Labo Phylogénie moléculaire 13/14

Comparaison de séquences protéiques chez différents animaux.

INTRODUCTION :
Ces travaux pratiques ont pour but de comparer des séquences de protéines pour obtenir des informations sur l’histoire évolutive de différents organismes et notamment sur leurs liens phylogénétiques. Cette analyse permettra de produire des arbres phylogénétiques rendant compte de la relation de parenté entre ces différents organismes.

CADRE THEORIQUE :
On peut représenter l'histoire évolutive d'un groupe d'organismes dans un diagramme arborescent appelé arbre phylogénétique. L’arbre phylogénétique représente des liens évolutifs hypothétiques. Ces liens sont souvent présentés selon un modèle dichotomique, c'est-à-dire au moyen d'une série de fourches à deux branches. Chaque point de bifurcation (ou nœud) correspond à la divergence de deux lignées issues d'un ancêtre commun.

Les trois points clés de l'arbre phylogénétique sont  :

• Premièrement, cette représentation vise à montrer des modèles de descendance et non des ressemblances phénotypiques. Bien qu'il soit fréquent que des organismes parents se ressemblent en raison de leur ancêtre commun, il n'en sera pas de même si leur lignée respective n'a pas évolué au même rythme ou s'ils ont dû composer avec des conditions environnementales très différentes. Par exemple, les Crocodiles sont plus proches des Oiseaux que des Lézards (voir la figure 22.17), mais ils ressemblent davantage à ces derniers parce que la morphologie de la lignée des Oiseaux a considérablement changé.
  

• Deuxièmement, la séquence des branchements d'un arbre n'indique pas nécessairement l'âge véritable (ou absolu) des espèces en cause. Par exemple, l'arbre de la figure 26.4 n'indique pas que le loup est apparu plus récemment que la loutre d'Europe; il montre seulement que leur ancêtre commun (nœud 1) est né avant le dernier ancêtre commun du loup et du coyote (2). Pour indiquer à quel moment le loup et la loutre ont formé des groupes distincts, l'arbre devrait montrer, pour chaque lignée, des bifurcations supplémentaires, et celles-ci devraient être datées.

De façon générale, à moins que le diagramme s'accompagne d'informations précises sur le sens à donner à la longueur des branches, nous ne devrions l'interpréter qu'en termes de modèles de descendance.

Autrement dit, l'arbre phylogénétique ne permet pas de formuler des hypothèses sur le moment où une espèce donnée a évolué ou sur la nature des changements survenus dans chaque lignée.

• Troisièmement, nous ne devons pas présumer qu'un taxon est le fruit de révolution du taxon voisin. La figure 26.4 n'indique pas que le loup est une évolution du coyote, ou l'inverse.

Nous pouvons tout au plus conclure que la lignée du loup et celle du coyote proviennent toutes les deux du même ancêtre. Cet ancêtre, aujourd'hui disparu, n'était ni un loup ni un coyote.

Cependant, ses descendants comprennent les deux espèces existantes mentionnées ici, soit le loup et le coyote.

Dans le cadre de ces travaux pratiques, les animaux étudiés sont :

• Homme
• Bonobo
• Chimpanzé
• Gorille
• Orang-Outan
• Gibbon
• Singe Vervet
• Capucin
• Rat
• Drosophile

Les protéines étudiées sont  :

1) cytochrome c oxydase subunit 1

Nom du gène : cyc1 ou cyt1

Fonction : Protéine de la chaîne respiratoire

2) ATP synthase subunit alpha

Nom du gène : ATPA

Fonction : Protéine appartenant à un complexe impliqué dans la production d'énergie (chaîne respiratoire)

3) Collagène

Nom du gène : COL1A1

Fonction : Appartient à une famille de protéine présente dans la peau et les os

4) Cytochrome B

Nom du gène : MT_CYB (gène mitochondrial)

Fonction : Protéine de la chaîne respiratoire

5) Insuline

Nom du gène : INS

Fonction : Régule le taux de sucre dans le sang

Attention de bien sélectionner les séquences orthologues

6) Récepteur à la dopamine

Nom du gène : DRD2

Fonction : Récepteur à la dopamine (il en existe plusieurs)

7) Histone H4

Nom du gène : HIST1H4A

Fonction : Protéine 'bobine' autour de laquelle s'enroule l'ADN

METHODOLOGIE :

Chaque groupe de 2 élèves choisira une protéine parmi la liste proposée et effectuera ensuite une recherche des séquences protéiques pour chaque animal.

La comparaison des séquences protéiques obtenues permettra l’élaboration d’un arbre phylogénétique

Sites utilisés :

Uniprot : Obtention des séquences de protéines

Clustal Omega : Comparaison des séquences

Phylodendron : Construction des arbres phylogénétiques.

Wikipédia : Encyclopédie libre

MARCHE A SUIVRE :

1) Avec l’aide de l’encyclopédie Wikipédia, sélectionner un organisme. (Exemple : Pieuvre).
Obtenir le Genre (Octopus).
Copier cette information.

2) Ouvrir le site Uniprot
Sélectionner UniProtKB dans la liste sous Search in
Dans Query saisir le nom du gène et le nom de l’organisme (ex : INS and Octopus vulgaris)

3) Lancer la recherche Search.
Cliquer sur le numéro d’Accession, si possible lorsque le statut de l’entrée est une étoile jaune.

4) Cliquer sur le rectangle orange FASTA.
Copier les séquences obtenues et coller dans le Bloc-Notes.

5) Répéter les points 1 à 4 pour chaque organisme et coller à la suite les séquences obtenues dans le Bloc-Notes.

6) Ouvrir le site Clustal Omega
Après avoir copié la totalité des séquences dans le Bloc-Notes, coller l'ensemble dans la case au STEP 1
Au STEP 3 cliquer sur submit

7) Copier le résultat obtenu Ouvrir le site Phylodendron
Coller le résultat dans la case, choisir le tree style et les options puis presser sur submit.
Vous obtenez un arbre phylogénétique en format pdf ou jpg que vous sauvegarderez sur le serveur MIMOSA.