is an opportunistic pathogen which can reach extra-intestinal compartments, including the bloodstream and the bladder, among others. In non-immunosuppressed patients, purifying or neutral evolution of E. coli populations has been reported in the gut. Conversely, it has been suggested that when migrating to extra-intestinal compartments, E. coli genomes undergo diversifying selection as supported by strong evidence for adaptation. The level of genomic polymorphism and the size of the populations translocating from the gut to extra-intestinal compartments is largely unknown. To gain insights in the pathophysiology of these translocations, we investigated the level of polymorphism and the evolutionary forces acting on the genomes of 77 E. coli isolated from various compartments in three immunosuppressed patients. We detected a unique strain for each patient across the blood, the urine and the gut. In one case, all isolates recovered were mutators i.e. isolates with a very high mutation rate. In all instances, we observed that translocation encompasses the majority of the genomic diversity present in the gut. The same signature of selection, whether purifying or diversifying, and as anticipated, neutral for mutator isolates, was observed in both the gut and bloodstream. Additionally, we found a limited number of non-specific mutations among compartments for non-mutator isolates. In all cases, urine isolates were dominated by neutral selection. These findings indicate that substantial proportions of populations are undergoing translocation and that they present a complex compartment-specific pattern of selection at the patient level. Importance It has been suggested that intra and extra-intestinal compartments differentially constrain the evolution of E. coli strains. Whether host particular conditions, such as immunosuppression, could affect the strain evolutionary trajectories remain understudied. We found that, in immunosuppressed patients, large fractions of E. coli gut populations are translocating with variable modifications of the signature of selection for commensal and pathogenic isolates according to the compartment and/or the patient. Such multiple site sampling should be performed in large cohorts of patients to get a better understanding of E. coli extra-intestinal diseases.

Abstract Whole genome sequencing of Mycobacterium tuberculosis complex (MTBC) strains is a new and rapidly growing tool to obtain results regarding resistance, virulence factors and phylogeny of the strains. Bioinformatics tools presented as user-friendly and easy to use are available online. The objective of this work was to evaluate the performances of two bioinformatics tools, easily accessible on the internet, for the analysis of sequencing data of MTBC strains. Two hundred and twenty-seven MTBC strains isolated at the laboratory of the Avicenne Hospital between 2015 and 2021 were sequenced using Illumina®(USA) MiSeq technology. An analysis of the sequencing data was performed using the two tools Mykrobe and PhyResSE. Sequencing quality, resistance or susceptibility status and phylogeny were investigated for each strain. Genotypic resistance results were compared to the results obtained by phenotypic drug susceptibility testing performed in the hospital’s routine laboratory. Using the PhyResSE tool we found an average coverage of 98% against the reference strain H37Rv and an average depth of 119X. No information on sequencing quality was obtained with the Mykrobe tool. The concordance of each tool with the phenotypic method for determining susceptibility to first-line anti-tuberculosis drugs was 95%. Mykrobe and PhyResSE tools identified resistance to second-line anti-tuberculosis drugs in 5.3% and 5.7% of cases respectively. The sensitivity and specificity of each tool compared to the phenotypic method was respectively 70% and 98% for Mykrobe and 76% and 97% for PhyResSE. Finally, the two tools showed 99.5% agreement in lineage determination. The Mykrobe and PhyResSE bioinformatics tools were easy to use, fast and efficient. The Mykrobe tool had the advantage of being offline and its interface was more user-friendly. The use of these platforms depends on their accessibility and updating. However, their use is accessible to people not trained in bioinformatics and would allow a complementary approach to phenotypic methods for the study of MTBC strains.