ATELIER DE PERFECTIONNEMENT PROFESSIONNEL CABALLIANCE 2013

(ORGANISATION DES ÉCHANTILLONS)

DE ZÉRO à PAUP : Délimitation du groupe d'intérêt ("ingroup")

Présenté par Dr J-F MBOUMBA

Département de Biologie USTM et Chercheur associé Université de Rennes1

mboumbafr@yahoo.fr

jean-francois.mboumba@univ-rennes1.fr

Phylogénie Moléculaire : Délimitation du groupe d'intérêt ("ingroup")

INTRODUCTION : ARBRE PHYLOGÉNÉTIQUE

Délimitation du groupe d'intérêt

Un arbre phylogénétique propose une hypothèse pour

les rapports évolutifs.

Délimitation du groupe d'intérêt

Introduction : arbre phylogénétique

Construire une phylogénie consiste à rechercher la meilleure estimation

d'une histoire évolutive à partir d'une information qui est forcément

incomplète.

Par exemple les données moléculaires ne concernent que les espèces

actuelles, les espèces éteintes (fossiles) n'apparaissent pas dans les

phylogénies moléculaires.

Rappel

Délimitation du groupe d'intérêt

DÉMARCHE

Rappel

Délimitation du groupe d'intérêt

Acquisition des données moléculaires (séquences d’ADN)

Reconstruction phylogénétique [Délimitation du groupe d'intérêt ("ingroup")]

Test de robustesse des reconstructions phylogénétiques

Principe de base = évolution biologique tous les êtres vivants ont un ancêtre commun

reliés par des branches dans l’arbre

phylogénétique

Introduction : arbre phylogénétique

Rappel

Délimitation du groupe d'intérêt

ARBRE PHYLOGÉNÉTIQUE : Diversité des méthodes de reconstructions phylogénétiques et Comment générer un arbre

phylogénique ?

Introduction : arbre phylogénétique

Rappel

Délimitation du groupe d'intérêt

Avant de générer un arbre phylogénique, il faut savoir ce que

l’on cherche à voir/à montrer, et se poser les bonnes

questions.

Introduction : arbre phylogénétiqueDélimitation du groupe d'intérêt

La première de ces questions est de savoir si la visualisation

en arbre est la meilleure pour nos données ou encore si mes

données sont celles d’une seule espèce ou un complexe ?

Introduction : arbre phylogénétiqueDélimitation du groupe d'intérêt

Cela ne sert à rien de vouloir construire un arbre si les séquences que

l’on a en main sont trop éloignées en terme d’évolution.

Mais si la réponse est oui, il faut alors considérer le degré de précision

désiré : cherche-t-on à obtenir une phylogénie rigoureuse ou

simplement à ‘se faire une idée’ sur nos données ?

Introduction : arbre phylogénétiqueDélimitation du groupe d'intérêt

Dans un premier temps la réponse est : avant d’aller plus loin dans

l’analyse, il faut d’abord chercher à se faire une idée sur ses données

moléculaires, afin d’éviter de travailler sur de taxons qui n’ont pas

d’interêt pour l’étude.

Introduction : arbre phylogénétiqueDélimitation du groupe d'intérêt

En général, le taxon est bien connu (le choix d’un échantillon) ;

Comment faire :

i) introduire dans l’analyse l’ensemble des espèces du genre étudié que

vous disposez;

ii) Introduire dans l’analyse plusieurs individus de votre espèce cible

Introduction : arbre phylogénétiqueDélimitation du groupe d'intérêt

En effet, en fonction des besoins, plusieurs méthodes de génération

d’arbres existent et peuvent être utilisées.

Introduction : arbre phylogénétiqueDélimitation du groupe d'intérêt

Les méthodes dites "d'inférences phylogénétiques" peuvent être classées en deux

approches :

-Méthode phénétique ou de distance sur la ressemblance globale

-Méthode basées sur l’évolution des caractères:

• méthodes du maximum de parcimonie

• méthodes probabilistes

Introduction : arbre phylogénétiqueDélimitation du groupe d'intérêt

Les méthodes de distances sont rapides, simples et faciles à utiliser mais

ne donnent pas la possibilité de comparer plusieurs solutions.

Les méthodes recherchant l’arbre optimale sont en théorie

plus puissantes mais deviennent très lourdes au-delà de 10 taxonsCette

approche permet de relier successivement entre eux des taxons qui sont les

plus proches, selon les critères d’évolution minimale définie par Saitou et

Nei.

Introduction : arbre phylogénétiqueDélimitation du groupe d'intérêt

UPGMA : le plus simple, voir cours Laurence Affre

Attention : L’upgma impose que les séquences évoluent à la

même vitesse.

Neighbor Joining: le NJ ne fait pas l’hypothèse que les

distances génétiques sont proportionnelles au temps écoulé

(horloge moléculaire).

Délimitation du groupe d'intérêt

Avantage : gain de temps

Inconvénient : perte de l’information lors de la conversion des données

en une matrice de distance

Délimitation du groupe d'intérêt

Méthodes de distances (Méthode basées sur l’évolution des caractères)

Délimitation du groupe d'intérêt

Les méthodes du maximum de Parcimonie ont été et sont encore les

méthodes les plus utilisées en systématique phylogénétique.

La recherche de l'arbre le plus court revient évidemment à minimiser

l'homoplasie nécessaire pour expliquer les données.

Délimitation du groupe d'intérêt

Méthodes de distances : Diversité des méthodes de reconstructions phylogénétiques

Avantages et inconvénients

• fournit l’information sur les séquences ancestrales

• évaluant les différentes topologies

Mais : seuls les sites informatifs sont utilisés

• ne corrigé pas les substitutions multiples

Délimitation du groupe d'intérêt

Alignement des séquences

- Alignement local, entre une séquence et une partie de

l'autre séquence (BLAST)

- Alignement global, c'est-à-dire entre les deux séquences sur

toute leur longueur (FASTA)Format des banques, exemples :

Séquences ADN/ARN : EMBL ; GenBank et DDBJ

Séquences protéiques : SwissProt et TrEMBL ; PIR ; …

Délimitation du groupe d'intérêt

Les problèmes de la reconstruction

quelle confiance avoir en un arbre ?

quels sont les nœuds dont je suis sûr ?

l’ordre des espèces a-t-il une importance ?

et si je supprime une espèce ?

pourquoi ai-je un peigne ?

Délimitation du groupe d'intérêt

Exercice

Délimitation du groupe d'intérêt