La phylogénie en évolution

La phylogénie est née avec la théorie de l’évolution de Darwin. « Au départ, l’étude des liens de parenté entre les être vivants se basait exclusivement sur la comparaison des caractéristiques morphologiques des animaux, présents ou fossiles », indique Denis Baurain. Les scientifiques comparaient ainsi la structure externe des organismes pour juger de leurs affinités évolutives. A la fin des années 60, la phylogénie moléculaire a pris le relais. En effet, les spécialistes en phylogénie utilisent désormais les macromolécules biologiques telles que l’ADN, l’ARN ou les protéines, composants fondamentaux de tous les organismes vivants, pour établir leurs liens de parenté.

Les gènes utilisés pour faire la comparaison doivent être choisis avec soin car les différentes régions de l’ADN des organismes n’évoluent pas toutes à la même vitesse. Pour étudier les relations entre les êtres vivants à une large échelle de temps, il est nécessaire d’utiliser des gènes pour lesquels le taux de mutation observé d’une espèce à l’autre est faible. Le plus souvent, il s’agit des gènes assurant des fonctions vitales pour la cellule et sur lesquels la pression de sélection est importante, telle que la synthèse des protéines.

Jusqu’il y a peu, la phylogénie moléculaire se limitait à comparer l’une ou l’autre région de l’ADN de plusieurs espèces afin de pouvoir les positionner les unes par rapport aux autres sur un arbre phylogénétique. « Depuis 8 ou 9 ans, une nouvelle variante de la phylogénie a fait son apparition et est de plus en plus utilisée pour dresser l’arbre du vivant. Il s’agit de la phylogénomique », précise Denis Baurain. Les nouvelles méthodes de séquençage de génomes ont permis d’augmenter radicalement le nombre de gènes disponibles pour réaliser les études de phylogénie moléculaire. Aujourd’hui, la disponibilité de génomes complets, mais surtout de transcriptomes (ensemble des ARN messagers) obtenus à un coût dérisoire, rend possible l’étude simultanée de centaines de gènes pour lesquels il existe une homologie d’une espèce à l’autre. « En principe, comparer plusieurs gènes en parallèle chez plusieurs espèces est une technique d’autant plus fiable que le nombre de gènes comparés et que l’échantillon d’espèces considéré sont grands », continue le scientifique. Bien entendu, ces grands jeux de données requièrent des capacités de calcul très importantes, telles que celles offertes par NIC3, l’ordinateur parallèle de puissance de l’ULg.