Atelier 3 - Phylogénie, biodiversité et pizza...

1- Phylogénie: une petite introduction....

'La phylogénie est l'étude des relations de parentés entre différents êtres vivants en vue de comprendre l'évolution des organismes vivants'. (wikipedia)

Il est possible de construire un arbre phylogénétique à partir de différents types de données:

• les données morphologiques (écailles ou plumes, présence de certains os du crâne, température corporelle, ...). Il existe quelques centaines de caractères définis dans ce but par les spécialistes.
• les données moléculaires (séquences d'ADN ou de protéines). Des mutations modifient les séquences de l'ADN et par conséquent des protéines au cours de l'évolution.

Exemple: Sachant que plus les espèces sont éoignées du point de vue de l'évolution, plus le nombre de difféences dans leurs séquences de protéine augmente, déterminer à quelle espèce appartient la séquence 1, 2, 3 et 4.

Cet exemple est tiré l'exposition ChromosomeWalk.ch...

2- Construire des arbres 'phylogénétiques' (pour débuter)...

Construisez des arbres à partir de séquences de protéines à l'aide du programme Philophylo

• Choississez une protéine
• Philophylo recherche les séquences de cette protéine chez différentes espèces dans la banque de données UniProtKB/Swiss-Prot
• Philophylo compare les séquences des protéines... dans le jargon bioinformatique, il construit un 'alignement multiple'.
• Des programmes bioinformatiques évaluent les différences ou similitudes observées dans l'alignement. Le résultat est 'modélisé' sous la forme d'un arbre. Les embranchements correspondent à des organismes ancestraux hypothétiques.
• Remarque: Philophylo ne construit pas un vrai arbre phylogénétique (les calculs seraient beaucoup plus compliqués et trop longs !).

Qui est le 'cousin' du tyranosaure ?
- Vous pouvez découvrir qui a un ancêtre commun avec le tyranosaure en construisant un arbre phylogénétique avec les séquences de collagène (réponse) (plus d'info)

Qui est le 'cousin' du dodo et du mammouth ?
- Vous pouvez découvrir qui a un ancêtre commun avec le dodo ou le mammouth en construisant un arbre phylogénétique avec les séquences du cytochrome B (réponse)

Qui est le 'cousin' du concombre ?
- Vous pouvez découvrir qui a un ancêtre commun avec le concombre en construisant un arbre phylogénétique avec les séquences Récepteur à l'éthylène (réponse)

Autres questions:
- Parmi les protéines proposées, laquelle est la plus conservée au cours de l'évolution ?
   Essayez d'imaginer pourquoi...

- Quelle protéine vous semble la plus 'universelle' (= présente chez toutes les espèces) ?
   Essayez d'expliquer pourquoi... (ne vous fiez pas uniquement aux espèces proposées par le programme !)

Si vous souhaitez quelques explications sur des résultats obtenus...
.

3- Construire des arbres phylogénétiques (avancés)...

Vous pouvez constuire un arbre phylogénétique avec de 'vrais' outils bioinformatiques:

• Sélectionner une protéine dans la liste proposée ici ('Sets de séquences pour la Phylogénie')

• 'Nettoyer' les séquences obtenues toujours grâce à ce programme (les noms des espèces apparaissent en premier); Copier / coller les séquences dans la boite de soumission

• Copier / Coller les séquences 'nettoyées' dans les différents programmes d'analyse phylogénétique proposés ('Basic')

Vous pouvez sélectionner d'autres protéines dans cette liste
D'autres sets de séquences sont également disponibles dans cette liste

4- Biodiversité et pizza...

Vous pensez que la taxonomie (classification des espèces) est indigeste ?

Essayez de deviner combien d'espèces différentes sont présentes dans une pizza...
N'hésitez pas à parcourir la recette de notre pizza

et découvrez notre atelier 'La pizza métagénomique'.

Vous prendrez bien un peu de cheval dans vos lasagnes ?

5- Datation de la divergence entre 2 espèces...

http://www.timetree.org/ (Get Divergence Time For a Pair of Taxa)

Ce site web permet d'estimer la 'date' de la divergence de 2 espèces comme l'homme et le chimpanzé (homo sapiens - chimpanzee)...
ou l'homme et les bactéries (homo sapiens - bacteria). La datation de la divergence homme-bactérie correspond en fait à l'estimation de quand LUCA a vécu sur Terre...

Pour info...

Un des projets actuel est de construire l'arbre de la vie (Tree of Life) en intégrant toutes les espèces connues, et en particulier, toutes les espèces pour lesquelles on connaît une partie du génome (site internet en anglais).

La construction de l'arbre de la vie un défi scientifique, puisqu'on estime à plus de 100 millions le nombre d'espèces qui ont vécu ou qui vivent encore sur notre planète !


Bioinformatics with pen and paper: building a phylogenetic tree  (Cleopatra Kozlowski):


Et pour finir ...un arbre bien sympathique...

et un jeu pour comprendre comment 2 séquences peuvent être alignées

A new view of the tree of life: publication (2016)

Certaines activités sont issues de discussions pédagogiques et didactiques en lien avec le projet Bioinformatique : opportunités pour l’enseignement (F.Lombard ).

Pour nous contacter...

• outreach@sib.swiss