OEF Arbres phylogénétiques
--- Introduction ---

Ce module regroupe pour l'instant 41 exercices permettant de se familiariser avec l'analyse et la construction d'un arbre phylogénétique. Vous trouverez des exercices permettant de reconnaitre un groupe monophylétique, de retrouver les ancêtres communs à deux espèces, de comparer différentes topologies.

Les exercices de construction de phylogénie reposent sur deux méthodes simples :

Pour la méthode de parcimonie, le travail est proposé sur un seul site pour comprendre le principe (Site unique : algorithme, Site unique : mutation, Site unique : états ancestraux et Méthode de parcimonie : un site), puis sur un alignement comprenant plusieurs sites.

Le paramétrage Taille permet de travailler sur des arbres ou des matrices de distances avec plus ou moins de taxons ou sur des alignements comprenant plus ou moins de sites (méthode de parcimonie).

Pour plusieurs exercices, deux formules sont proposées :

Quelques exercices font travailler avec des arbres parenthésés (cela est indiqué dans le titre).

Ancêtres communs

Donner tous les ancêtres communs des , et .

Ancêtre commun le plus proche

Quel est l'ancêtre commun le plus proche aux , et ?

Convergence, homologie, réversion I

On a placé les états de caractère de pour un caractère morphologique ou anatomique. Ils sont représentés par un signe + ou -.

Pour cette hypothèse (qui n'est peut-être pas la plus parcimonieuse), de quel phénomène ( , ou ) la présence de taxons à l'état final possédant l'état de caractère résulte-t-elle ?

Convergence, homologie, réversion II

On a placé les états de caractère de ainsi que celui de l'ancêtre pour un caractère morphologique ou anatomique. Ils sont représentés par un signe + ou -. Placer de la manière la plus les états de caractères sur les groupes :

Pour cette hypothèse, de quel phénomène ( , ou ) la présence de taxons possédant l'état de caractère résulte-t-elle ?

Conv., homol., révers. (construction)

Pour un caractère donné, on a placé les états pour l'ensemble des taxons (ancêtres compris) pour un caractère morphologique ou anatomique. Ils sont représentés par un signe + ou -. Pour cette hypothèse (qui n'est peut-être pas la plus parcimonieuse), on désire savoir de quel phénomène ( , ou ) résulte la présence de taxons à l'état final possédant l'état de caractère .
On commence par placer les transitions.

Utiliser l'image pour indiquer qu'il n'y a aucun changement d'état sur une branche. Utiliser les images du type pour indiquer une transition d'un état ancestral X vers un état ancestral Y.

Déduisez de ce que vous avez trouvé de quel phénomène ( , ou ) résulte la présence de taxons à l'état final possédant l'état de caractère

Donner un groupe de taxons relevant de l'homologie Pour quels taxons possédant l'état de caractère y a-t-il réversion ?

De quel phénomène ( , ou ) résulte la présence de taxons à l'état final possédant l'état de caractère

Distances : calcul

A partir des distances indiquées sur les branches, calculer la distance entre les et :

Apparentements

L'arbre ci-dessous représente les relations entre différents de . .

    Le taxon est

Distances : matrice

L'arbre ci-dessous représente les relations entre différents de . . partir des distances indiquées sur les branches, calculer la matrice des distances entre les

 
  

Groupes monophylétiques

Le groupe formé des , et est-il un ?

.

Vous vous êtes trompé. Le groupe formé des , et est un . Quel est leur ancêtre commun le plus proche ? . n'est pas un . Cocher tous les du plus petit groupe qui les contient.

.

Donner l'ancêtre commun du nouveau groupe.

.

Méthode de parcimonie: Un site

Voici l'état de caractère de quatre taxons () pour un site nucléotique.
    
     Le site ci-contre est-il ?

Combien de pas évolutifs sont-ils nécessaires dans chacun des arbres pour expliquer l'état du caractère ?

Méthode de parcimonie: Sites informatifs

On recherche les relations de parentés entre les quatre taxons .

Question 1/2 : Marquez les
       
Question 2/2 : Sachant que est , seuls trois arbres différents sont envisageables. Ils sont présentés ci-dessous.

