Réseaux phylogénétiques

[MaliciaR]

Bonjour,

Je m'intéresse un peu à la phylogénie et je suis tombée sur un article assez intéressant mais surtout incompréhensible pour mon petit cerveau Le papier s'appelle "Decomposition theory for phylogenetic networks", Gusfield et al. Je n'en suis qu'à l'intro, j'ai décidé de me faire grâce des 13 pages de démonstrations de théorèmes pour le moment

En fait, les gars parlent de deux notions principales : la recombinaison méiotique et réticulation.

Meiotic recombination between homologous chromosomes is particularly important in deriving chimeric sequences in a population of individuals of the same species, and understanding recombination in populations is a fundamental scientific goal. Moreover, recombination in populations is the key element underlying the logic of "association mapping", an approach that is widely hoped to be able to efficiently locate genes influencing genetic diseases. On a much longer time scale, recombination between different species can occur (due to horizontal gene transfer), resulting in a hybrid species. That is called reticulation in Huson et al. (2005).

Ce sont les deux dernières phrases que je ne comprends pas... Qu'est-ce que cette histoire d'espèce hybride?

Et enfin, je veux bien qu'ils regardent la recombinaison méiotique (il y a un intérêt médical...) mais n'est-il pas plus intelligent d'utiliser ce type d'outil dans le cas de difficultés d'utilisation des arbres (des transferts horizontaux, les mutations récurrentes, éléments mobiles,...)? Il apparaît à mes deux neurones et leur unique synapse fonctionnelle que ces cas sont plus problématiques à traiter par les outils phylogénétiques classiques que les cas de recombinaison méiotique...

Qu'en pensez-vous?

Merci

Cordialement,
-----

[piwi]

Tu as un référence vers le papier? Parce que là en quelques phrase j'ai un peu de mal à cerner l'objectif des auteurs. En plus je ne suis pas super calé en phylogénétique.... Donc pour comprendre, faut bien m'expliquer!

[MaliciaR]

Tu as un référence vers le papier?

Oui, je suis tellement trauma que j'ai oublié C'est ici (dans Journal of Computational biology).

Parce que là en quelques phrase j'ai un peu de mal à cerner l'objectif des auteurs.

Ils disent :

In this paper, we study phylogenetic networks that derive binary sequences.[...]we define and state the main result of this paper, the decompositin theorem. We believe the decomposition theorem and insights obtained from its proof are fundamental (rien que ça ) and extend the theory of perfect phylogeny from trees to general phylogenetic networks.

Le truc des séquences binaires est aussi quelque chose qui me gêne un peu. Selon les mecs, dans le contexte de réticulation au niveau espèce, on part du principe que les séquences sont binaires parce que les caractères évolutifs complexes sont considérés binaires (présents ou absents). Ce n'est pas un peu... réducteur? Ou, au contraire, une simplification nécessaire? Je n'arrive pas à comprendre...

En plus je ne suis pas super calé en phylogénétique.... Donc pour comprendre, faut bien m'expliquer!

Je comprends vite, mais faut m'expliquer longtemps

Cordialement,

[piwi]

J'arrive pas à choper le papier sur bibliovie... Faut dire que le nom du canard sonne un peu exotique.

[A voir en vidéo sur Futura]

[MaliciaR]

Ca ne m'étonne pas beaucoup... Ce qui m'étonne par contre c'est son prix en ligne : 44$, plus cher même que les papiers de Nature!

Cordialement,

[inviteea6f05df]

Vous pouvez aussi télécharger l'article depuis la page d'un des coauteurs.

Pour répondre à tes questions, MaliciaR, quand on parle de réseau phylogénétique, on parle parfois de l'objet mathématique qui étend l'arbre phylogénétique sans considération pour le phénomène biologique qui est précisément à l'origine des réticulations, c'est à dire des branches de l'arbre qui se rejoignent. L'idée étant qu'on aie des méthodes générales pour reconstituer le réseau simplement à partir de données de type divers : séquences d'ADN, séquences binaires (présence/absence de caractères), triplets (enracinés), quadruplets (non enracinés), splits (bipartitions des taxons), distances entre taxons... Tu peux aller voir mon Who's Who des réseaux phylogénétiques pour avoir un aperçu des publications et auteurs sur le sujet.

L'"histoire d'espèce hybride", c'est simplement le croisement de deux individus de deux variétés, sous-espèces (croisement interspécifique), espèces (croisement interspécifique) ou genres (croisement intergénérique) différents, qui est plus fréquent (avec des rejetons féconds) chez les plantes ou les poissons.

