Module 12

Question 1

Phylogéographie

Answer 1

Domaine d’étude traitant des principes et des processus qui gouvernent la distribution géographique de lignées évolutives distinctes, particulièrement au niveau intra-spécifique ou entre espèces très apparentées.

Comme le terme l’indique, la phylogéographie intègre les composantes historiques et phylogénétiques de la distribution spatiale de lignées évolutives.
En d’autres termes, le temps et l’espace représentent les deux dimensions de la phylogéographie servant à caractériser l’historique des généalogies de gènes.

Question 2

L’étude de la phylogéographie requiert l’intégration de plusieurs connaissances:

Answer 2

• . Génétique moléculaire
• Génétique des populations
• Démographie
• Systématique moléculaire
• Paléontologie
• Biogéographie

Question 3

A partir de l’information contenue dans la diversité en séquences d’ADN retrouvée au sein des populations contemporaines, l’approche phylogéographique vise notamment à :

Answer 3

1. De définir le nombre de lignées évolutives composant une espèce donnée.
2. Établir la répartition géographique de ces différentes lignées évolutives.
3. D’établir le temps de divergence approximatif de ces lignées
4. De reconstituer l’historique démographique et de dispersion de ces populations anciennes.
5. De comprendre le rôle des événements historiques (géologiques, climatiques, démographiques, etc) sur la structure et la diversité génétique des populations actuelles.

Question 4

Définir le nombre de lignées évolutives composant une espèce donnée.

Answer 4

a. Échantillonner plusieurs sites sur l’aire de répartition de l’espèce (typiquement 10 à 20 échantillons pour 20 à 50 sites).
b. Séquencer un ou des gènes ciblés de l’ADNmt ou ADNcp
(Les classiques. ADNmt: cytochrome b, D-loop / ADNcp : rbcL).
Note: nouvelles études comparent ADNmt complet par séquençage NGS…
c. Établir les relations phylogénétiques entre les différents haplotypes.

Question 5

Établir les relations phylogénétiques entre les différents haplotypes.

Answer 5

2 principales approches

• Approche par distance
  1. Données de séquence
  2. Matrice de distances génétiques
  3. Construction d’un arbre phylogénétique
• Approche par caractères
  1. Données de séquence
  2. Construction d’un réseau d’haplotypes

> Établir les relations phylogénétiques entre les différents haplotypes.
Établir la répartition géographique de ces différentes lignées évolutives.

Question 6

Principe de l’horloge moléculaire:

Answer 6

• L’hypothèse de l’horloge moléculaire (Pauling 1962) stipule que les mutations génétiques s’accumulent dans un génome à une vitesse proportionnelle au temps géologique.
• Découle de la théorie neutre de l’évolution moléculaire (Kimura 1980) qui postule que la vaste majorité des mutations génétiques accumulées et conservées sont neutres.
• Cependant, comme différentes régions du génome diffèrent dans leur taux de mutation moyen, leur horloge moléculaire “tic” à des vitesses différentes…
• De plus, le niveau de divergence génétique entre séquences ne peut informer sur le temps absolu de séparation sans calibration de l’horloge moléculaire…

Question 7

Établir le temps de divergence approximatif entre lignées évolutives.

Answer 7

1. Données de séquençage
2. Calibration
   > Divergence de séquence vs données indépendantes (fossiles, événements géologiques, etc.)
3. Établir temps de divergence absolus pour différents événements évolutifs

Pour l’ADNmt:

• L’horloge varie entre espèces et entre gènes
• Un taux “universel” fréquemment employé: 1% de divergence de séquence / million d’années…

Question 8

Exemple: La phylogéographie comparée des poissons du Sud-Est des Etats-Unis

Answer 8

Durant l’élévation du niveau de la mer au cours du Pliocène (2-10 millions d’années):

• Inondation des zones côtières
• Isolation des populations de poissons dans les secteurs supérieurs des cours d’eau et lacs intérieurs de la Floride

Durant la baisse du niveau de la mer :
- Contact et dispersion possible
. Quels effets sur la structuration génétique contemporaine ?…

Méthodologie:

• Échantillonnage d’environ 10 poissons pour plusieurs espèces pour plusieurs localités
• Analyse du polymorphisme ADNmt
• Estimé de distance génétique simple (p) entre chaque haplotype
• Construction d’arbres phylogénétiques par UPGMA pour chaque espèce
• Analyse de la distribution spatiale des groupements

Résultats:

• Plusieurs haplotypes pour chacune des espèces.
• Regroupement principal en 2 clades dans chaque cas
• Divergence génétique entre les clades comparables ( 6 – 8%)
• Horloge moléculaire 1%/ MA (6 – 8 millions d’années)
• Répartition géographique des clades similaires pour toutes les espèces.
• Influence prépondérante des variations environnementales du Pliocène sur la structuration génétique régionale de l’ensemble de la communauté de poissons.

Question 9

Exemple: Phylogéographie de la Tortue verte.

Answer 9

Les études de marquage ont démontré que les femelles matures retournent pondre leurs oeufs avec fidélité à la même plage.

Deux scénarios possibles:
. Facilitation sociale (les jeunes femelles suivent les plus expérimentées) ?
(système migratoire ouvert)
ou:
. Patron de migration inné et spécfique à différentes populations associées aux sites de ponte ?
(système migratoire fermé)

Méthodologie :
• L’analyse de l’ADN mitochondrial
• Échantillonnage sur plus de 225 nids à 15 sites de ponte:
océans Atlantique, Indien et Pacifique.
- Estimé de distance génétique simple (p) entre chaque haplotype
- Construction d’arbres phylogénétiques par UPGMA
- Analyse de la distribution spatiale des groupements

Résultats :
• Une forte différenciation océanique a été observée
• En général, une très forte ségrégation génétique entre les tortues des différents sites de nidification
> Les résultats supporte l’hypothèse de fidélité au site natal avec circuit migratoire fermé.