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Qui est le père de la phylogénie ?
En 1866, le biologiste allemand Ernst Haeckel invente le terme de « phylogénie » pour désigner cette relation de filiation qui unit les êtres vivants.Comment réaliser un bon alignement en phylogénie moléculaire ?
Calculer une matrice de distances, qui indique la distance entre chaque paire de séquences. Construire un arbre guide qui regroupe en premier lieu les séquences les plus proches, et remonte en regroupant progressivement les séquences les plus éloignées. Utiliser cet arbre pour aligner progressivement les séquences.Pourquoi réaliser une phylogénie ?
La phylogénie moléculaire a pour but de reconstruire les relations de parenté entre des séquences de nucléotides ou d'acides aminés. On peut ainsi étudier les relations de parenté entre les esp?s qui les portent mais, aussi, l'évolution du génome.- Son principe est de se baser sur l'arbre phylogénétique (comme un arbre généalogique) qui relie les esp?s, c'est-à-dire de classer ces esp?s suivant leurs ancêtres communs plus ou moins éloignés, à partir desquels il ont évolué. L'étude de ces liens est la phylogénie.
1 Phylogénie moléculaire
O. Lecompte
Laboratoire de Bioinformatique et Génomique Intégratives - IGBMC odile.lecompte@igbmc.frLa phylogénie moléculaire
Pour quoi faire ?q
retracer l'histoire évolutive d'une famille de gènes reconstruire les relations évolutives entre espèces ex : arbre du vivant classer une nouvelle espèce ex : souche viraleASM2Odile Lecompte -IGBMC
2Gène ancestral de
l'insulineHomologie:
2 gènes sont homologues s'ils ont un
êtHomologie, orthologie, paralogie
PrimatesRongeurs
INS1INS2
ancêtre communOrthologie:
2 gènes sont orthologues s'ils ont divergé
à la suite d'un événement de spéciationParalogie:
2 gènes sont paralogues s'ils ont divergé
àl i d' éé d d li i
ASM2Odile Lecompte -IGBMC
INSHommeRat SourisINS2INS2
Souris
RatSouris
INS1INS1
Rat Souris
Spéciation
Duplication
Ratà la suite d'un événement de duplication
Arbre du vivant
Animals
Bacteria
Animals
Archaea
Eucarya
TrichomonadsFlagellatesCiliates
PlantsFungi
Halobacterium
Methanobacterium
Methanococcus
PyrococcusGram positives
Proteobacteria
Cyanobacteria
Chlamydia
Archaeoglobus
Thermoplasma
Methanopyrus
Pyrobaculum
Sulfolobus
Bacteria
Spirochaetes
FlagellatesCiliates
PlantsFungi
Halobacterium
Methanobacterium
Methanococcus
PyrococcusGram positives
Proteobacteria
Cyanobacteria
Chlamydia
Archaeoglobus
Thermoplasma
Deinococcus
Methanopyrus
Pyrobaculum
Sulfolobus
Archaea
Spirochaetes
ASM2Odile Lecompte -IGBMC
Diplomonads
MicrosporidiaThermotoga
Aeropyrum
Aquifex
MicrosporidiaThermotoga
Aeropyrum
Aquifex
Deinococcus
3La phylogénie moléculaire
Pour quoi faire ?q
retracer l'histoire évolutive d'une famille de gènes reconstruire les relations évolutives entre espèces ex : arbre du vivant classer une nouvelle espèce ex : souche viraleComment ?
ASM2Odile Lecompte -IGBMC
Comment ?
1. Aligner correctement les séquences nucléiques ou protéiques
2. Appliquer une méthode de génération d'arbres
3. Évaluer statistiquement la robustesse des arbres
Phylogénie moléculaire
Notions de base en phylogénie
Principales méthodes de construction d'arbres
Méthodes basées sur les distances
Méthodes basées sur les séquences
Evaluer la fiabilité d'un arbre
Lliitdlhléi
ASM2Odile Lecompte -IGBMC
Les limites de la phylogénie
Quelques programmes
4Notions de base : terminologie
Un arbre phylogénétique est caractérisé par : -sa topologiepg - la longueur de ses branches (éventuellement) Seq ASeq BSeq C
Seq D noeud interne Seq A Seq B Seq CSeq Droot
noeud feuilleASM2Odile Lecompte -IGBMC
Seq Noeud:estimation de l'ancêtre commun des éléments appartenant à ce noeudRacine (root)
:ancêtre commun de tous les éléments de l'arbre.Un arbre peut avoir ou non une racine.
A B D E A B D E A B DPhylogrammeCladogrammes
(longueur des branches non significative) E F G 0.1 F G E F G AB (longueur des branches proportionnelle au nombre de substitutions)A b s s ns cin (n t ks)
AB 0.1 D E F GArbres sans racine (networks)
D E F G (longueur des branches proportionnelle au nombre de substitutions)(longueur des branches non significative) 5Notions de base : racine
AC Pour un arbre sans racine (unrooted), il existe plusieurs arbres avec racinePosition de la racine
24BD
Position de la racine
A B C D 1 A B C DB A C D 3 5 C D A BD C A BLa racine permet d'orienter l'arbre.
ASM2Odile Lecompte -IGBMC
12345Dans la plupart des programmes, la position de la racine est choisie de manière arbitraire : - " midpoint rooting » (racine placée au milieu de la plus longue branche) - " outgroup rooting » L'utilisateur peut définir la ou les séquences constituant l 'outgrouppour enraciner l'arbre.
Ces séquences doivent être éloignées des autres séquences tout en étant homologues.
Notions de base : racine
METJANN
SACCER
METJANN
SACCER
SACCER
HOMSAPI
100AQUAEOL
ESCCOLI
48100
HOMSAPI
100AQUAEOL
ESCCOLI
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