Cours 9 Flashcards
Qu’est ce qu’une relation phylogénétique?
Représentation de l’évolution des êtres vivant à partir de leur ancêtre commun
Définition polymorphisme et substitution:
-mutation variable au sein d’une espèce
-mutation qui est différente entre les espèces. Ex: une différence fixée
À environ combien de % sommes nous différents des chimpanzés au niveau de la séquence nucléotidique?
-Environ 1%
D’une manière ou d’une autre, ces différences expliquent nos différences phénotypiques
Reconstruction phylogénétique:
-les espèces dont les séquences génomiques sont plus similaires partagent probablement un ancêtre commun plus récent que les espèces avec plus de différences de séquence
Quelle est la relation entre les humains, les chimpanzés et les gorilles?
-Avant les études moléculaires, on pensait que les chimpanzés et les gorilles étaient plus étroitement liés entre eux que chacun ne l’était aux humains
-Divergence des séquences nucléotidiques entre l’homme et le chimpanzé = environ 1,37%
Divergence des séquences nucléotidiques entre l’homme et le gorille, et entre le chimpanzé et le gorille = environ 1,75%
*Ainsi les humains et les chimpanzés sont plus étroitement liés entre eux que chacune de ces espèces ne l’est au gorille
Cependant environ 30% des régions du génome, soit les humains et les gorilles sont plus similaires entre eux que chacun ne l’est aux chimpanzés, soit les chimpanzés et les gorilles sont plus similaires entre eux que chacun ne l’est aux humains. Pourquoi?
-Cela est dû à un tri incomplet de la variation des haplotypes qui était présente dans l’ancêtre commun des trois espèces et qui a persisté jusqu’à la divergence des lignées humaine/chimpanzé
*Cette caractéristique souligne la très courte période de temps entre ces évènements de spéciation
Arbre génique vs arbre des espèces
-Arbre des espèces: est un autre nom pour la phylogénie (mesure de l’histoire partagée et de l’histoire séparée pour deux espèces quelconques)
Nous montre le schéma global - les espèces qui partagent une pop ancestrale commune récente ou pas
-Arbre génique: les gènes individuels peuvent avoir une histoire différente au sein des espèces quand ils se séparent les uns des autres
Besoin d’examiner les phylogénies pour les gènes individuels -‘arbre génique’
Tri incomplet dans les lignées:
-Multiples allèles dans le dernier ancêtre commun
-Les allèles ont une histoire évolutive
-Les allèles ne persistent pas entièrement dans tous les descendants
-Les deux parents les plus proches (chimp et humain) n’ont pas les deux allèles les + étroitement liés, ils ont des allèles plus distants
Le gorille n’est pas le meilleur groupe externe pour les différences humaines/chimpanzés. Quels espèces le sont?
-Les génomes d’orang-outan et de macaque rhésus sont mieux adaptés pour étudier le génome humain, ont été séquencé avant le gorille
Ration dN/ds:
Pour identifier les différences de séquence potentiellement importantes.
-Non synonyme = changement acide aminés, potentiellement significatifs sur le plan fonctionnel
-Synonyme = pas changement acide aminé, présumément neutres, pas d’effet sur la fitness
-dN/ds = taux N/taux S:
< 1 cohérent avec sélection purificatrice
~ 1 cohérent avec une évolution neutre
> 1 cohérent avec une sélection directionnelle
En moyenne approximative dans les régions codantes des gènes quel ration des changements possibles sont non synonymes?
3/4
Les mutations non synonymes et synonymes se produisent aux mêmes taux, mais elles ne deviennent pas fixes au même taux. Le ration des taux de fixation peut donc nous renseigner sur quoi?
l’histoire des pressions de sélection sur le gène
-de nombreuses mutations non synonymes sont délétères (met vie en danger). Occasionnellement, elles peuvent être adaptatives
-la plupart des mutations synonymes sont neutres par rapport à fitness
Exemple de calcul du ration dN/dS
Si on a 5 fixations non synonyme et que cet exon a 74 sites non synonymes et 1 fixation synonyme et que l’exon a 25 sites synonymes:
dN = 5/74 = 0,0675
dS = 1/25 = 0,04
dN/dS = 1,69
L’identification des signaux de sélection positive est limités à quoi?
