Le 21 juin 2011, sept membres du CSBQ se sont réunis pour un club de lecture sur le thème : “Que faire de plus avec mon arbre phylogénétique”. Annie a débuté la rencontre en présentant une très brève introduction aux étapes principales et aux logiciels disponibles pour mener une analyse phylogénétique, afin de permettre aux non-initiés de s'y retrouver dans la littérature scientifique. A voir sur notre canal Vimeo

Reconstituter l'arbres des espèces

Simon Joly, chercheur au Jardin Botanique de Montréal, nous a entretenu de l’inadéquation entre l’arbre phylogénétiques d’espèces et les arbres de gènes. L’article de Maddison 1), sans être le premier avancer l’idée, l’a vraiment solidifiée. Simon nous a présenté des figures tirés d’un article de Degnan et Rosenberg 2) qui suggère qu’analyser plus de données ne rapproche pas toujours de la vraie histoire évolutive. Parfois, les arbres phylogénétiques les plus probables ne sont pas ceux qui reflètent l’évolution. Simon a de plus présenté une méthode qu’il a lui même développée 3), qui permet, en incorporant les distances génétiques, de donner une probabilité à l’explication du triage aléatoire de lignées ou à l’explication de l’hybridation dans des cas d’incompatibilité entre arbres de gènes et d’espèces. Il nous a de plus montré que les risques que les arbres de gènes ne représentent pas l’évolution des espèces dépendent de la taille des populations et du temps de divergence. Simon a terminé en présentant différentes façons d’inclure des variables bioclimatiques et de niches à l’histoire évolutive d’espèces proches parentes.

Déterminer la contribution de la diversité phylogénétique et fonctionnelle pour les communautés

Marielle Babineau et Étienne Léveillé-Bourret, étudiants à l’Institut de recherche en biologie végétale ont présenté un article sur la diversité phylogénétique et des traits le long d’un gradient altitudinal 4). L’objectif de l’étude était de déterminer la contribution de la diversité phylogénétique et de la diversité des traits fonctionnels dans la structure des communautés écologiques qui évoluent des habitats différents. Marielle et Étienne nous ont présenté une revue très critique des méthodes et des conclusions de l’article. Les données à l’études consistent en une matrice de diversité phylogénétique basée sur “The tree of Life”, qui ignore la longueur des branches, ainsi qu’en une matrice de diversité fonctionnelle basée sur des données de la littérature et divisée en classes qualitatives. Marielle et Étienne nous ont démontré que les conclusions de l’étude, qui ne parvient pas à démontrer de relation entre la diversité phylogénétique selon l’altitude ou avec la diversité fonctionnelle pourraient être principalement dus à une méthode déficiente de collecte de données phylogénétiques. À voir sur notre canal Vimeo.

Déduire les variables climatiques et les forces microévolutives agissant sur la structure des populations

Aurélien Lauron-Moreau et Tahiana, aussi étudiants à l’Institut de recherche en biologie végétale ont présenté un article sur la modélisation du flux génique selon le paysage 5). L’objectif de l’étude était de comprendre les forces micro-évolutives opérant dans une population ou entre des populations lorsqu’elles sont influencées par l’environnement; ce qui permettrait d’identifier des corridors de dispersion. Des simulations pour trois mesures de distances génétiques entre population TSF, CD et cGD ont été analysés par des régressions multiples sur les matrices de distances et démontrent la supériorité de cGD. Les données empiriques génétiques à l’étude proviennent de 311 individus d’Euphorbia lomellii séquencés pour six loci nucléaires co-dominants, et ont été analysées par les distances génétiques conditionnelles (cGD). C’est ensuite sur la variation résiduelle, après en avoir soustrait l’influence de l’histoire phylogéographique, que les régressions multiples avec les variables bioclimatiques ont été réalisées, ce qui permit de d’identifier que la température et les précipitations extrêmes sont les variable prédictive principales. Simon nous a souligné que considérant la complexité des analyses proposées par les auteurs de l’article, Tahiana et Aurélien ont eu la tâche difficile, et ont particulièrement bien rendu les conclusions de l’étude. À voir sur notre canal Vimeo.

