Analyses phylogénétiques Inférer et étudier l'histoire évolutive des gènes Jean-François Dufayard (CIRAD, équipe ID)

Phylogénie des espèces, phylogénie moléculaire Histoire évolutive des espèces Phylogénie des espèces

Phylogénie des espèces, phylogénie moléculaire Histoire évolutive des espèces Phylogénie des espèces Histoire évolutive des molécules Phylogénie moléculaire

Phylogénie des espèces, phylogénie moléculaire Histoire évolutive des espèces Phylogénie des espèces Modélisation (arbres) Histoire évolutive des molécules Phylogénie moléculaire Modélisation (séquences, arbres)

Phylogénie des espèces, phylogénie moléculaire Blé Séquence 1 (Blé) Riz Séquence 2 (Riz) Séquence 3 (Tomate) Tomate Inférer l'histoire évolutive des gènes...   Inférer l'histoire évolutive des espèces ? Quel signal porté par les séquences ? La spéciation est-il le seul évènement influent ?

Phylogénie des espèces, phylogénie moléculaire Blé Riz Tomate Duplication Séquence 1 (Blé) Séquence 2 (Riz) Séquence 3 (Tomate) Séquence 4  (Blé) Séquence 5 (Riz) Séquence 6 (Tomate)

Phylogénie des espèces, phylogénie moléculaire Blé Riz Tomate Pertes Séquence 1 (Blé) Perte (Riz) Séquence 3 (Tomate) Perte  (Blé) Séquence 5 (Riz) Perte (Tomate)

Phylogénie des espèces, phylogénie moléculaire Blé Riz Tomate Pertes Séquence 1 (Blé) Séquence 3 (Tomate) Séquence 5 (Riz)

Phylogénie des espèces, phylogénie moléculaire Blé Riz Tomate Réconciliation d'arbres Séquence 1 (Blé) Séquence 1 (Blé) Perte (Riz) Séquence 3 (Tomate) Séquence 3 (Tomate) Perte  (Blé) Séquence 5 (Riz) Séquence 5 (Riz) Perte (Tomate)

Définitions In silico In vivo Séquence 1 (Blé) Séquence 2 (Riz) Séquence 3 (Tomate) Séquence 4  (Blé) Séquence 5 (Riz) Séquence 6 (Tomate) In silico Similarité: mesure mathématique de proximité entre deux séquences (notion quantitative). Couverture: longueur relative ou absolue le long de laquelle deux séquences sont comparables. In vivo Homologie: deux molécules sont homologues si elles ont dérivé d’une molécule ancestrale commune (notion qualitative). Gènes orthologues : gènes qui dérivent d’un ancêtre commun et qui ont divergé suite à un événement de spéciation, ils appartiennent à des espèces différentes. Gènes paralogues : gènes qui dérivent d’un ancêtre commun et qui sont issus d’un évènement de duplication.

Données de départ 4 séquences Oryza sativa issues du transcriptome de référence 1 séquence consensus issues du mapping, pour chaque individu (10 riz cultivés et 1 riz sauvage). Os2g25612 Os3g52163 Os4g66669 RC1 RC2 RC3 ... RS7

Démarche générale Interspécifique / inter-genre Transcriptome Oryza sativa: Séquence1_SATIVA Séquence2_SATIVA ... Consensus Oryza glaberima / Oryza barthii: Séquence1_RC1 Séquence2_RS1 ... Clustering:   Regrouper par familles d'homologues les séquences consensus et de référence. Repérer les paralogies antérieures à la divergence Oryza sativa / Oryza glaberima. Alignement et nettoyage:   Mettre en correspondance les parties similaires des séquences, et sélectionner des blocs conservés pour appuyer l'hypothèse d'homologie. Reconstruction phylogénétique:   Trouver un arbre vraisemblable pour expliquer l'alignement selon un modèle d'évolution donné. Interspécifique / inter-genre Intraspécifique / intra-genre Analyse:   Affichage, enracinement, réconciliation

Démarche générale Interspécifique / inter-genre Séquences similaires chez des espèces plus éloignées: Séquence1_MAIZE Séquence2_SORBI ... Transcriptome Oryza sativa: Séquence1_SATIVA Séquence2_SATIVA ... Consensus Oryza glaberima / Oryza barthii: Séquence1_RC1 Séquence2_RS1 ... BLAST sur banques publiques:   Rechercher des gènes homologues chez différentes autre espèces Préciser davantage les dates relatives des duplications Clustering:   Regrouper par familles d'homologues les séquences consensus et de référence. Repérer les paralogies antérieures à la divergence Oryza sativa / Oryza glaberima. Alignement et nettoyage:   Mettre en correspondance les parties similaires des séquences, et sélectionner des blocs conservés pour appuyer l'hypothèse d'homologie. Reconstruction phylogénétique:   Trouver un arbre vraisemblable pour expliquer l'alignement selon un modèle d'évolution donné. Interspécifique / inter-genre Intraspécifique / intra-genre Analyse:   Affichage, enracinement, réconciliation

Recherche d'homologues BLAST : Séquence de départ QUERY nucléique nucléique traduit protéique Séquences cibles SBJCT nucléique protéique nucléique traduit BLASTN BLASTX BLASTP TBLASTX TBLASTN