Aux cas de substitutions adaptatives répétées d’acides aminés au même gène
Que crée une mutation dans le gène FOXP2?
Un trouble du langage frappant
les individus touchés ont une intelligence normale et peuvent parler, mais ils sont incapables de former des phrases complexes
-maladie dominante autosomique (1 gène anormal provenant d’un seul ds parents est suffisant)
-pas affecté R ou G et affecté R/H ou G/A
FOXP2 chez souris?
Observe changement aux niveaux de leur neurone et dans leurs vocalisations
Hypothèse de pourquoi les Néandertaliens se sont éteints?
-Le langage, théorie de la voix aigue des Néandertaliens
Que trouve t’on dans l’analyse des séquences FOXP2 dans le génome néandertalien?
-Les Néandertaliens partagent les substitutions non synonymes dérivées des humains
Pour quoi code le gène SEMG2?
-Code pour une protéine qui est un composant structural du coagulum du sperme ex: bouchon copulatoire
-Relation entre le système d’accouplement et la tailles des testicules /du corps chez les primates
Avantage d’une plus grande production de sperme dans quels systèmes?
Les systèmes multi-mâles/multi-femelles
-Une plus grande compétition spermatique en général - forte pression sélective et potentiel pour une évolution adaptative
Y a t’il des valeurs dN/dS spécifiques à la lignée pour le gène SEMG2?
Oui
-Des valeurs élevées de dN/dS dans plusieurs lignées, certaines particulièrement élevées, 3.15 (chimpanzé)
-dN/dS plus bas chez le gorille
-des valeurs plus élevés pour les espèces avec plus de polyandrie (compétition spermatique plus élevée)
Qu’est ce que la polyandrie?
Le fait pour une femme d’avoir plusieurs maris
Le dN/dS spécifique à la lignée est également corrélé avec quoi?
-La coagulation du sperme et la taille des testicules
Que trouve t’on dans la recherche à l’échelle du génome pour la sélection?
-733 gènes avec dN/dS > 1 dans la lignée humaine, mais seulement 35 de manière significative
-Enrichissements significatifs pour les gènes impliqués dans le syst immunitaire (5 gènes), la perception sensorielle (4 récepteurs olfactifs) et la reproduction masculine (spermatogenèse - 7 gènes)
D’après l’analyse combinée des duplications/suppressions et des pseudogènes de combien de gènes les humains et les chimpanzés diffèrent t’ils?
D’au moins 1 418 des 22 000 gènes examinés
Pseudogénisation: MYH16
-Un gène de myosine sarcomérique
-Pseudogénisés slmt chez les humains
-Les protéines de myosine facilitent la contraction musculaire
La réduction des muscles masticateurs (et la perte de MYH16) est elle associé à la cuisson des aliments?
-Les Néandertaliens et les Dénisoviens partagent l’indel par frameshift humain - la mutation s’est produite avant la divergence de ces lignées
Vrai ou faux: Probablement une grande importance des substitutions régulatrices sans l’évolution humaine
Vrai
difficile à étudier nous ne connaissons pas très bien le code
aussi difficile d’identifier les situations ou il y a plus de mutations régulatrices que prévu sous la neutralité
*Jusqu’à présent, il a été plus facile d’identifier une évolution régulatrice adaptative potentielle
dans quelques rares types de situations extrêmes.
Éléments ultraconservés:
481 segments d’ADN > 200 pb qui sont conservés à 100% entre les génomes humain, souris et rat.
La plupart sont également conservés chez le chien et le poulet, voire même chez les poissons.
Que serait une stratégie intéressante pour les éléments ultraconservés?
