Characterization of urinary microbiome dysbiosis in prostate cancer and benign prostatic hyperplasia: A metagenomics study from North-Eastern Algeria

Résumé Technique : Caractérisation de la dysbiose du microbiote urinaire dans le cancer de la prostate et l'hyperplasie bénigne de la prostate

Énoncé du problème
Le cancer de la prostate (CaP) demeure une cause majeure de mortalité liée au cancer chez l'homme, tandis que l'hyperplasie bénigne de la prostate (HBP) impacte significativement la qualité de vie. L'inflammation chronique est un contributeur reconnu à la carcinogenèse prostatique, et des preuves émergentes suggèrent que le microbiote intestinal influence l'inflammation systémique et la régulation hormonale. Cependant, le tractus urinaire, précédemment considéré comme stérile, a été sous-exploré en tant que source de biomarqueurs microbiens pour les maladies de la prostate. À ce jour, aucune étude n'avait investigué les profils du microbiote urinaire chez des patients atteints de CaP et d'HBP au sein de la population algérienne, laissant une lacune dans la compréhension de la dynamique microbienne régionale et des potentiels marqueurs diagnostiques non invasifs.

Méthodologie
Cette étude pilote rétrospective a analysé des échantillons d'urine provenant de 68 participants masculins du Nord-Est de l'Algérie, répartis en trois groupes : 22 patients atteints de CaP (11 recevant une chimiothérapie), 32 patients atteints d'HBP et 14 témoins sains. Tous les participants avaient plus de 40 ans.

• Traitement des échantillons : Les échantillons d'urine (minimum 10 mL) ont été centrifugés, et l'ADN total a été extrait du culot à l'aide d'un protocole personnalisé adapté pour l'instrument EZ1 Advanced XL (Qiagen).
• Séquençage : Une analyse métagénomique ciblée a été réalisée via le séquençage du gène de l'ARNr 16S des régions hypervariables V3–V4 sur une plateforme Illumina MiSeq (2×300 bp paired-end).
• Bioinformatique : Les séquences brutes ont été traitées à l'aide du pipeline DADA2 pour le filtrage de la qualité, la suppression des chimères et la correction d'erreurs. La classification taxonomique a été effectuée par rapport à la base de données de référence SILVA (v2022) pour générer des tableaux de variants de séquences d'amplicons (ASV).
• Analyse statistique : Les données du microbiote ont été analysées via R (packages phyloseq, decontam). La diversité alpha a été évaluée via les indices de Shannon et de l'inverse de Simpson. La diversité bêta a été évaluée par une analyse de coordonnées principales (PCoA) basée sur la dissimilarité de Bray-Curtis, avec un test PERMANOVA pour la significativité tout en ajustant l'âge comme covariable. L'abondance différentielle a été testée à l'aide de tests de Kruskal-Wallis avec correction de Benjamini-Hochberg.

Résultats clés
L'étude a identifié 2 916 ASV à travers la cohorte, révélant des signatures microbiennes distinctes entre les trois groupes :

• Modèles de diversité : Les échantillons d'HBP présentaient la diversité alpha la plus élevée, suivis par le CaP, les témoins présentant la diversité la plus faible (indice de Shannon, p = 0,001). L'analyse de la diversité bêta a confirmé un regroupement distinct des échantillons de CaP (p = 0,001), indiquant une variabilité intra-groupe réduite par rapport aux groupes HBP et témoins, plus hétérogènes.
• Composition taxonomique :
  • CaP : L'urine était dominée par Streptococcus (13,45 %), Gardnerella (10,80 %) et Klebsiella (10,48 %). Au niveau de l'espèce, Gardnerella vaginalis et Streptococcus mitis étaient prédominants.
  • HBP : Les échantillons montraient des abondances plus élevées de bactéries anaérobies ou microaérophiles pro-inflammatoires, incluant Fusobacterium (16,4 % au niveau du genre), Prevotella (10,7 %) et Campylobacter (7,43 %).
  • Témoins : Bien que moins diversifiés, les témoins présentaient un enrichissement en Escherichia-Shigella (p < 0,0001) par rapport aux groupes pathologiques.
• Impact de la chimiothérapie : Au sein du groupe CaP, la chimiothérapie a induit une dysbiose profonde. Les échantillons post-chimiothérapie ont montré une augmentation significative des Proteobacteria (56,2 % contre 29,8 % pour les non traités) et un appauvrissement des Firmicutes et des Actinobacteria. Les taxons bénéfiques tels que Lactobacillus crispatus et Corynebacterium amycolatum ont été significativement réduits, tandis que les espèces uropathogènes comme Escherichia coli et Enterococcus faecalis, ainsi que les bactéries opportunistes comme Finegoldia magna et Prevotella bivia, ont été enrichies.
• Facteurs de confusion : Bien que l'âge différait significativement entre les groupes, l'analyse multivariée a indiqué que le diagnostic (CaP vs HBP vs Témoin) était le principal moteur de la composition du microbiote, et non l'âge.

Signification et affirmations
Les auteurs affirment que cette étude fournit le premier aperçu régional de la dynamique du microbiote urinaire dans les maladies de la prostate au sein des populations d'Afrique du Nord. Les principales contributions incluent :

1. Identification de biomarqueurs : L'étude identifie des signatures microbiennes distinctes pour le CaP (enrichi en Gardnerella et Klebsiella) et l'HBP (enrichi en taxons anaérobies pro-inflammatoires comme Fusobacterium et Prevotella), suggérant que le microbiote urinaire est un biomarqueur prometteur pour la stratification des maladies.
2. Effets de la chimiothérapie : La recherche souligne que la chimiothérapie déstabilise considérablement l'écosystème urinaire, en épuisant les bactéries protectrices et en augmentant l'abondance des uropathogènes, ce qui peut compromettre l'intégrité de la muqueuse et augmenter le risque d'infection.
3. Implications thérapeutiques : Les auteurs proposent que des interventions basées sur le microbiote, spécifiquement la supplémentation probiotique pour restaurer les taxons bénéfiques comme Lactobacillus, pourraient aider à restaurer l'équilibre microbien et à soutenir la santé urogénitale dans la gestion des maladies de la prostate.

Limites
Les auteurs reconnaissent plusieurs limites : une taille d'échantillon relativement petite (particulièrement pour les groupes CaP et témoins), l'absence de données longitudinales pour suivre les changements du microbiote avant et après la chimiothérapie, l'utilisation d'un séquençage partiel de l'ADNr 16S qui limite la résolution au niveau de l'espèce, et l'absence de données de suivi pour les patients HBP qui pourraient évoluer vers un CaP. Malgré ces contraintes, l'étude établit un lien fondamental entre la dysbiose urinaire et la pathologie prostatique dans ce groupe démographique spécifique.