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Construire un arbre phylogénétique [Phylogène]

samedi 24 janvier 2015 par flouveau [ télécharger l'article au format PDF]

Construire un arbre phylogénétique [1], c’est faire une hypothèse [2]. Une hypothèse de parenté, car ce que l’on cherche c’est à établir des PARENTES. Elles reposent sur des choix de caractères (dans les exercices on n’attend pas que vous fassiez ces choix).
La construction d’un arbre, passe toujours par la construction d’une matrice de caractère [3].

Phylogène facilite cette construction. La fiche Technique de la dernière version de phylogène.

1- Choisir une collection.

Permet de choisir dans les taxons qui seront utilisés. Phylogène est un logiciel de l’INRP (institut national de recherche pédagogique) et les auteurs ont construit des collections en rapport avec les programmes. Dans l’exemple ci-dessous on veut la collection des primates (Niveau TS), qui est incluse dans les archontes (taxon désuet, mais toujours cité).
Il faut pour établir un arbre avoir un groupe extérieur, c’est à dire un groupe qui est reconnu comme plus "ancien", plus "primitif" que les taxons que l’on veut classer. Dans l’exemple ici c’est le Toupaïe.

Phylo 1

2- Construire une matrice de caractère.

Une fois la collection chargée, on lance la construction du tableau de comparaison de l’état des caractères (ce n’est pas une vraie matrice où l’état des caractères est codé par des 0 (absence ou -) et des 1 (présence ou +))

phylo 1 2

Il faut afficher le tableau :

phylo 2

Puis le remplir :

phylo 3

et le valider, en vérifiant.
Le logiciel permet de polariser les caractères de manière visuelle. En effet pour construire un arbre il faut savoir quels sont les états dérivés (innovants) et quels sont les états primitifs ("anciens [4]"). Le logiciel se base sur le groupe extérieur (dans l’exemple ici le Toupaïe est le groupe extérieur, ce n’est pas un primate, mais c’est un proche parent des primates...

3- Polariser les états (étape non obligatoire, mais facilitante)

- Pour lancer le menu polariser :

phylo 4

- Pour compléter notre matrice :

phylo 7

- Ensuite on peut construire l’arbre (étape 6 de la capture ci-dessus)

4- Construire un arbre.

Construire un arbre, c’est établir des parentés.
Dans la nouvelle fenêtre il va falloir d’abord afficher les taxons (les groupes dont on veut établir la parenté). Puis dans un second temps, caractère par caractère établir les parentés.

A et B partagent le même état d’un caractère et pas C. Donc on suppose que A et B sont plus proches l’un de l’autre que de C, car ils ont hérités d’un ancêtre commun l’état de ce caractère. On refait la comparaison pour tous les caractères et si c’est concordant alors on peut dire que A est plus proche de B que de C.
phylo 8

Pour chaque caractère on va établir la parenté. On place la souris sur une branche, une main apparait, on clique, on maintient et on tire pour placer la branche là où on veut enfin on lâche (voir l’animation ci-dessous)


Chaque nœud doit être justifié par le changement d’état d’un caractère (dans Phylogène, chaque nœud doit être marqué par le passage d’une couleur à une autre). On n’efface pas à chaque caractère, on garde l’arbre en l’état et on passe au caractère suivant. Après avoir traité tous les caractères l’arbre doit être cohérent et parcimonieux (présenter le moins d’innovations possibles)

Remarque : Certains caractères ne permettent pas de faire des phylogénies. En effet on part de l’hypothèse qu’un caractère a évolué (innovation), les caractères doivent donc provenir d’un même caractère ancestral, ils doivent en dériver... Mais certains caractères qui se ressemblent ne proviennent de l’évolution du même caractère. Il en est ainsi de l’aile, par exemple. Ce caractère est apparu chez les oiseaux, chez les chiroptères (chauve souris) ou chez les insectes, mais il ne proviennent pas de l’innovation du même caractère ancestral. Ce sont des analogies, des ressemblances, elles sont liées à une fonction, ici l’adaptation à un milieu. Pour en savoir plus.

Vous devriez obtenir un arbre comme celui-ci (dans l’exemple choisi). Mais vous devez ajouter à la main ou informatiquement les innovations entre les ancêtres communs. C’est cette légende qui justifie l’arbre en présentant l’apparition des innovations.

phylo 10

5- Nommer des groupes (facultatif).

Nommer les groupes permet de légender facilement votre arbre.

phylo 11

Résultat d’un arbre de parenté, avec le nom des groupes :

phylo 12

Sources

- Un tuto plus complet, mais avec une ancienne version sur SVT NANTES.
- 

[1C’est à dire classer des individus les uns par rapport aux autres, en estimant que certains présentent des caractères dits évolués, c’est à dire qui correspondent à une transformation d’un vieux caractère. Par exemple, on dira que l’écaille est un état primitif alors que la plume est un état dérivé de l’écaille (le vrai caractère est phanère (= production épidermique) sous l’état écaille, poils, plumes...)

[2Un première hypothèse c’est par exemple l’écaille est plus ancienne que la plume...

[3un tableau, dans lequel on indique les innovations que présentent les espèces, ou familles ou groupes quelconques (on dira taxon pour simplifier), c’est à dire l’état dérivé (innovant) ou primitif d’un caractère (l’ancien !)

[4La notion de temps n’est pas très bonne mais c’est plus simple...


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