Les nouvelles preuves de l’évolution: y accéder en classe PO 422

1. Les nouvelles preuves de l’évolution: y accéder en classePO 422 Phylogénétique

2. Phylogénie Etude des relations de parenté entre espèces. Une analyse phylogénétique permet d’estimer (modéliser) les relations évolutives qui existent entre les espèces grâce à un arbre: qui a un ancêtre commun - qui est le cousin de qui ? Phylogénétique

3. http://www.unige.ch/450/expositions/genome/presentation/slogans.htmlhttp://www.unige.ch/450/expositions/genome/presentation/slogans.html Phylogénétique

4. 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, forme des feuilles…). Il existe quelques centaines de caractères définis dans ce but par les spécialistes. • Les caractères physiologiques (température corporelle…) • L’ordre des gènes (par exemple sur l’ADN des mitochondries) • 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. • toutes les données existantes….(défi scientifique !) Phylogénétique

5. Phylogénétique

6. 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,, forme des feuilles…). Il existe quelques centaines de caractères définis dans ce but par les spécialistes. • Les caractères physiologiques (température corporelle…) • L’ordre des gènes (par exemple sur l’ADN des mitochondries) • 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. • toutes les données existantes….(défi scientifique !) Phylogénétique

7. http://tecfa.unige.ch/perso/lombardf/calvin/images/restricted/index.php?op=5&path=evolution&file=cytochrome-divers-org.jpghttp://tecfa.unige.ch/perso/lombardf/calvin/images/restricted/index.php?op=5&path=evolution&file=cytochrome-divers-org.jpg Phylogénétique

8. http://www.sciencedaily.com/releases/2009/11/091104132706.htmhttp://www.sciencedaily.com/releases/2009/11/091104132706.htm Phylogénétique

9. http://www.unige.ch/450/expositions/genome/presentation/slogans.htmlhttp://www.unige.ch/450/expositions/genome/presentation/slogans.html Phylogénétique

10. Les mutations dans l’ADN peuvent être dûes à • Des erreurs lors de la réplication de l’ADN • Des agents chimiques ou physiques (fumée de cigarette, UV,…) • Des virus • Les conséquences des mutations peuvent être des changements ‘mineurs’ (changement d’un acide aminé pour un autre) ou majeurs (duplication de gènes, délétion d’un bout de chromosomes, …) • Chez les mammifères, à chaque génération, il se produit en moyenne quelques dizaines de mutations dans le génome de chaque individu. • Si ces mutations se trouvent dans l’ADN des cellules sexuelles, elles seront transmises à la descendance. • La sélection naturelle favorisera la sélection des individus avec des mutations qui augmentent les chances de reproduction et de survie dans un environnement donné. Phylogénétique

11. Il est possible de ‘lire’ l’évolution dans les gènes (séquences en acide nucléique) ou les protéines correspondantes (séquences en acide aminé).Les données moléculaires peuvent être utilisées pour établir des relations de parenté phylogénétique entre les organismes, et donc pour reconstruire l’arbre de la vie.Ces données sont libres d’accès sur internet… Phylogénétique

13. www.uniprot.org (query ‘insulin’) Phylogénétique

14. www.uniprot.org (query ‘insulin’) Phylogénétique

15. Alignement multiple des séquences en acides aminés de l’insuline de différentes espèces www.uniprot.org (query ‘insulin’, align) Phylogénétique

16. On ne peut pas ‘muter’ n’importe quoi…. Peptide signal Hélice alpha Hélice alpha Phylogénétique

17. Cladogramme obtenu à partir de l’analyse phylogénétique de l’alignement multiple des séquences d’insuline - Qui est le cousin de qui ? Qui a un ancêtre commun ? Le résultat peut dépendre de la protéine utilisée pour construire l’arbre….et le résultat ne correspond pas toujours à l’’arbre des espèces’… www.phylogeny.fr Phylogénétique

18. Un ancêtre commun Phylogénétique

19. La construction d’arbre phylogénétique ne serait pas possible … sans la notion d’ancêtre commun… Les espèces ne sont pas immuables, mais issues d’autres espèces et peuvent elles-mêmes donner naissance à de nouvelles. La sélection naturelle est opportuniste et ne poursuit aucun but à long terme. Jean-Baptiste de Lamarck et Charles Darwin Phylogénétique