Identifier les éléments qui sont ultraconservés chez les chimpanzés et d’autres mammifères mais pas chez les humains - et pour lesquels le taux de substitution chez les humains est plus élevé que prévu sous la neutralité
Base moléculaire des différences humain-chimpanzé: limites de ce domaine de recherche
1 % de divergence nucléotidique entre humains et chimpanzés équivaut à environ 30 000 000 de substitutions.
~15 000 000 sur chaque lignée. Beaucoup d’opportunités pour des changements fonctionnels.
Les substitutions régulatrices sont probablement importantes, mais il est difficile d’identifier celles ayant une importance fonctionnelle potentielle ou celles qui ont évolué en raison de la sélection positive.
Une seule substitution dans une région codante d’un gène (ou une région régulatrice) peut avoir à elle seule des effets énormes, sans autres substitutions dans le même gène/région. Même dN/dS et des méthodes similaires ne l’identifieraient pas.
Très difficile d’établir un lien entre les changements et la fonction.
Les phénotypes peuvent refléter l’accumulation de substitutions à travers de nombreux gènes.
Considérations éthiques avec les primates non humains et d’autres expériences sur les modèles animaux.
De nombreuses variantes uniques à des humains pourraient ne pas être uniques. Pourquoi?
Le séquençage de 233 espèces de primates révèle que 63% des changemens non synonyme que nous pensions etre unique à l’homme se produisent en fait dans au moins une autre espèce de primate et 55% dans plus de deux espèces
Déf épigénétique
Changements dans l’expression génique d’une cellule qui n’impliquent pas de modifier son code ADN
Formation des chromosomes:
Chromatine emballé ensemble pour former des paires de chromosomes
Pendant l’interphase, l’ADN prend deux formes:
-Hétérochromatine: étroitement enroulée (économie d’espace), régions non transcriptionnellement actives (la machinerie de transcription et les facteurs ne peuvent pas y pénétrer)
-Euchromatine: enroulement lâche, gène transcriptionnellement actifs à proximité
Caractéristiques de l’euchromatine et de l’hétérochromatine en interphase:
1.Les régions d’euchromatine et d’hétérochromatine peuvent être différentes d’une cellules à l’autre et d’un type cellulaire à l’autre
2.Pendant interphase, euchromatine se trouve généralement au milieu de la cellule, et hétérochromatine est limité près des parois cellulaires
3.On pense que cette organisation facilite la régulation des gènes et le fonctionnement général de la cellule
Les mammifères sont très sensibles aux stimuli environnementaux pendant dév et ces expériences ont des conséquences à long terme. Ex de stimuli:
-Dispo des ressources et régime alimentaire
-Présence maternelle/paternelle
-Intégration sociale
-Statut social
-Nutrition maternelle
-Contact physique et attention
Qu’est ce que la méthylation de l’ADN?
Ajout covalent d’un groupe méthyle à une base cytosine. Bloque le début de la transcription
Les changements dans la régulation des gènes (méthylation de l’ADN) peuvent relier les enviro précoces aux phénotypes adultes:
1) La méthylation de l’ADN joue un rôle majeur dans la régulation des gènes
2) Ces marques sont largement établies pendant dév
3) Elles répondent aux influences enviro pendant cette période
4) Et elles sont très stables à travers les divisions cellulaires tout au long de la vie de l’organisme
Chez les mammifères, la méthylation de l’ADN se produit principalement au niveau de quels sites?
-Au niveau des sites CG. Ces séquences dinucléotidiques sont largement appauvries dans le génome des mammifères mais fortement enrichies dans les promoteurs et les éléments régulateurs
Qu’est ce que la méthylation de l’ADN peut influencer?
-l’expression des gènes voisins et potentiellement entrainer des différences dans la qté de gène produite
-Différences dans les phénotypes des organismes
La méthylation de l’île CpG du TSS est associé à quoi?
Un silence à long terme
Ex: inactivation du chromosome X, l’imprégnation