Donner le nombre de mutations pour chaque site informatif et pour dans chacun des arbres ci-dessous ainsi que le nombre total de mutations.
  S Nb. mutations
 
Arbre K  
Finalement, cliquez sur l'arbre enraciné obtenu en appliquant la métode de la maximum.

Apparentements (arbre parenthésé)

L'arbre ci-dessous représente les relations entre différents de . .

Aide : Dessiner d'abord l'arbre. 		    Le taxon est

Groupes monophylétiques (parenthésé)

Le groupe formé des , et est-il un ?

.

Vous vous êtes trompé. Le groupe formé des , et est un . Quel est leur ancêtre commun le plus proche ? . n'est pas un . Cocher tous les du plus petit groupe qui les contient.

.

Donner l'ancêtre commun du nouveau groupe.

.

Matrices de distance à partir de sites

Calculer la matrice de distances

  S

 
  

Arbre parenthésé

Ancêtres communs (phylo)

Donner tous les ancêtres communs des , et .

Ancêtre commun le plus proche (phylo)

Quel est l'ancêtre commun le plus proche aux , et ?

Distances : calcul (phylo)

A partir des distances indiquées sur les branches, calculer la distance entre les et :

Apparentements (phylo)

L'arbre ci-dessous représente les relations entre différents de . .

    Le taxon est

Distances : matrice (phylo)

L'arbre ci-dessous représente les relations entre différents de . . partir des distances indiquées sur les branches, calculer la matrice des distances entre les

 
  

Groupes monophylétiques (phylo)

Le groupe formé des , et est-il un ?

.

Vous vous êtes trompé. Le groupe formé des , et est un . Quel est leur ancêtre commun le plus proche ? . n'est pas un . Cocher tous les du plus petit groupe qui les contient.

.

Donner l'ancêtre commun du nouveau groupe.

.

Méthode de parcimonie: phylo

On recherche les relations de parentés entre les quatre taxons .

Question 1/2 : Marquez les
       
Question 2/2 : Sachant que est , seuls trois arbres différents sont envisageables. Ils sont présentés ci-dessous.

Donner le nombre de mutations pour chaque site informatif et pour dans chacun des arbres ci-dessous ainsi que le nombre total de mutations.
  S Nb. mutations
 
Arbre K  
Finalement, cliquez sur l'arbre enraciné obtenu en appliquant la métode de la maximum.

Arbre parenthésé (phylo)

Arbres de même topologie 1 (phylo)

Les arbres ont la même . Donner le numéro de ces noeuds en les séparant par des virgules :

  

Arbres de même topologie 2 (phylo)

Les arbres ont la même . Donner le numéro de ces noeuds en les séparant par des virgules :

  

Arbres de même topologie 3 (phylo)

Les arbres ont la même . Donner le numéro de ces noeuds en les séparant par des virgules :

  

Arbres de même topologie 4 (phylo)

Les arbres ont la même . Donner le numéro de ces noeuds en les séparant par des virgules :

  

Arbres de même topologie 1

Les arbres ont la même . Donner le numéro de ces noeuds en les séparant par des virgules :

  

Arbres de même topologie 2

Les arbres ont la même . Donner le numéro de ces noeuds en les séparant par des virgules :

  

Arbres de même topologie 3

Les arbres ont la même . Donner le numéro de ces noeuds en les séparant par des virgules :

  

Arbres de même topologie 4

Les arbres ont la même . Donner le numéro de ces noeuds en les séparant par des virgules :

  

Site unique : états ancestraux

Sur l'arbre suivant, on a placé les états de caractère pour un site nucléotidique.

Placer les états ancestraux demandant le moins de mutations selon la méthode du . On adjoindra une étoile quand une mutation est absolument nécessaire.

Quel est le nombre de mutations minimales ?

Donner les états ancestraux permettant d'obtenir l'arbre le plus

Site unique : algorithme de Fitch

Sur l'arbre suivant, on a placé les états de caractère pour un site nucléotidique.

Placer les états ancestraux demandant le moins de mutations selon la méthode du . On adjoindra une étoile quand une mutation est absolument nécessaire.

