Evolution Chap15

La classification phylogénétique des êtres vivants

«Dès la période la plus reculée de l'histoire du globe, on constate entre les êtres organisés une ressemblance continue héréditaire, de sorte qu'on peut les classer en groupes subordonnés à d'autres groupes. Cette classification n'est pas arbitraire, comme l'est par exemple, le groupement des étoiles en constellations» Charles Darwin - L'origine des espèces

Depuis Charles Darwin, la classification tente donc de refléter l'évolution des êtres vivants, donc de révéler ce qu'il appelait la communauté de descendance. Construire une classification moderne revient à découvrir les liens de parentés entre les organismes que l'on souhaite classer, c'est-à-dire reconstruire l'arbre phylogénétique du vivant.

Une reconstruction phylogénétique tente toujours de répondre à la question «qui est le plus proche parent de qui?» au sein d'un échantillon d'espèces choisies.

(Extrait de : Comprendre l'évolution - ch 15 - de boeck)

Phylogénie

Phylogénie traditionnelle des protostomes: les biologistes ont séparé traditionnellement les animaux à symétrie bilatérale en trois groupes qui diffèrent par leur cavité corporelle: les acoelomates, les pseudocoelomates et les coelomates.
Image tirée de "Biologie", Raven et al., Editions De Boeck, 2007

Cette phylogenèse traditionnelle est à présent réexaminée. En effet, la construction de phylogénies à partir de données moléculaires est en passe de modifier de manière significative notre perception des relations entre les phylums animaux. En effet, la systématique moléculaire utilise des séquences uniques dans certains gènes afin d'identifier des ensembles de groupes apparentés.

Phylogénie des protostomes basée sur l'ARNr: les biologistes ont séparé traditionnellement les animaux à symétrie bilatérale en trois groupes qui diffèrent par leur cavité corporelle: les acoelomates, les pseudocoelomates et les coelomates.
Image tirée de "Biologie", Raven et al., Editions De Boeck, 2007

Phylogénie moléculaire

Deux domaines d'application majeurs :

• Reconstruire l'histoire évolutionnaire de taxons, caractères ou de gènes.
• Analyse de caractères et de vitesses d'évolution

Définition : C'est la reconstruction de l'histoire évolutionnaire d'objets biologiques (organismes, gènes …) par comparaison de séquences d'acides nucléiques ou protéiques. L'hypothèse de travail est plus des objets partagent un ancêtre proche, plus leurs séquences doivent se ressembler.

Pour effectuer cette analyse, il faudra donc que les séquences comparées soient orthologues (même gène chez différentes espèces) et il vaudra mieux que la pression de sélection soit plus ou moins restée la même au cours du temps dans les différentes lignées.

Nous étudierons donc les protéines suivantes :

• Insuline - (Rania, Maria / Fred D., Jonathan)
• TPIS (impliquée dans le métabolisme des sucres) - (Romain I., Yann / Romain G., Vincent)
• MetRS (impliquée dans la synthèse des protéines) - (Fred S., Virginie / Yuan)
• Histone H4 (important pour la structure des chromosomes) - (Léo, Catia / Paul-Alain, Clément)
• ATPA (impliquée dans la production d'énergie) - (Isabelle, Cédric / Zabia,Kaltrina)
• Hormone de croissance - (Paulo, Fabrizio / Melody, Dominique)
• Cytochrome B (impliquée dans la production d'énergie) - (Chloé, Vanessa)
• Collagène - (Daniel L., Nathalie / Wanzi, Déborah)

Chez les organismes suivants (dans la mesure de la disponibilité des séquences) :

1. Homme
2. Chimpanzé
3. Orang-outan
4. Vache
5. Souris
6. Rat
7. Poule
8. Grenouille (Xénope)
9. Poisson
10. Mouche (Drosophile)

Sites utilisés :

Uniprot : Obtention des séquences de protéines
Clustal W : Comparaison des séquences
Phylodendron : Construction des arbres phylogénétiques.
Wikipédia Encyclopédie libre

Marche à suivre

• Avec l’aide de l’encyclopédie Wikipédia, sélectionner un organisme (Exemple : rat).

Obtenir le Genre et l'espèce (Ratus norvegicus).

Copier cette information.

• Ouvrir le site Uniprot. Choisir dans le menu search in : Protein Knowledgebase.

Dans Query introduisez le nom de la protéine (en anglais).

Sélectionnez fiels».

Choisir dans le menu search in : taxonomy.

Introduisez le nom de l'organisme qui vous intéresse.

Appuyez sur le bouton Add & Search.

• Sélectionner la bonne Accession.

Cliquer sur le numéro d’Accession qui vous intéresse.

• Cliquer sur le rectangle orange FASTA.

Copier les séquences obtenues et coller dans le Bloc-Notes.

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

Organismes:

1. Homme
2. Chimpanzé
3. Orang-outan
4. Vache
5. Souris
6. Rat
7. Poule
8. Grenouille (Xénope)
9. Poisson
10. Mouche (Drosophile)

Sauvegarder le fichier!

• Ouvrir le site Clustal W.

Copier l'ensemble des données du Bloc-Notes (ctrl-A).

Coller le tout dans le rectangle en bas de la page.

Presser run.

Dans le rectangle Results of search, sélectionnez Guide tree file.

Copier la totalité de l'information.

• Ouvrir le site Phylodendron.

Coller l'information dans le rectangle.

Choisir le style d'arbre (Tree styles).

A ce stade vous pouvez modifier le texte et écrire le nom complet des animaux à la place des codes proposés.

Exemple : (P00395|INS_HUMAN:0.005848,Q9T9X0|INS_PANPA:0.005848); devient (P00395|Homme:0.005848,Q9T9X0|Bonobo:0.005848);

Choisir le Output Format soit PDF ou GIF Image Map.

Presser Submit

Sauvegarder le fichier!

• Exemple d'arbre obtenu en comparant le cytochrome b :

format PDF

Analyse des résultats

Pour vous aider dans l'élaboration de présentation orale, relisez le chapitre 15 et lisez ce document : [Les phylogénies moléculaires]

La présentation orale doit durer 10 minutes et comporter les éléments suivants:

1) Description de la protéine.

2) Analyse de votre arbre phylogénétique.

-> Discussion des résultats obtenus, difficultés, pertinence de la protéine, mise en évidence des "bizarreries", tentative d'explication (hypothèse).

3) Discussion/Conclusion sur l'intérêt, la pertinence et la validité des différentes approches (moléculaires, morphologiques, anatomiques).