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 Introduction : arbre phylogénétique

Délimitation du groupe d'intérêt Un arbre phylogénétique propose une hypothèse pour les rapports évolutifs.

Introduction : arbre phylogénétique Délimitation du groupe d'intérêt Introduction : arbre phylogénétique Rappel 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.

Délimitation du groupe d'intérêt Rappel démarche

Introduction : arbre phylogénétique Délimitation du groupe d'intérêt Introduction : arbre phylogénétique Rappel Acquisition des données moléculaires (séquences d’ADN) Principe de base = évolution biologique tous les êtres vivants ont un ancêtre commun Reconstruction phylogénétique [Délimitation du groupe d'intérêt ("ingroup")] reliés par des branches dans l’arbre phylogénétique Test de robustesse des reconstructions phylogénétiques

Introduction : arbre phylogénétique Délimitation du groupe d'intérêt Introduction : arbre phylogénétique Rappel arbre phylogénétique : Diversité des méthodes de reconstructions phylogénétiques et Comment générer un arbre phylogénique ?

Introduction : arbre phylogénétique Délimitation du groupe d'intérêt Introduction : arbre phylogénétique 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 phylogénétique Délimitation du groupe d'intérêt Introduction : arbre phylogénétique 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 phylogénétique Délimitation du groupe d'intérêt Introduction : arbre phylogénétique 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 phylogénétique Délimitation du groupe d'intérêt Introduction : arbre phylogénétique 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 phylogénétique Délimitation du groupe d'intérêt Introduction : arbre phylogénétique 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 phylogénétique Délimitation du groupe d'intérêt Introduction : arbre phylogénétique En effet, en fonction des besoins, plusieurs méthodes de génération d’arbres existent et peuvent être utilisées.

Introduction : arbre phylogénétique Délimitation du groupe d'intérêt Introduction : arbre phylogénétique 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 phylogénétique Délimitation du groupe d'intérêt Introduction : arbre phylogénétique 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.

UPGMA : le plus simple, voir cours Laurence Affre Délimitation 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).

Avantage : gain de temps 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

Méthodes de distances (Méthode basées sur l’évolution des caractères) Délimitation du groupe d'intérêt Méthodes de distances (Méthode basées sur l’évolution des caractères)

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

Alignement des séquences 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 ; …

Les problèmes de la reconstruction 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