La morphométrie comme proxy pour la microévolution

Posté par Timothée le 14 July 2008 | , , ,

Ne vous laissez pas impressionner par le titre, vous allez voir qu’il n’y a rien de bien méchant dans ce billet. Posons nous plutôt une question toute simple. Imaginons qu’on veuille se pencher sur l’occurrence d’évènements de diversification (spéciation, etc) dans un groupe pour lequel il n’est pas forcément évident de faire de la (parce qu’on manque de marqueurs, de temps, d’argent, de protocoles rodés, ou de tout ça à la fois). Pour voir si ça vaut le coup de se lancer dans un travail moléculaire approfondi, il est intéressant d’avoir à notre disposition un proxy, autrement dit un moyen détourné, de voir si on observe des différences, qui révèleraient des évènements de diversification.

Le principe est assez simple. On veut montrer que dans une “espèce”, il existe plusieurs groupes bien distincts, qui pourraient éventuellement être le signe qu’une spéciation est en cours. Pour montrer ça, une des possibles est de mettre en évidence l’existence de différentes populations (par exemple, les infra-populations d’un parasite généraliste sur ses différents hôtes) au sein d’une espèce (on se place au niveau intra-spécifique, d’où la microévolution).

Comme toujours, le problème est de déterminer quel seuil de différence est à atteindre pour considérer qu’on fait partie de la même espèce, ou uniquement du même genre (et c’est vrai aussi au niveau moléculaire), mais on va dire que ça ne nous intéresse pas vraiment dans ce cas. Pourquoi? Parce qu’on cherche juste à voir si on observe ou non des “motifs”, en gros, si tout est bien homogène, ou si il existe des différences.

Et justement, la peut être une outil bien pratique pour ce type d’études. En gros, ça consiste à prendre plein de mesures (les mêmes!) sur plein d’individus, et à voir si des groupes se forment, ou pas. On dispose de “exploratoires” pour ça (ACP, entre autres), qui vont regrouper les individus similaires, et éloigner les autres (certaines forcent la formation de groupes, d’autres non). Par la suite, on peut tester la différence entre les groupes qu’on observe, pour déterminer si elle est significative.

L’avantage de la sur la simple morphologie (après tout, il serait aussi possible de dire “Oui mais regardez, cette petite pièce elle est un peu plus courbe, alors c’est que c’est différent!”) est qu’on passe d’une approche qualitative (et discrète : c’est courbe ou c’est pas courbe) a une approche quantitative (on peut mesurer des distances entre individus, et des moyennes pour les populations, etc). Autre avantage, une fois qu’on s’est mis d’accord sur les distances à relever, on met de côté le biais lié à l’observateur (”courbe”, c’est assez flou, et ça peut varier d’une personne à l’autre, alors que 2µm, c’est 2µm quoi qu’il arrive).

Ceci dit, il faut savoir quoi mesurer. Et il faut un organisme qui s’y prête. Essayez de faire de la sur une bactérie, vous allez voir comment vous allez rigoler. En revanche, sur des genres qui ont des organes un peu solides, bien visibles, et avec plein de landmarks caractéristiques (comme mes petits ), c’est tout de suite beaucoup plus facile.

On peut cependant faire quelques remarques contre cette approche. Pour commencer, elle pose une hypothèse (très) forte : on ne mesure que des individus adultes (avec un cycle de développement rapide, ça peut ne pas poser trop de problème, mais une petite vérification est quand même conseillée…). Et mesurer des organes c’est bien, mais savoir à quoi ils servent, c’est mieux. La aurait probablement plus d’impact si elle était couplée à une étude (au moins à des connaissances) fonctionnelle des pièces mesurées.

Et enfin, il y a des considérations “biologiques” qui interviennent. Si on observe une différence, qu’est-ce qui permet de trancher entre spéciation et plasticité phénotypique (le fait qu’une même génotype donne plusieurs phénotypes)? Les données moléculaires! Si on n’observe pas de différence, est-ce la preuve d’une absence de divergence entre les groupes? Ou est-ce que absence of evidence is not evidence of absence, comme le disait Sagan?