Quel est le nombre de mutations minimales ?

Donner les états ancestraux permettant d'obtenir l'arbre le plus

On suppose que l'état ancestral est . Indiquer les mutations permettant d'obtenir le moins de changements possibles.
Utiliser l'image pour indiquer qu'il n'y a aucun changement d'état sur une branche. Utiliser les images du type pour indiquer une transition d'un état ancestral X vers un état ancestral Y.

Site unique : mutations

Sur l'arbre suivant, on a placé les états de caractère pour un site nucléotidique.

Quel est le nombre de mutations minimales ?

Donner les états ancestraux permettant d'obtenir l'arbre le plus

On suppose que l'état ancestral est . Indiquer les mutations permettant d'obtenir le moins de changements possibles.
Utiliser l'image pour indiquer qu'il n'y a aucun changement d'état sur une branche. Utiliser les images du type pour indiquer une transition d'un état ancestral X vers un état ancestral Y.

UPGMA : Construction

Voici une matrice de distance entre taxons (). On désire construire un arbre par la méthode UPGMA (Unweighted Pair Group Method using Arithmetic averages) :

 
 
  
Quel groupe allez-vous former ? Marquer avec la souris :

Vous vous êtes trompé. Les deux taxons du groupe formé sont à une distance minimum. Ce n'est donc pas le groupe . Ne vous trompez pas à la prochaine étape, car vous ne pourriez plus continuer.

Donner la distance du noeud formé (ancêtre)

  • au taxon/ancêtre le plus proche du groupe :
  • au taxon/ancêtre le plus proche du groupe :

Vous avez fait une erreur : regardez sur le dessin les bonnes réponses.

Calculer les distances du groupe formé aux autres taxons ou groupes de taxons.
 
  

UPGMA : placer les distances

Le dessin proposé représente l'arbre phylogénétique construit par la méthode UPGMA (Unweighted Pair Group Method using Arithmetic averages) à partir de la matrice de distance génétiques entre taxons, mais il n'est pas à l'échelle : complétez les distances
 
  

UPGMA : 4 taxons

On utilise la méthode UPGMA (Unweighted Pair Group Method using Arithmetic averages) pour construire un arbre à partir de la matrice de distance génétique entre taxons. Parmi les arbres topologiques suivants, lequel peut correspondre à cette matrice (l'échelle n'est pas respectée) :
 
  

UPGMA : 5 taxons

On utilise la méthode UPGMA (Unweighted Pair Group Method using Arithmetic averages) pour construire un arbre à partir de la matrice de distance génétique entre taxons. Parmi les arbres topologiques suivants, lequel peut correspondre à cette matrice (l'échelle n'est pas respectée) :
 
  

UPGMA : 6 taxons

On utilise la méthode UPGMA (Unweighted Pair Group Method using Arithmetic averages) pour construire un arbre à partir de la matrice de distance génétique entre taxons. Parmi les arbres topologiques suivants, lequel peut correspondre à cette matrice (l'échelle n'est pas respectée) :
 
  

UPGMA : 7 taxons

On utilise la méthode UPGMA (Unweighted Pair Group Method using Arithmetic averages) pour construire un arbre à partir de la matrice de distance génétique entre taxons. Parmi les arbres topologiques suivants, lequel peut correspondre à cette matrice (l'échelle n'est pas respectée) :
 
  

WPGMA : Construction

Voici une matrice de distance entre taxons (). On désire construire un arbre par la méthode WPGMA (Weighted Pair Group Method using Arithmetic averages) :

 
 
  
Quel groupe allez-vous former ? Marquer avec la souris :

Vous vous êtes trompé. Les deux taxons du groupe formé sont à une distance minimum. Ce n'est donc pas le groupe . Ne vous trompez pas à la prochaine étape, car vous ne pourriez plus continuer.

Donner la distance du noeud formé (ancêtre)

  • au taxon/ancêtre le plus proche du groupe :
  • au taxon/ancêtre le plus proche du groupe :

Vous avez fait une erreur : regardez sur le dessin les bonnes réponses.

Calculer les distances du groupe formé aux autres taxons ou groupes de taxons.
 
  

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