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 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
• TPIS (impliquée dans le métabolisme des sucres)
• MetRS (impliquée dans la synthèse des protéines)
• Histone H4 (important pour la structure des chromosomes)
• ATPA (impliquée dans la production d'énergie)
• Hormone de croissance
• Cytochrome B (impliquée dans la production d'énergie)
• Collagène

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 par embranchement (Exemple : Pieuvre).

Obtenir le Genre (Octopus).

Copier cette information.

• Ouvrir le site Uniprot. Choisir dans le menu search in Taxonomy.

Dans Query coller le genre de l’organisme choisi.

Choisir les résultats possédant une étoile et les organismes les plus communs (Octopus vulgaris).

• Sélectionner UniProtKB.

Dans Query ajouter à taxonomy:6645 AND Cytochrome c oxidase subunit 1.

Cliquer sur le numéro d’Accession.

• 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 spongiaire (porifère)
• 1 cnidaire (méduse, corail, ...)
• 1 échinoderme (oursin, étoile de mer)
• 2 vers (plat, rond, annelé)
• 2 mollusques (gastéropode, céphalopode, bivalve)
• 2 arthropodes (insecte. arachnide, crustacé, myriapode)
• 3 vertébrés (poisson, amphibien, reptile, oiseau) et 2 mammifères.

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|COX1_HUMAN:0.005848,Q9T9X0|COX1_PANPA:0.005848); devient (P00395|Homme:0.005848,Q9T9X0|Bonobo:0.005848);

Choisir le Output Format soit PDF ou GIF Image Map.

Presser Submit

Enregistrer le fichier

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

format PDF

Analyse des résultats

Pour vous aider dans l'élaboration de votre rapport, lisez ce document : [Les phylogénies moléculaires]

Le rapport sur le TP doit être dactylographié et comporter les éléments suivants:

1) Description du but de ce TP et du processus d'élaboration de l'arbre phylogénétique.

2) Analyse de votre arbre phylogénétique (cyt C oxydase sous-unité 1).

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

3) Comparaison avec l'arbre phylogénétique (cyt B).

-> Différences, similitudes ; émettre des hypothèses.

4) Comparaison des arbres phylogénétiques moléculaires avec les arbres classiques basés sur des critères morpho-anatomiques.

-> cf. arbre de classification fait en classe (A3) et les schémas du Campbell (pp. 687, 688, 693, 731).

-> Similitudes, différences ; émettre des hypothèses

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

6) Critique du TP