20. Cette notion d’ancêtre commun a été confirmée • par la découverte de l’ADN et du code génétique ‘quasi universel’* que se partagent tous les organismes vivants. *http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Taxonomy/Utils/wprintgc.cgi?mode=c • par la découverte de gènes très conservés entre les espèces (exemples: gène ‘engrailed’, histone H4, ARN ribosomal) et de gènes ‘universels’ (~200). http://education.expasy.org/cours/FLO/Liste_prot_evol.html Phylogénétique

21. Peabody museum exhibition on the Tree of Life http://www.peabody.yale.edu/exhibits/treeoflife/ Phylogénétique

22. LUCA: Last Universal Common Ancestor LUCA est la ‘racine’ de l’arbre de la vie, mais probablement pas le premier organisme unicellulaire vivant. Il devait être déjà complexe et donc le résultat d’un long processus d’évolution Phylogénétique

23. Peabody museum exhibition on the Tree of Life http://www.peabody.yale.edu/exhibits/treeoflife/ Phylogénétique

24. http://www.peabody.yale.edu/exhibits/treeoflife/challenge.htmlhttp://www.peabody.yale.edu/exhibits/treeoflife/challenge.html Phylogénétique

25. Comment construire des arbres phylogénétiques sur la base des séquences des protéines… Phylogénétique

26. Le principe • 1. Sélection: set de séquences de protéines ‘homologues’ • 2. Comparaison: alignement multiple • 3. Construction de l’arbre: ‘calculer les différences’ Phylogénétique

27. Le principe • Sélection: set de séquences de protéines ‘homologues’ • Comparaison: alignement multiple • Construction de l’arbre: ‘calculer les différences’ Phylogénétique

28. Trouver des séquences de protéines homologues… • ‘query’ par nom de protéines ou nom de gènes Utiliser http://www.uniprot.org/ Exemples: http://education.expasy.org/cours/FLO/Liste_prot_evol.html Blast Utiliser http://www.expasy.org/tools/blast/ ou le Blast@UniProt Phylogénétique

29. Protein and gene nameS www.uniprot.org/ query FOLH1 Phylogénétique

30. www.uniprot.org Phylogénétique

31. Limiter votre requête selon les propositions de l’outil de recherche. Dans notre cas: ‘insulin est un ‘protein name’ Phylogénétique

32. Phylogénétique

33. Customize display Phylogénétique

34. www.uniprot.org (query ‘name:insulin’) Phylogénétique

35. 1- Sélectionner les protéines homologues qui vous intéressent 2- Cliquer sur ‘Retrieve’ pour récupérer les séquences en format ‘Fasta’ Phylogénétique

36. Cliquer sur ‘Open’ pour récupérer les séquences en format ‘Fasta’ Phylogénétique

37. Phylogénétique

38. Si vous souhaitez faire un alignement multiple: …utile comme moyen de vérifier la pertinence des séquences que vous avez sélectionnées… Phylogénétique

39. Sélectionner les séquences homologues provenant d’espèces différentes !!! Les séquences doivent être homologues (même protéine chez différentes espèces) Phylogénétique

40. Cliquer sur ‘Align’ pour faire une comparaison des séquences sélectionnées (alignement multiple) Phylogénétique

41. 2- cliquer ici 1- Éditer manuellement le texte: remplacer les numéros d’accession par le nom de l’espèce Phylogénétique

42. Phylogénétique

43. Le principe • Sélection: set de séquences de protéines ‘homologues’ • Comparaison: alignement multiple • Construction de l’arbre: ‘calculer les différences’ Phylogénétique

44. www.phylogeny.fr • Introduire le set de séquences sélectionnées à www.uniprot.org (format ‘fasta’) • Utiliser les paramètres par défaut (‘one’ click) Phylogénétique

45. www.phylogeny.fr Phylogénétique

46. Copier –coller les séquences en format ‘Fasta’ récupérées sur le site UniProt Phylogénétique

47. Modifier le texte (nom des espèces) si vous le souhaitez… Phylogénétique

48. Cliquer sur ‘submit’ Phylogénétique

49. Cladrogramme obtenu à partir de l’analyse phylogénétique de l’alignement multiple des séquences d’insuline - Qui est le cousin de qui ? Qui a un ancêtre commun ? www.phylogeny.fr Phylogénétique

50. Les différents types d’arbres (1) Phylogénétique