Pour résumer, cette approche peut être une bonne première approche, et peut même permettre de mettre en évidence des choses assez innatendues (mais j’en reparlerai plus tard). Ceci dit, elle prend toute sa puissance quand elle est couplée à un travail moléculaire.

Billets similaires

3 réponses pour l'instant

Le vétérinaire, le systématicien, et le thermocycleur

Posté par Timothée le 12 June 2008 | , , , , ,

GyrodactylusImaginez la scène suivante. Un vétérinaire rencontre deux confrères, un systématicien adepte de la microscopie, et un autre plus porté sur la . Avec un problème bien particulier en tête. Depuis quelques jours, des envahissent les bassins d’ (ou plutôt les poissons qu’ils contiennent) dans lesquels il travaille. Il faut donc déterminer, rapidement, si ces sont dangereux et risquent de décimer l’élevage.

A charge pour ses confrères de le renseigner sur l’identité de cette espèce. Notre vétérinaire a donc pris avec lui deux individus, et les distribue a ses deux confrères.

Le premier sort de sa poche un microscope (c’est de la science fiction, je distribue des microscopes de poche si j’en ai envie), monte le parasite entre lame et lamelle, branche sa caméra, son ordinateur, et commence son identification. Avec quelques observations bien senties, les mesures morphométriques qui correspondent (avec par exemple la même méthode que Shinn et ses collaborateurs). 5 minutes plus tard, notre systématicien rend la lame avec le parasite au vétérinaire, et lui donne son diagnostic, sous forme d’un nom d’espèce. Hautement pathogène.

Son collègue plus porté sur la prend le parasite (préalablement placé dans un peu d’alcool), et direction le labo. Une petite journée d’extraction, on décongèle les bons primers, une ou deux PCR, et direction le séquençage. Trois jours plus tard (c’est de la fiction…) réception des séquences. Un peu de bioinformatique, pour le fun, et notre deuxième systématicien décroche son téléphone pour appeller son collègue vétérinaire.

— J’ai fini d’analyser ta bestiole, et…

— Trop tard, j’ai déjà l’identification, c’est salaris

— Le BLAST dit la même chose, mais…

— Mais quoi?

— … mais le BLAST ne donne par un super résultat, les distances génétiques entre ta souche et les autres sont trop grandes, ça ne peut pas être la même espèce.

— Alors, on fait quoi?

— Aucune idée. Bon courage!

Ca peut semble surréaliste, mais dans la réalité, même si les données morphologiques nous hurlent que deux individus appartiennent à la même espèce, les distances génétiques peuvent être très importantes. Et Hansen et son équipe ne disent pas autre chose, en estimant que la diversité du genre Gyrodactylus, dont 400 espèces sont connues, pourrait être en réalité de 25000 espèces.

Et comme un fait exprès, c’est un des résultats que j’ai obtenu pendant mon stage, durant lequel j’ai travaillé sur les Lamellodiscus de sparidés (vous pouvez lire le mémoire ici, 40 pages, PDF, 4.2Mo). Il existe de fortes présomptions que la diversité réelle des Lamellodiscus, des Gyrodactylus, et pourquoi pas de l’ensemble des . Ce qui finira pas poser plusieurs problèmes.

Pour les vétérinaires, déjà, il est important de trouver des marqueurs qui permettent de déterminer si une souche est pathogène ou non. Si les distances entre individus sont très importantes, cette tache va devenir très difficile.

Pour les évolutionnistes, comprendre le profil de spécificité, l’histoire évolutive, et d’autre choses encore, demandent une phylogénie robuste. Qu’il est très difficile d’obtenir sans un échantillonage intensif, et même dans ce cas, il est possible qu’on aie des difficultés à mettre clairement des espèces en évidence.

Sur ces bonnes paroles, je m’en retourne à la préparation de mes soutenances pour les écoles doctorales… C’est pas une vie, d’être en M2…

Billets similaires

Une réponse pour l'instant

Ma phrase du jour

Posté par Timothée le 29 May 2008 | , ,

It is impossible to describe biological diversity with traditional approaches. Molecular methods are the way forward — especially, perhaps in the form of DNA barcodes

Mark Blaxter, dans Nature, en 2003 (déjà).

J’y reviens d’ici peu de temps…

Billets similaires

Pas de réponse pour l'instant

Sitemap