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Dollop
TS : complément au TP phylogénie

Phylip, ou comment faire de la vraie phylogénie. Pour les spé, les amateurs et les passionnés.

Article mis en ligne le 6 octobre 2011

par Jean-Louis
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Ce texte est une reprise mise au niveau terminale du texte présent ici.
(attention, il y a plusieurs liens morts sur cette page qui doit dater un peu). Il y a un TP un peu différent ici

But du TP

Le but de ce TP est d’étudier la phylogénie des ongulés. Les ongulés ont évolué vers une station debout en se reposant sur leurs ongles. Ces ongles sont devenus des sabots au cours du temps. Ce sont des herbivores quadripèdes se nourissant de végétaux. Ils ont été séparés en différentes catégories, basées sur les critères morphologiques suivants :

- l’anatomie du pied,
- l’anatomie de l’appareil digestif et la physiologie,
- la dentition.

Le but du TP est de tester à travers cet exemple les différentes méthodes de reconstruction phylogénétique. Le TP utilise deux types de données :

- des caractères anatomiques
- des caractères moléculaires,

Phylip

Les programmes du paquetage PHYLIP permettent d’effectuer de nombreux traitements autour de la phylogénie.

Ils ont de plus l’avantage d’être disponibles et totalement libres, vous pouvez donc facilement les installer sur votre machine, qu’elle soit UNIX, Mac ou Windows. (Le plus simple étant avec LINUX : il existe un package phylip pour toutes les grandes distribution (Ubuntu, Fedora, Suze, etc.))

Le seul inconvénient de ces programmes est qu’ils s’exécutent en ligne de commande, c’est-à-dire qu’il n’existe pas d’interface graphique ; Vous pouvez télécharger et installer dans votre répertoire personnel. (Lien de téléchargement) sur la page de Joe Felsenstein

Des versions existent cependant, vous pouvez les utiliser pour ce TP si vous le désirez. Elles se trouvent aus page :
- dollop
- drawtree
- drawgram
- consense
- clique
- dnapars
- protpars
- drawtree et drawgram ici aussi
- clustalw
- les outils emboss équivalents : * fdrawgram, fdrawtree, fdnapars, dnapenny, fprotpars, fclique, fdollop, fdolpenny, fpars, fpenny...

L’aide générale du paquetage peut être accédée à partir de cette page.

Il faut bien choisir le programme à utiliser en fonction des données que l’on a. L’aide de tous les programmes est disponibleici.

Analyse basée sur les caractères morphologiques

on étudie 12 ongulés :

Nom nb doigts de pied incisives canines estomac et coecum
Bison 2 absentes absentes estomac à 4 poches
Vache 2 absentes absentes estomac à 4 poches
Cerf 2 absentes absentes estomac à 4 poches
Girafe 2 absentes absentes estomac à 4 poches
Chèvre 2 absentes absentes estomac à 4 poches
Hippopotame 4 présentes grandes simple, sans cecum
Cheval 1 présentes réduites ou absentes simple avec grand cecum
Porc 4 présentes grandes simple sans cecum
Rhinoceros 3 présentes réduites ou absentes simple avec grand cecum
Mouton 2 absentes absentes estomac à 4 poches
Phacochère 4 présentes grandes simple sans cecum
Zebre 1 présentes réduites ou absentes simple avec grand cecum

Question 1. En observant le tableau ci-dessus, faire une phylogénie à la main, de l’ensemble des 12 ongulés. Vous laisserez en un seul groupe les espèces pour lesquelles vous n’arrivez pas, faute de données, à résoudre la phylogénie. Envisagez si plusieurs constructions sont possibles suivant l’ordre dans lequel on observe les caractères.

Question 2. A partir du tableau ci-dessus, déterminez des caractères binaires (pouvant prendre les valeurs vrai ou faux). Construisez une matrice de caractères pour l’ensemble des 12 espèces dont nous disposons.

Question 5. Ouvrez un éditeur et créez votre matrice (que vous appellerez caracteres.txt).

Vous devez obtenir ceci :

Texte - 235 octets
Syntaxe des fichiers d’entrée :
- sur la première ligne figure le nombre d’espèces puis le nombre de caractères, séparés par un espace,
- sur chaque ligne suivante figure le nom d’une espèce (sur 10 caractères, complétés par des espaces s’il est trop court), puis à partir de la colonne 10 et sans séparation la valeur 0 (faux) ou 1 (vrai) pour chaque caractère (voir les fichiers d’aide des méthodes).

Question 3. Construisez une phylogénie avec clique à partir de la matrice de caractères que vous avez créée. Le résultat vous semble-t-il en adéquation avec la méthode ?

Question 4. La même chose avec penny et dollop.
Note : Remarquez que le programme penny donne l’ensemble des arbres les plus parcimonieux. Pour obtenir un seul arbre on peut utiliser une méthode de consensus. Le programme consense permet de faire cela.

Visualisez les arbres avec drawtree ou avec treeview (voir ici)

Analyse basée sur les caractères moléculaires

Nous allons maintenant analyser notre ensemble de 12 espèces avec des données moléculaires. Le marqueur que nous allons utiliser est le gène mitochondrial du cytochrome b.

Le fichier ongules.fasta contient les 12 séquences d’ADN de ce gène pour les 12 espèces.

Zip - 3.3 ko

Question 1. Sauvegardez et dézipez ce fichier.

Question 2. Grâce au programme ClustalW, construisez l’alignement multiple des 12 séquences. Choisissez de sauver le résultat au format Phylip. Sauvez ce résultat sous ongules.phy.

Nous allons utiliser le programme dnapars afin de reconstruire cette phylogénie. C’est une méthode de parcimonie (donc pas phénétique).

Question 3. Calculez la phylogénie grâce à dnapars. Sauvez le fichier résultat outfile sous ongules.dnapars.

Le programme dnaml permet de reconstruire une phylogénie avec la méthode du maximum de vraisemblance.

Visualisez les arbres.

Question finale et donc fondamentale : Les deux jeux de données (anatomiques et moléculaires) donnent-elles le même résultat ?

On peut poursuivre cette question avec les données de l’article Treeconw

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