Biologie animale, cours Phylogénie, classification et nomenclature ...

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Biologie animale, cours Introduction Phylogénie des métazoaires Analyses de caractères sur les phylogénies Evolution de quelques caractères Marc Girondot, Université Paris Sud Bâtiment 362 1er étage Phylogénie, classification et nomenclature !  La phylogénie représente l'histoire évolutive des espèces. !  La classification est la façon de regrouper les taxons. !  La nomenclature ou taxinomie ou taxonomie est la méthodologie utilisée pour mettre des noms sur des taxons.
  • secrets de l'art thérapeutique
  • art de la classification
  • crédit pour l'auteur
  • classement des plantes
  • plante au centre du système
  • classifications
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Publié le : mercredi 28 mars 2012
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Biologie animale, cours Introduction Phylogénie des métazoaires Analyses de caractères sur les phylogénies Evolution de quelques caractères
Marc Girondot, Université Paris Sud Bâtiment 362 1er étage marc.girondot@u-psud.fr
Aristote-384 à -322
La description du monde vivant
!Aristote se démarque de son maître Platon:pour lui le plus haut degré de réalité nest pas ce qui apparaît par le raisonnement, mais ce qui est perçu par les sens. Il établit une classification des êtres vivants, en partant !du principe que tous les êtres vivants ont une âme, mais une âme de nature différente (âme nutritive, âme sensitive, âme appétitive et locomotrice). Seul lhomme a une âme rationnelle. Il édifie une  échelle des êtres et de la Nature », qui est une échelle de complexité croissante de lâme ».
Quinze siècles !Les ouvrages qui vont servir,pendant près de quinze siècles, denseignement et de référence au monde occidental datent du Ier siècle après J.-C. : leTraité de matière médicaledu Grec Dioscorideet lHistoire naturelledu RomainPline lAncien, tous deux copiés, traduits, recopiés, sans subir dévolution volontaire ni dadaptation notable. Durant des siècles, au lieu de regarder autour deux, les hommes étudient la nature dans les livres anciens (où les plantes décrites ne sont pas forcément celles de leur environnement...), tentant dy trouver les secrets de lart thérapeutique.
Phylogénie, classification et nomenclature
!La phylogénie représente lhistoire évolutive des espèces. !La classification est la façon de regrouper les taxons. !La nomenclature ou taxinomie ou taxonomie est la méthodologie utilisée pour mettre des noms sur des taxons.
Léchelle des êtres et de la nature Dieu Anges créé ont un esprit - Pensent Hommes - Veulent ont un corps et un esprit -Pensent -Veulent - vivent Animaux - se nourrissent ont un corps - respirent - vivent - gradissent - se nourrissent - se meuvent Végétaux - respirent - cinq sens ont un corps - gradissent - vivent - se meuvent - se nourrissent - cinq sens - respirent - gradissent Roches ont un corps inerte
Créatures matérielles
Créatures spirituelles
La classification des plantes
!Traditionnellement, létude des plantes est souvent une branche de la médecine, ou est liée à la sorcellerie.!Le classement des plantes était souvent du type:- "bonnes herbes" = médicinales,- alimentaires,- ornementales,- mauvaises herbes,- les arbres pour le bois d'oeuvre et de chauffage.
La Renaissance
!Andrea Cesalpino (Italie, 1519-1603) fut le premier à classer 840 espèces selon leurs organes de reproduction. !Les botanistes poursuivront cette piste avec des chercheurs prestigieux comme Joseph Pitton de Tournefort (France, 1656-1708) en distinguant les végétaux supérieurs et inférieurs sur des critères floraux.
La nomenclature linéenne !Le botaniste suédois Carl von Linné estime que la terminologie en usage à son époque ne permet pas de nommer toutes les espèces européennes et encore moins celles découvertes dans le Nouveau Monde. Pour remédier à cela, il développe le système de classification des organismes par genre et espèce. Chaque espèce est définie par un nom double, en latin, qui permet aux scientifiques du monde entier de la désigner sans équivoque. Ce système est toujours utilisé de nos jours.
La notation
Carl von Linné 1707-1778
!Le crédit pour lauteur dun nom est donné à la première personne qui a publié pour la première fois une description crédible avec celui-ci.!Une fois publié, un nom ne peut être changé, sauf pour corriger une erreur daccord avec les règles.!Quand on lit "Homo sapiensLinnaeus 1758" cela signifie que Linnaeus a été le premier auteur à publier le nomHomo sapiens.!Si on écrit "Eulemur mongoz[Linnaeus 1766]», le crédit dauteur est aussi pour Linnaeus même si il nest pas lauteur du nom de genre "Eulemur" qui fut utilisé pour la première fois en 1988 par Simmons and Rumpler. Le nom de lauteur reste associé au nom de lespèce seulement.
Importance de cette classification
!Le classement des plantes était du type:- "bonnes herbes" = médicinales,- alimentaires,- ornementales,- mauvaises herbes,- les arbres pour le bois d'oeuvre et de chauffage.!Ce sont des subdivisions anthropocentriques alors que Tournefort place la plante au centre du système.
Le type
!Glossaire de lédition 1985 du code international de nomenclature zoologique:!holotype: Un spécimen unique désigné comme le type portant le nom dune espèce ou dune sous-espèce quand elle a été décrite, ou bien le spécimen unique utilisé comme type lorsque aucun type navait été spécifié.
Quel est le type dHomo sapiens sapiens?
