Perte du flagelle survenue une seule fois dans la lignée des Fungi:
Structure phylogénétique du Règne des Fungi déduite à partir des sous-unités des gènes de la
RNA polymérase II
Yajuan J Liu, Matthew C Hodson, Benjamin D Hall
Départements de Biologie et des Sciences du génome, Université de Washington, Seattle, USA
Article publié le 29 Septembre 2006
Réalisé et présenté par : Ben Gharbia Hela & Gara Manel
Diversité des organismes marins
Introduction
Objectif de l’étude :
Fournir une phylogénie moléculaire plus robuste afin de:
1- Cerner la structure phylogénétique du Règne des FUNGI
2- Déterminer si un seul événement de perte du flagelle a été responsable de sa perte chez la majorité des FUNGI.
CONTROVERSES: Les Microsporidies forment-elles un groupe frère des FUNGI ? Les Glomales constituent-ils le 5ème phylum des FUNGI ? La perte du flagelle est-elle survenue une seule fois ou à
plusieurs reprises au cours de l’évolution des FUNGI ?
Les Fungi: Généralités
Eucaryotes / Unichontes / Opistochontes
Saprotrophes, pathogènes ou symbiontes mutualistes des plantes et des insectes.
Paroi chitineuse (caractère commun mais pas spécifique)
Ascomycètes (32)
Microsporidies (4)Chytridiomycètes (9)
Zygomycètes (8) Basidiomycètes
(9)
58 taxons utilisés
Matériaux
Groupes externes:10 taxons d’animaux, de plantes et de protistes.
L’échantillonnage a concerné: - 4 des 5 ordres de Chytridiomycota- 4 ordres représentant toutes les classes de Zygomycota
Méthode adoptée
Techniques moléculaires et analyses phylogénétiques
Culture des Fungi Extraction de l’ADN Amplification par PCR Clonage Séquençage d’ADN
Amorces RPB1 et RPB2 utilisées dans l’amplification PCR
Les gènes les plus utilisés dans la phylogénie fongique à grande échelle:
EF-1 α / 5.8 S / ADNr 28 S / ADNr 18 S / RPB1 et RPB2
ADNr 18 S (ADN ribosomal)
RPB1 (La plus large sous-unité d’ADN nucléaire dépendante de l’ARN polymérase II)
RPB2 (Seconde plus large sous-unité d’ADN nucléaire dépendante de l’ARN polymérase II)
Le gène ADNr 18 S est celui qui se rapproche le plus des gènes RPB1 et RPB2 (efficacité à fournir une résolution génétique)
Ce gène a donc été inclus pour faciliter les tests de congruence, entre ADNr 18 S et les arbres RPB
Pour chaque taxon, ils ont séquencé au moins 3,1 kb de RPB1, 2,7 kb de RPB2 et plus de 1,8 kb d’ADNr 18S.
Analyses phylogénétiques réalisées
Inférence bayésienne « probabilité a posteriori »
Maximum de parcimonie arbre le plus parcimonieux
réalisées pour- ADNr 18 S- RPB1 et RPB2 individuellement - Les séquences RPB combinées
Choix de l’arbre le plus parcimonieux et validation de la structure phylogénétique proposée
Programmes , tests et Outils statistiques utilisés
Clustal X PAUP*4.0b10 (et les tests d’homogénéité par paires) AIC (Akaike Information Criterion) MODELTEST 3.7 MrBayes v3.1 MCMC (Markov Chain Monte Carlo) TREE-PUZZLE 5.0 Test SH (Shimodaira-Hasegawa)
Résultats des tests (SH) pour des hypothèses alternatives
Résultats 1) Relation phylogénétique basée sur les séquences de protéines RPB1 et RPB2
Phylogénie des Fungi basée sur les séquences RPB1 et
RPB2
Schémas distincts en ce qui concerne la composition de base des taxons majeurs
Monophylétiques
AscomycotaBasidiomycotaZygomycotaChytridiomycotaMicrosporidia
Paraphylétique
Glomale
Zygomycètes
Trichomycètes
Chytidiomycètes Paraphylétique + Taxon basal des Fungi
Blastocladiales
Chytridiales = le clade le plus basal
Relation phylogénétique basée sur les séquences de protéines RPB1 et RPB2
Microsporidies = groupe frère des Fungi
(Mais: Microsporidies ϵ Chytridiales = hypothèse non rejetée)
Clade Zygomycota
AscomycotaBasidiomycotaZygomycotaChytridiomycota
Monophylétiques
Polyphylétiques(Test SH?)
