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1 Recombination and the Nature of Bacterial Speciation Christophe Fraser, William P. Hanage, Brian G. Spratt 26 January 2007, Science 315, 476 Sophie de.

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1 1 Recombination and the Nature of Bacterial Speciation Christophe Fraser, William P. Hanage, Brian G. Spratt 26 January 2007, Science 315, 476 Sophie de GRISSAC, Pierre CRESSON

2 2 Bacillus subtilis B.mojavensis Streptococcus pneumoniae E.coli Introduction Notion despèce : utilisation du concept despèce biologique de MAYR. Chute du taux de recombinaison quand la diversité de séquence augmente. Rôle des MEPS dans cette relation (Shen et Huang, 1985)

3 3 Introduction Objectif Étudier linfluence des recombinaisons homologues sur la spéciation bactérienne Hypothèse La spéciation bactérienne nest pas liée à des contraintes écologiques ou géographique. Elle est la conséquence dun taux déchec plus fort des recombinaisons entre séquences non homologues.

4 4 Le modèle Utilisation de 7 gènes neutres (" housekeeping genes "), 70 allèles. Environnement « clos » : pas de migrations, pas dimports génétique de lextérieur. Changements uniquement dus aux mutations et à la dérive génétique. Taux de mutation θ = 2mLN e Taux de recombinaison ρ = 2rN e

5 5 A1-B1 A2-B2 A3-B2 A4-B3 A3-B2 t t+1 A2-B4 A5-B2 A3-B2 A3-B5 * t+2 A5-B4 * A3-B4 A2-B4 A5-B5 A3-B5 * * Modifié daprès Fraser et al Modèle multilocus neutre à allèles infinis d'évolution bactérienne. *

6 6 Résultats : Mise en évidence de 2 structures en fonction du rapport Si en dessous dun seuil : formation de clusters qui divergent séparément Si au dessus du seuil : La population reste homogène

7 7 Divergence allélique = nombre d'allèles dans la population Résultats : Mise en évidence de 2 structures en fonction du rapport Population clonale : diversité allélique très variable Rôle prépondérant de la dérive. Population recombinante : diversité au dessus de la moyenne et stable. Pop. clonale Pop. recombinante

8 8 Rehomogénisation très rapide de la population Sympatrie gén. en Allopatrie gen. en sympatrie Spéciation par allopatrie

9 9 Recombinaison : force d'homogénisation très importantes des populations bactériennes "Casse" les liens entre les allèles et agit contre la spéciation. Dérive = seule force de spéciation (dans ce modèle). Population clonale : sélection naturelle et contraintes géographiques influencent le processus de « clustering » mais n'en sont pas la cause Conclusion

10 10 Réserves Étude uniquement centrée sur des bactéries pathogènes. Pas de prise en compte de la sélection naturelle dans le modèle. Modèle extrêmement simplifié. Seuil ? Concept de despèce biologique difficile à appliquer aux bactéries du fait des nombreux échanges génétiques y compris entre espèces différentes. Espèce bactérienne : 70% ADNr, 30% hybridation ADN

11 11 Réserves : le seuil ? Fraser et al. Supporting online material. Seuil

12 12 Bibliographie Fraser et al., 2007, Supporting online material, Science. Shen et Huang, 1985, Homologous recombination in Escherichia coli: dependence on substrate length and homology, Genetics. Fraser et al., 2005, Neutral microepidemic evolution of bacterial pathogens, Proc. Natl. Sci. USA.

13 13

14 14 Spéciation dans les populations recombinantes Théoriquement possible mais implique une baisse du taux de recombinaison en fonction de la divergence plus rapide que ce qui est observé dans les populations réelles générations

15 15 Recombinaison homologue A – Filament présynaptique B – ADN triplex C – Echange de brin Fixation de recA permet la formation d'un ADN triplex par appariement des séquences homologues (MEPS) recA est l'enzyme qui permet la deuxième étape de la recombinaison homologue (synapsis) en permettant l'appariement des séquences homologue Rappels : Étape 1 : présynapsis dénaturation et activité endo et exonucléasique du système recBCD Étape 3 : postsynapsis : migration de la jonction de Holliday et résolution


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