http://162.38.181.1/Pise/

Séance 3 : Reconstruction Phylogénétique en Maximum de Vraisemblance

http://frederic.delsuc.neuf.fr/fd_formation

Reconstruire la phylogénie : un problème difficilepar essence

106

107

108

Racinés

Non

racinés

101

102

103

104

105

Arbres

racinés

N = 10 taxons � 34 459 425 arbres !

N = 20 taxons � ~ 8 . 1021 arbres !!

2 3 4 5 6 7 8 9 10

100

Taxons

L’avènement des méthodes probabilistes

lnL

LA SURFACE DE VRAISEMBLANCE

lnL

x y

Optimum local Optimum global

« Hill-climbing » et optimums locaux

Point de départ

[Felsenstein 2004]

Sequential Addition

[Felsenstein 2004]

NNI : Nearest Neighbour Interchange

Un sous-arbre

[Felsenstein 2004]

Deux alternatives

NNI : Nearest Neighbour Interchange

[Felsenstein 2004]

Graphe de Schoenberg montrant l’espace topologique (15 arbres possibles) d’une phylogénie à 5 taxons et leurs relations par des NNI.

SPR : Sub-tree Pruning and Regrafting

1. Pruning

2. Regrafting

[Felsenstein 2004]

*

Exemple

TBR : Tree Bisection and Reconnection

1. Bisection

2. Reconnexion

[Felsenstein 2004]

Exemple

Un peu de provocation…

Diapo de Joe FelsensteinWorkshop on Molecular Evolution 2008Woods Hole, USA

Y Z Y Z

Le phénomène d'attraction des longues branches

W X W X

aa a

b b

aa a

b b

Taux de succès

ZFZF

Felsenstein J., 1978.Cases in which parsimony or compatibility methods will be positively misleading.

Systematic Zoology 27: 401-410.

a

b

a

b

UPGMA MP standard

0.6

0.8

1ML: JC69

Inconsistence et MP vs. ML

Exa

ctitu

de (

pro

port

ion d

’arb

res c

orr

ects

)

FelsensteinZone

20 100 1000 10000 1000000

0.2

0.4

MPML

MP

Exa

ctitu

de (

pro

port

ion d

’arb

res c

orr

ects

)

0.8

1MP

FarrisZone

[Swofford et al. 2001]

Longueur des séquences

Exa

ctitu

de (

pro

port

ion d

’arb

res c

orr

ects

)

20 100 1000 10000 1000000

0.2

0.4

0.6

MPML

ML: JC69

Zone

Strongylocentrotus

Balanoglossus

Styela

Branchiostoma

Myxine

Lampetra

Branchiostoma

Salmo

Phénomène d'attractiond'une longue branche

du groupe interne

Squalus

Latimeria

Xenopus

du groupe interne

par le groupe externe

PHYLOGÉNIE DES CRÂNIATESET ARNr 18S (1594 sites)

NJ (p-distances)

Strongylocentrotus

Balanoglossus

Styela

Branchiostoma

90

100

93

86

Myxine

Lampetra

Branchiostoma

Salmo

51

70

100

100 Salmo

Squalus

Latimeria

Xenopus

PHYLOGÉNIE DES CRÂNIATESET ARNr 18S (1594 sites)

ML (GTR + G8 + INV)

Strongylocentrotus

Balanoglossus

Styela

Branchiostoma

Branches

en pointillés

=

parcimoniemaximale

Myxine

Lampetra

Branchiostoma

Salmo

maximale

Branches

continuesSalmo

Squalus

Latimeria

Xenopus

continues

=

vraisemblancemaximale

Platypus

Wallaroo

Short-tailed Opossum

Virginia Opossum 99

Rat

Mouse

Guinea Pig

Squirrel

Pika

Hare

Lemur

Human91

Armadillo

*

99

65

61

56

68

99

AFROTHERIA

*

*

*

*

*

Platypus

Wallaroo

Short-tailed Opossum

Virginia Opossum

*

*Hyrax

Dugong

Elephant

Tenrec

Aardvark

Golden Mole

Elephant Shrew

Short-eared Elephant Shrew

Armadillo

A. B.

Armadillo

Anteater

Sloth 77

Hyrax

Dugong

Elephant70

99

Tenrec

Aardvark

Golden Mole

Elephant Shrew

Short-eared Elephant Shrew

64

51

69

93

Shrew

Mole

Cat

58

XENARTHRA

AFROTHERIA

77

87

XENARTHRA

EUARCHONTOGLIRES

*

*

*

*

*Armadillo

Anteater

Sloth

*

*

*

Lemur

Human

Rat

Mouse

Guinea Pig

Squirrel

Pika

Hare

*

*

*

Shrew

Mole

Fruit-eating Bat

0.1

Cat

Dog

Horse

Rhino

Tapir 60

60

Fruit-eating Bat

Flying Fox

Pig

Alpaca

Cattle

Hippo

Dolphin

Whale

84

94

73

69

NNIStarting : BIONJmtMAM+G4+IAlpha = 0.69Pinv = 0.34loglk = -74040.38Time : 0h24m31s

LAURASIATHERIA

0.1

67

54

89

93

78

59

61

SPRStarting : BIONJmtMAM+G4+IAlpha = 0.68Pinv = 0.34loglk = -74021.74Time : 1h23m13s

LAURASIATHERIA

**

*

*

*

*

* *

*

*

*

*

Cat

Dog

Horse

Rhino

Tapir

Fruit-eating Bat

Flying Fox

Pig

Alpaca

Cattle

Hippo

Dolphin

Whale