Diversité du vivant, phylogénie

La cladistique est l’établissement de liens de parenté et de groupes monophylétiques par comparaison de caractères homologues existant sous au moins un état ancestral et un état dérivé. Cette approche s’appuie sur une succession d’étapes :

1. Le choix des taxons : il s’agir de choisir les espèces ou représentants de groupes ainsi qu’un taxon que l’on sait extérieur au groupe = extragroupe).
2. Le choix des caractères supposés homologues : on formule une hypothèse d’homologie, ou homologie primaire, sur des structures qu’on suppose héritées d’un même ancêtre commun, ces caractères peuvent être morpho-anatomiques (poils, plumes, membres chiridiens,…) embryonnaires (amnios, placenta,…) ou moléculaires (hémoglobine, position d’un nucléotide dans une séquence)
3. La construction d’une matrice taxon-caractère dans laquelle on code chaque état des caractères supposés homologues pour les différents taxons.
4. La polarisation des caractères, dont l’objectif est de déterminer l’état plésiomorphe (ancestral) ou apomorphe (dérivé). Pour cela on a souvent recours à l’extragroupe qui porte les états plésiomorphes, les données paléontologiques ou la mise en place des caractères au cours du développement embryonnaire aident à la polarisation des caractères.
5. La construction des arbres phylogénétiques possibles. En se basant sur les caractères informatifs, l’établissement des liens de parentés se fait par regroupement selon le nombre maximum de partage d’états dérivés de caractères. Le passage d’un état plésiomorphe à un état apomorphe (= innovation évolutive) est placé sur une branche entre deux nœuds.
6. Le choix de l’arbre le plus parcimonieux. Le principe de parcimonie nous fait considérer que l’arbre phylogénétique contenant le moins de pas évolutifs est le plus probable. L’arbre choisi, lorsque cela est possible, permet de déterminer les caractères réellement homologues, ou homologie secondaire.
7. L’enracinement de l’arbre. Elle est permise par l’extragroupe.

Cette approche suppose d’avoir un grand nombre de caractères informatifs pour conforter les phylogénies.

La phénétique est une méthode permettant d’établir des liens de parenté à partir d’une similitude globale des taxons. La signification évolutive des caractères n’est pas utilisée puisqu’il n’y a pas polarisation des caractères selon leurs états plésiomorphe ou apomorphe. Les liens de parenté sont figurés par une distance entre deux taxons. Cette comparaison implique donc un grand nombre de caractères et reposent principalement sur des données moléculaires. Cette méthode repose sur les étapes suivantes :

1. Le choix des taxons à comparer.
2. Le choix des caractères à comparer, par exemple la séquence d’un gène, chaque nucléotide constituant un caractère.
3. La construction d’une matrice des distances. Il s’agit d’établir des pourcentages de différences entre taxons en comparant les séquences. Selon la méthode choisie, les pourcentages sont corrigés en pondérant les différences selon le type de mutation observée, certaines substitutions étant plus probables d’une insertion ou une délétion.
4. La construction d’un arbre à partir de la matrice des distances. Cette construction repose sur l’utilisation de l’outil informatique, les algorithmes choisis minimisant la longueur de l’arbre.
5. Des tests de robustesses des branches par analyse statistique selon le principe du maximum de vraisemblance. Un score de robustesse est alors attribué à chaque branche de l’arbre obtenu.

Cette approche implique l’utilisation de plusieurs gènes pour conforter les phylogénies.