Membres Zygomycota (dans 3 clades) *Glomales *Chitridiomycètes *Trichomycètes
Résultats 2) Relation phylogénétique basée sur l’ADNr 18 S
Chitridiomycètes *Blastocladiales
*Restes Chitridiomycètes + Basidiobolus (des Zygomycètes)
Comparaisons entre ADNr 18 S et gènes RPB au niveau de la topologie et du support statistique des clades majeurs
Tests d’homogénéité: ADNr 18S RPB1 et RPB2 Données RPB: congruentes entre elles
2 lignées majeures:
- Blastocladiales
- Chytridiales-Spizellomycetales- Monoblepharidales
Discussion
Analyses morphologiques et structurales
3 clades dans Chytridiomycota
- Blastocladiales
- Neocallimasticales
- Spizellomycetales- Chytridiales-Monoblepharidales
Chytridiomycota = Paraphylétique Taxon basal des Fungi
= la lignée la plus basale dans le Règne des Fungi
Avec Neocallimasticales comme outliner
Transition Mer-Terre: une seule fois durant l’évolution des Fungi
Chytridiomycota : considérés comme aquatiques
zoospores - Flagellées
- nécessitent de l’eau pour leur dispersion
Ascomycota, Basidiomycota et Zygomycota
= Clade bien soutenu (Φ flagelle)
Perte du flagelle
Flagelle perdu en un seul événement
coïncidant avec:- Perte des microtubules 9+2 des centrioles
- Apparition du corps du pôle du fuseau (SPB) en tant que centre d’organisation des microtubules (mitose +méiose)
- Passage des habitudes de croissance aquatiques à des habitudes terrestres.
Perte de cellules mobiles méthodes alternatives de libération et de dissémination des gamètes chez les Fungi
Zygomycota Monophylétique (RPB)
(regroupant Zygomycètes, Trichomycètes et Glomales)
Phylogénies publiées (ADNr , β-tubuline, EF-1 α)
Zygomycota Non Monophylétique
Zygomycota = Monophylétique
Zygomycota monophylétique (incluant Glomales)
+ probable qu’un clade de Glomales avec Ascomycota et Basidiomycota (Tests SH)
= Position phylogénétique hors du Règne des Fungi = Groupe frère des Fungi excellent support statistique
Etudes précédentes: - Microsporidies = taxon au sein du Règne des Fungi - Microsporidies auraient évoluer à partir d’ « Harpellalean Fungi »
(=Trichomycètes) (Cavalier-Smith)
Microsporidies
Relation Microsporidies-Fungi
Conclusion
Perte du flagelle chez les Microsporidies
= événement distinct de l’événement générateur de perte chez: Zygomycota/Basidiomycota /Ascomycota
Les Glomales ne constituent pas le 5ème phylum des Fungi
Ancêtre commun des Fungi, des Microsporidies et des Métazoaires Envisagé comme un unicellulaire, flagellé, hétérotrophe
La perte du flagelle est survenue une seule fois durant l’évolution des Fungi
permettant aux phylums fongiques dérivés de s’adapter de l’environnement aquatique à l’environnement terrestre.
