ABSTRACT The presence of hepatitis C virus (HCV) RNA-containing particles in the low-density fractions of plasma has been associated with high infectivity. However, the nature of circulating HCV particles and their association with immunoglobulins or lipoproteins as well as the characterization of cell entry have all been subject to conflicting reports. For a better analysis of HCV RNA-containing particles, we quantified HCV RNA in the low-density fractions of plasma corresponding to the very-low-density lipoprotein (VLDL), intermediate-density lipoprotein, and low-density lipoprotein (LDL) fractions from untreated chronically HCV-infected patients. HCV RNA was always found in at least one of these fractions and represented 8 to 95% of the total plasma HCV RNA. Surprisingly, immunoglobulins G and M were also found in the low-density fractions and could be used to purify the HCV RNA-containing particles (lipo-viro-particles [LVP]). Purified LVP were rich in triglycerides; contained at least apolipoprotein B, HCV RNA, and core protein; and appeared as large spherical particles with a diameter of more than 100 nm and with internal structures. Delipidation of these particles resulted in capsid-like structures recognized by anti-HCV core protein antibody. Purified LVP efficiently bind and enter hepatocyte cell lines, while serum or whole-density fractions do not. Binding of these particles was competed out by VLDL and LDL from noninfected donors and was blocked by anti-apolipoprotein B and E antibodies, whereas upregulation of the LDL receptor increased their internalization. These results suggest that the infectivity of LVP is mediated by endogenous proteins rather than by viral components providing a mechanism of escape from the humoral immune response.

ABSTRACT Tuberculosis (TB), caused by Mycobacterium tuberculosis (Mtb) complex, is still the number one deadly contagious disease. Mtb infection results in a wide spectrum of clinical presentations and severity symptoms, but without proven Mtb genetic determinants. Thanks to a collection of 355 clinical isolates with associated patient’s clinical data, we showed that Mtb micro-diversity within patient isolates is strongly correlated with TB-associated severity scores. Interestingly, this diversity is driven by a selection pressure to adapt to different lifestyles related to the infection site. Taken together, these results provide a new insight to better understand TB pathophysiology. Furthermore, Mtb micro-diversity could be envisioned as a new prognostic tool to improve the management of TB patients.

ABSTRACT Mycobacterium tuberculosis (Mtb) genetic micro-diversity in clinical isolates may underline mycobacterial adaptive response during the course of tuberculosis (TB) and provide insights to anti-TB treatment response and emergence of resistance. Herein we followed within-host evolution of Mtb clinical isolates in a cohort of patients with delayed Mtb culture conversion. We captured the genetic diversity of both the initial and the last Mtb isolate obtained in each patient, by focusing on minor variants detected as unfixed single nucleotide polymorphisms (SNPs). To unmask antibiotic tolerant sub-populations, we exposed the last Mtb isolate to rifampicin (RIF) prior to whole genome sequencing analysis. We were able to detect unfixed SNPs within the Mtb isolates for 9/12 patients, and non-synonymous (ns) SNPs in 6/12 patients. Furthermore, RIF exposure revealed 8 additional unfixed nsSNP unlinked to drug resistance. To better understand the dynamics of Mtb micro-diversity during the course of TB, we investigated the variant composition of a persistent Mtb clinical isolate before and after controlled stress experiments chosen to mimic the course of TB disease. A minor variant, featuring a particular mycocerosates profile, became enriched during both RIF exposure and macrophage infection. The variant was associated with drug tolerance and intracellular persistence, consistent with the pharmacological modeling predicting increased risk of treatment failure. A thorough study of such variants, not necessarily linked to canonical drug-resistance and which may be able to promote anti-TB drug tolerance, may be crucial to prevent the subsequent emergence of resistance. Taken together, the present findings support the further exploration of Mtb micro-diversity as a promising tool to detect patients at risk of poorly responding to anti-TB treatment, ultimately allowing improved and personalized TB management. Author summary Tuberculosis (TB) is caused by Mycobacterium tuberculosis (Mtb), bacteria that are able to persist inside the patient for many months or years, thus requiring long antibiotic treatments. Here we focused on TB patients with delayed response to treatment and we performed genetic characterization of Mtb isolates to search for sub-populations that may tolerate anti-TB drugs. We found that Mtb cultured from 9/12 patients contained different sub-populations, and in vitro drug exposure revealed 8 other sub-populations, none related to known drug-resistance mechanisms. Furthermore, we characterized a Mtb variant isolated from a sub-population growing in the presence of rifampicin (RIF), a major anti-TB drug. We found that this variant featured a modified lipidic envelope, and that it was able to develop in the presence of RIF and inside human macrophage cells. We performed pharmacological modelling and found that this kind of variant may be related to a poor response to treatment. In conclusion, searching for particular Mtb sub-populations may help to detect patients at risk of treatment failure and provide additional guidance for TB management.

ABSTRACT Mycobacterium tuberculosis (Mtb) infections result in a wide spectrum of clinical presentations but without proven Mtb genetic determinants. Herein, 234 pulmonary tuberculosis (TB) patients were stratified according to TB disease severity and Mtb genetic features were explored using whole genome sequencing, including heterologous single nucleotide polymorphism (SNP) calling to explore micro-diversity. Clinical isolates from patients with mild TB carried mutations in genes associated with host-pathogen interaction, while those from patients with moderate/severe TB carried mutations associated with regulatory mechanisms. Genome-wide association study identified a SNP in the promoter of the gene coding for the virulence regulator EspR associated with moderate/severe disease. Structural equation modelling and model comparisons indicated that TB severity was associated with the detection of Mtb micro-diversity within clinical isolates and to the espR SNP. Taken together, these results provide a new insight to better understand TB pathophysiology and could provide new prognosis tool for pulmonary TB severity.