Et effectivement considérer des séquences binaires peut être réducteur, les auteurs prennent un paragraphe pour le justifier (p.3 dans ma version, qui commence par "The assumption that sequences are binary is justified in the case of meiotic recombination by the infinite sites assumption in population genetics").

Et enfin, je veux bien qu'ils regardent la recombinaison méiotique (il y a un intérêt médical...) mais n'est-il pas plus intelligent d'utiliser ce type d'outil dans le cas de difficultés d'utilisation des arbres (des transferts horizontaux, les mutations récurrentes, éléments mobiles,...)?

Pourquoi penses-tu qu'il serait plus simple d'utiliser les arbres dans le contexte de recombinaison méiotique (où on a bien des branches de l'arbre phylogénétique qui se rejoignent pour donner un réseau) que dans le cas de transferts horizontaux ? Actuellement d'autres méthodes existent tant pour détecter les transferts horizontaux que les recombinaisons.

Sur cet article plus précisément, c'est un peu l'épisode 2 de la saga commencée à Recomb 2005. La question est : à partir d'un ensemble de séquences binaires, je cherche à reconstituer un réseau phylogénétique qui les a générées, en minimisant le nombre de réticulations du réseau. Leur théorème de décomposition est un premier résultat (déjà présent dans l'article de 2005) : ils laissent de côté leur objectif de minimiser le nombre de réticulations, et montrent qu'alors ils peuvent construire un réseau où les séquences qui sont compatibles localement avec un arbre (et seulement celles-ci), peuvent en effet être regroupées dans des parties arborées d'un réseau phylogénétique, et le reste (les composantes connexes de G(M), selon leurs notations) arrive dans les "parties réticulées" du réseau, où les branches s'entrecroisent.

Leur second grand résultat, qui est une conjecture dans leur papier de 2005 (qui est fausse, finalement) est de répondre à la question : est-ce qu'un réseau que j'ai ainsi construit (qu'ils appellent "fully decomposed network"), où les séquences compatibles localement avec un arbre, et seulement celles-ci, arrivent effectivement dans des parties arborées, a un nombre de réticulation minimal ? La réponse est non, ils exhibent un contrexemple.

J'espère que c'est un peu plus clair, ce n'a pas été évident pour moi non plus, heureusement j'avais pu en discuter avec Yun Song qui m'avait un peu clarifié tout ça. Si ces histoires de réseaux t'intéressent, tu peux peut-être jeter un oeil aux résultats de Semple et ses coauteurs sur les "hybridization networks" (la combinaisons de plusieurs arbres en un réseau en minimisant le nombre de noeuds réticulés, c'est très abordable et les résultats sont très clairs : NP-complétude du problème, algorithme FPT pour le résoudre par des règles de réduction, ceux de Huson et al sur les split networks (théorie intéressante, on reconstruit ces objets à la fois depuis une matrice de distances, ou depuis un ensemble de bipartitions entre taxons), ou celle de la reconstruction des réseaux de niveau-f à partir de triplets (mais là j'ai un avis un peu biaisé ).

[piwi]

Je n'ai pas encore lu votre réponse qui semble très détaillée mais merci beaucoup de votre participation.
J'aurais peut être (et Malicia aussi j'imagine) quelques questions à vous poser par la suite.

Cordialement,
piwi

[MaliciaR]

Tz tz tz, Piwi, pas sérieux de ta part

Merci, Philippe, c'est vraiment très intéressant! Je reviendrai avec des questions après avoir lu le max de biblio que je pourrai supporter La vérité est que c'est le premier papier que je lis dessus et comme mes profs ne font que de la phylogénie classique, personne n'a vraiment pu m'aider sur les questions Par ailleurs, ton avis biaisé est à donner

Cordialement,

[inviteea6f05df]

Par ailleurs, ton avis biaisé est à donner

C'est juste que c'est discutable de citer ce problème sur le même plan que ceux examinés par Semple ou Huson, mais bon, comme je travaille dessus ...

Si tu veux avoir un panorama sur les réseaux phylogénétiques, la meilleure lecture à ce jour est à mon avis la synthèse de Daniel Huson dans l'ouvrage Reconstructing Evolution, New Mathematical and Computational Advances, dont le contenu est similaire à ce document en ligne (tout sauf chapitre 2).