Annexe Outils statistiques Utilisation
Clustal X Aligner les séquences nucléotidiques de l’ADNr 18S et les séquences d’AA des gènes RPB1 et RPB2
PAUP*4.0b10 Outil de déduction et d’interprétation des arbres phylogénétiques(calculer l’arbre consensus majoritaire)
Tests d’homogénéité par paires pour détecter l’incongruence topologique
AIC(Akaike Information Criterion)
Estimer le modèle qui s’ajuste le mieux aux méthodes bayésiennes
MODELTEST 3.7 Sélectionner le modèle de substitution nucléotidique qui s’ajuste le mieux aux données
MCMC (Markov Chain Monte Carlo)
Méthode numérique qui utilise des tirages aléatoires pour réaliser le calcul de probabilités(probabilité à postériori)
MrBayes v3.1 Programme utilisé pour la phylogénie à inférence bayésienne
TREE-PUZZLE 5.0 Programme qui reconstruit des arbres phylogénétiques à partir de données de séquences moléculaires par maximum de vraisemblance
Test SH (Shimodaira-Hasegawa)
Evaluer la congruence entre les arbres résultants, l’arbre le plus parcimonieux et l’arbre d’inférence bayésienne
Recherche heuristique Algorithme de recherche pour de très nombreux taxon
Programmes , tests et Outils statistiques utilisés
Les résultats obtenus sont différents de ceux des études précédentes. Mais, ils présentent un support statistique important.
Les 5 phylums de Fungi(Manuel de Biologie – Campbell et Reece,
7ème édition)
Les 4 grands groupes de Fungi(Ouvrage de Biologie – Raven, Johnson, Losos
et Singer, 7ème édition)
Critiques
Disparitions répétées des flagelles(Manuel de Biologie – Campbell et Reece,
7ème édition)
5 Phylums Zygomycota paraphylétique Disparitions répétées des flagelles
Le choix du titre n’est pas très approprié.
Etapes du travail non respectées: Résultats précédent la partie matériel et méthodes:
Les informations: pas ordonnéesLa méthodologie et les techniques utilisées: pas claires
Il aurait été beaucoup plus pédagogique d’ajouter un partie pré-requis au début de l’article expliquant brièvement les techniques citées plus tard.
L’article n’est pas synthétique.
Les structures de phrases (par ailleurs trop longues) et la langue utilisée rendent la compréhension de cet article fastidieuse.
Références
http://www.com.univ-mrs.fr/~boudouresque/Master_Oceanographie_Biologie_Ecologie_Marine/Cours_DOM_Boudouresque_6_2009_web.pdfhttp://en.wikipedia.org/wiki/Bayesian_inferencehttp://mathworld.wolfram.com/BayesianAnalysis.htmlhttp://bips.u-strasbg.fr/fr/Documentation/ClustalX/http://fr.wikipedia.org/wiki/S%C3%A9quen%C3%A7age_de_l'ADNftp://ftp.cirad.fr/pub/group-r/groupe-r/Fiches/AIC_v3.pdfhttp://en.bio-soft.net/tree/MODELTEST.htmlhttp://hal.archives-ouvertes.fr/docs/00/19/30/36/PDF/Delsuc-Biosys04a.pdfhttp://en.bio-soft.net/tree/MODELTEST.htmlhttp://en.bio-soft.net/tree/paup.htmlhttp://www.ens-lyon.fr/RELIE/PCR/principe/anim/presentation.htmhttp://www.tree-puzzle.de/http://www.ens-lyon.fr/PHYSIQUE/PHENIX_ISIS/TOURNERET.pdf
Bouharmont J, Masson PL, Van Hove C (2007) Biologie. Boeck edition , p 599-616.
Campbell N, Reece J (2007)Biologie.Pearson Education France 7ème edition, p 659-678.
Liu Y, Whelen S, Hall B (1999) Phylogenetic relationship among ascomycetes: evidence from RNA polymerase II subunit.Molecular biology and Evolution 16: 1799-1808.
Sites web (Décembre 2009):