Déterminer l'effet des changements climatiques projetés sur la diversité phylogénétique

Cécile Albert, du département de Biologie de l’Université McGill, a présenté un article à propos des conséquences projetées que les changements climatiques auront jusqu’en 2080 sur la diversité phylogénétique des plantes, des oiseaux et des mammifères en Europe 6). Cécile a pris soin de présenter au groupe certaines des méthodes d’analyse de la distribution des espèces. Les modèles de prévisions climatologiques et de distribution des espèces ainsi que les méthodes de reconstructions phylogénétiques de l’étude sont solides. Une série de résultats montre que les espèces qui risquent l’extinction sont distribuées quasi-aléatoirement dans les arbres phylogénétiques. Une autre série de résultats démontre toutefois que les régions géographiques ne seront pas affectées de la même façon. Le sud de l’Europe verra sa diversité phylogénétique réduite alors qu’elle pourra augmenter légèrement pour les régions nordiques ou alpines. Cécile a souligné la difficulté d’analyser de si grands jeux de données, qui en rend l’interprétation risquée.

Détecter à quel moment de leur histoire les gènes dupliqués subissent une pression de sélection

Annie Archambault, professionnelle de recherche au CSBQ, a ensuite présenté un article qui s’intéresse à la pression évolutive subie par les gènes dupliqués 7). A partir de 10204 familles de gènes, les auteurs ont extrait près de 3000 « sous-arbres » qui contiennent des paralogues dupliqués uniquement dans une lignée de mammifère. Les biais principaux ont été éliminés un à un, par exemple ceux liés aux difficultés d’alignement, à la convergence des analyses de détection de sélection positive, à la mauvaise qualité du génome du macaque, au déséquilibre du nombre de gènes dupliqués par rapport aux orthologues en copie unique, ou encore à la recombinaison dans les paralogues. Simon a fait remarqué que les auteurs auraient peut-être dû soustraire de leur jeu de données tous les biais en même temps. La comparaison démontre que les gènes récemment dupliqués subissent de la sélection positive beaucoup plus marquée que les orthologues en copie unique. Les auteurs ont de plus comparé la localisation dans le génome des gènes dupliqués et identifié ceux qui ont sont resté au même endroit (gène parent) et ceux qui sont dupliqué à un nouvel endroit dans le génome (gène fils). La comparaison des deux classes de gènes (parent et fils) indique que la pression positive se produit habituellement après qu’un gène se soit déplacé dans le génome, ce qui corrobore le modèle de néofonctionalisation. Annie a conclu en précisant que la particularité de cette étude réside dans l’analyse des duplications spécifiques à des lignées, et que la présence de duplication a des répercussions pour le choix et l’analyse phylogénétique de gènes nucléaires en systématique moléculaire.

1) Maddison WP. 1997. Gene Trees in Species Trees. Systematic Biology 46: 523-536.10.1093/sysbio/46.3.523
2) Degnan JH, Rosenberg NA. 2009. Gene tree discordance, phylogenetic inference and the multispecies coalescent. Trends in Ecology & Evolution 24: 332-340.10.1016/j.tree.2009.01.009
3) Joly S, McLenachan PA, Lockhart PJ. 2009. A statistical approach for distinguishing hybridization and incomplete lineage sorting. The American Naturalist 174: E54-70.10.1086/600082
4) Kluge J, Kessler M. 2011. Phylogenetic diversity, trait diversity and niches: species assembly of ferns along a tropical elevational gradient. Journal of Biogeography 38: 394-405.10.1111/j.1365-2699.2010.02433.x
5) Dyer RJ, Nason JD, Garrick RC. 2010. Landscape modelling of gene flow: improved power using conditional genetic distance derived from the topology of population networks. Molecular Ecology 19: 3746-3759.10.1111/j.1365-294X.2010.04748.x
6) Thuiller W, Lavergne S, Roquet C, Boulangeat I, Lafourcade B, Araujo MB. 2011. Consequences of climate change on the tree of life in Europe. Nature 470: 531-534.10.1038/nature09705
7) Han MV, Demuth JP, McGrath CL, Casola C, Hahn MW. 2009. Adaptive evolution of young gene duplicates in mammals. Genome Research 19: 859-867.10.1101/gr.085951.108