Deux approches de l'evolution moleculaire : asymetries de composition et recherche des covarions

• Auteur / Autrice : Philippe Lopez
• Direction : Hervé Philippe
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques fondamentales et appliquées
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

L'evolution moleculaire peut s'etudier d'au moins deux manieres : la premiere approche consiste a analyser les proprietes spatiales de sequences biologiques individuelles (etude horizontale) et la seconde a comparer un grand nombre de ces sequences pour inferer des evenements historiques (etude verticale). Nous avons applique ces deux conceptions a l'etude des asymetries de composition dans les genomes complets et a celle d'un nouveau modele d'evolution, le modele gamma-covarion. Dans une premiere partie, nous etendons les analyses classiques de l'exces de g sur c, ou de a sur t, dans les sequences genomiques par l'exces de mots de 2 a 8 nucleotides sur leurs complementaires inverses. Cette technique permet de mieux predire in silico les origines de replication de certains genomes bacteriens, et surtout pour la premiere fois des archebacteries, pour lesquelles nous montrons qu'elles ont une origine unique de replication in silico, ce que nous confirmons par des experiences in vitro. Par ailleurs, la cause de asymetries de composition reste a determiner mais nous demontrons qu'elles peuvent se reduire aux effets conjugues d'une orientation biaisee des genes et d'un biais mutationnel global lie a la replication. Dans une seconde partie, nous invalidons par un test statistique la majeure partie des modeles d'evolution utilises jusqu'a present, qui postulent que le taux de substitution d'une position donnee est constant dans le temps. Cette violation des modeles est la cause d'artefacts de reconstruction en phylogenie, dont nous detaillons quelques exemples, comme la position de la racine de l'arbre universel du vivant ou encore la phylogenie des eucaryotes. Nous proposons alors un nouveau modele d'evolution a partir du modele covarion, pour lequel le taux de substitution peut varier le long de l'arbre. Les consequences de ce modele pour la phylogenie et ses possibles implementations sont discutees.