5.4.4 - Exercice d'analyse d'une phylogénie

Partie

L'enzyme L-glucono-γ-lactone oxydase (GLO) intervient dans la synthèse de vitamine C. Son gène a été étudié dans différentes espèces et les séquences comparées ( Lachapelle & Drouin, 2011[1]). La nature du nucléotide aux positions 337, 348, 912 et 973 de la partie codante de ce gène vous est indiquée sur la phylogénie de 4 espèces particulières :

  • Homme (H)

  • chimpanzé (C)

  • macaque (M)

  • galago (G) (primate africain à longue queue).

Phylogénie de primates et séquences de la glo

Question

Question 1 :

Comment appelle-t-on deux gènes de même nature dans deux espèces différentes ?

Aide simple

le gène glo de l'Homme et le gène glo du macaque par exemple

Solution détaillée

Il s'agit de gènes orthologues, par opposition aux gène paralogues qui sont deux copies d'un gène dans la même espèce (duplication).

Question

Question 2 :

  1. En utilisant le principe de parcimonie, identifiez le nucléotide présent aux différentes positions chez les ancêtres A1, A2 et A3 indiqués sur la phylogénie. Si plusieurs solutions sont possibles, présentez-les.

  2. Pour chaque cas envisagé, indiquez sur quelle branche s'est produite ou se sont produites la ou les substitution(s).

  3. Indiquez alors la nature des caractères identifiés dans les 4 espèces actuelles, cela pour chaque hypothèse émise

Solution détaillée

Questions 2.1 & 2.2

Les résultats aux sont donnés dans le tableau suivant :

natures possibles des séquences du gène glo chez les ancêtres des singes actuels

Pour la position 912, il existe plusieurs solutions, toutes présentant le même niveau de parcimonie. Quelle qu'elle soit, la solution parcimonieuse nécessite 2 substitutions depuis l'ancêtre commun (A1).

Question 2.3 :

Pour la position 337, il n'existe qu'une solution :

  • T est l'état ancestral soit une symplésiomorphie pour le macaque et le galago

  • G est un état dérivé soit une synapomorphie pour les Hominidae

pour la position 912, nous avons vu qu'il existe plusieurs possibilités.

  1. première solution :

    • T est une plésiomorphie pour le galago

    • T est une apomorphie pour l'Homme, c'est un retour vers l'état initial ou réversion

    • C est une symplésiomorphie si l'on considère le groupe des catarrhini

  2. deuxième solution :

    • T est une symplésiomorphie pour l'Homme et le galago

    • C est une homoplasie pour le chimpanzé et le macaque

  3. troisième solution :

    • C est une symplésiomorphie pour le chimpanzé et le macaque

    • T est une homoplasie pour l'Homme et le galago

Pour la position 973 la seule solution parcimonieuse est :

  • A est une symplésiomorphie pour le chimpanzé, le macaque et le galago

  • G est une apomorphie chez l'Homme

Question

Question 3 :

Parmi les 3 positions proposées, lesquelles constituent un caractère informatif ?

Aide simple

Un caractère est informatif s'il existe sous au moins deux formes, chacune dans au moins deux OTU.

Solution détaillée

Les positions 337 et 912 sont informatives. Cependant, la position 912 fournit une information erronée, rapprochant a priori chimpanzé et macaque ainsi que Homme et galago. Seule la parcimonie globale qui a permis de construire la phylogénie permet de le découvrir.

Question

Question 4 :

  1. la groupe des Homonidae forme-t-il une clade ?

  2. diriez-vous que le macaque est plus apparenté au galago que ne l'est le chimpanzé ?

  3. diriez-vous que le plus proche parent du chimpanzé est l'Homme ?

Justifiez vos réponses.

Solution détaillée

Question 4.1 :

Une clade est un groupe monophylétique. Il existe un ancêtre des Hominidae (A3) qui n'est pas ancêtre des autres OTU. Il s'agit donc bien d'une clade, la dénomination est pertinente en phylogénie.

Question 4.2 :

A1 est le dernier ancêtre commun au macaque et au galago. Il est également le dernier ancêtre du chimpanzé et du galago. Le macaque et le chimpanzé ont donc le même niveau de parenté avec le galago.

Question 4.3 :

Il est commun de dire que le chimpanzé est un proche parent de l'Homme. Il est courant également de penser que les singes non Humains forment un groupe apparenté. Or la phylogénie donnée montre clairement que les singes non humains forment un groupe paraphylétique et que l'Homme est effectivement plus proche du chimpanzé que ne l'est le macaque.