Holotype deHomo sapiensLinaeus 1758
Autres types
!Syntype: Tous les spécimens dune série type pour laquelle ni un holotype ni un lectotype na été désigné.!Lectotype: Un syntype désigné comme le spécimen type portant le nom après quune espèce ou une sous-espèce ait été décrite par des syntypes.!Néotype: Le spécimen unique désigné comme le type portant le nom dune espèce ou sous-espèce nommée chez laquelle ni un holotype, ni un lectotype, ni des syntypes, ni un précédent néotype ne sont connus.
Les noms utilisés
!Les noms utilisés pour le genre et lespèce ne sert quà nommer lespèce et non à la décrire:
Arthropoda - Hexapoda
La classification naturelle
En 1738, Bernard de Jussieu voulant mettre à profit la classification de Linné rassemble les plantes pour former les familles selon leurs ressemblances naturelles.
Quarante ans plus tard, son neveu, Antoine Laurent de Jussieu (1789) réexamine ces familles et relève les similitudes de caractères externes durant tout le développement (ontogénie) : il commence non plus par les pétales ou le pistil, mais par les caractères embryonnaires (les caractères de la graine), puis les étamines et le pistil, lenveloppe florale, pour finir par les organes végétatifs (feuilles, tiges, racines..). Il fonde une nouvelle classification qui se base sur lorganisation ordonnée du développement naturel des plantes, doù son nom : classification naturelle.
Lart de la classification
!Les regroupements dans les catégories supra-spécifiques ne sont pas régies par des règles.
!La règle dautorité !On réunit dans un même taxon ce que le spécialiste du groupe a décidé dy inclure  il ny a pas quun spécialiste !
Actuellement
2000: 4ème édition du Code International de !Nomenclature Zoologique !Il existe aussi un Code International de Nomenclature botanique et un Code International de Nomenclature bactériologique!Système complexe de règles qui régissent la préséance et la dénomination des espèces. !Il a existé un mouvement cherchant à réunir ces trois codes dans un seul: le biocode.
Les taxons généralement utilisés
!Du plus général au plus particulier, les taxons les plus fréquemment utilisés sont : !Règne (Kingdom) !Embranchement (Phylum) !Classe (Class) !Ordre (Order) !Sous-Ordre (sub-order) !Infra-ordre (infra-order) !Super familles (Super family) !Famille (Family)!Sous-Famille (sub-family) !Tribu (Tribe) !Genre (Genus) !Espèce (Species)!Sous-espèce (subspecies, Variety) ou Race (animaux) ou variété (plantes)
Tentative de rationaliser la classification TheodosiusDobzhansky1900 - 1975
!Quantification de la différence entre espèces et regroupement selon ces différences -> Taxonomie numérique
Que faire des régressions ? Que faire des espèces ayant des particularités importantes ? Quel caractère choisir ?
Exemple de régression: les dicyémides
!Organismes eucaryotes pluricellulaires trouvés dans le foie des céphalopodes. 100 espèces sont connues. !Lorganisme nest constitué que de 40 à 100 cellules ce qui en fait le plus petit métazoaire.
Classification = Phylogénie
ème !siècle, on propose que laDès la fin du 19 classification, dempirique devienne phylogénétique, cest à dire nutilisant que des groupes monophylétiques (i.e. incluant tous les descendants d un même ancêtre commun). !Cette proposition sera formalisée par Willi Hennig (1967) dans la méthodologie de la Cladistique.
Willi Hennig 1913-1976
Les nœuds comme axe de rotation
Ces deux phylogénies sont identiques.
Les gènes Hox des dicyémides
Les dicyémides seraient des lophotrochozoa (mollusques, annélides, plathelminthes) régressés.
Rappel sur les phylogénies
Une phylogénie représente lhistoire évolutive dun groupe.
Temps
Espèce 1
Espèce 5
Espèce 3
Espèce 4
Espèce 6
Espèce 2
Echelle de temps, nœud, branche, feuille, OTU Operational Taxon Unit
Les types de regroupements
Groupe monophylétique=Clade
Les types de regroupements
Groupe paraphylétique
Les types de regroupements colle
Comment les définir ?
Trois façons de définir les groupes monophylétiques
Groupe couronne Groupe défini à Groupe défini la base par une synapomorphie Lutilisation des trois façons modifiera la classification de nouvelles espèces se situant sur la branche basale.
Les types de regroupements
Groupe polyphylétique
Les types de regroupement et la classification
Systématique pré-évolutioniste (<1900) Systématique évolutioniste (1940) Systématique phylogénétique (1970)
Mono Oui
Oui
Oui
Para Oui
Oui
Non
Caractères et Etats de caractères
Poly Oui
Non
Non
Uncaractèreest une structure que lon peut décrire chez tous les organismes étudiés. Lesétatsde ces caractères sont les différentes modalités que peuvent prendre les caractères.
Caractères Espèces A B C D E F G
C1 Etats 0-1 0 1 1 0 1 0 0
C2 Etats A-B-C A C B C B A A
C3 Etats A-T-G-C A T A A T G T
C4 Etats AA Pro Pro Pro Lys Lys Pro Pro
C5 Etats Long-court Long Court Long Court Court Long Court
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Etat apomorphe et plésiomorphe Apomorphie et plésiomorphie Etat dérivé et état ancestral
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Homologie et analogie
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Synapomorphie et synplésiomorphie -> partagées
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Autapomorphie
Deux structures sont diteshomologuessi elles descendent dune même structure chez lancêtre. Cela correspond donc à un même caractère. Deux structures sont ditesanaloguessi elles se ressemblent soit dans la morphologie soit dans la fonction mais ne descendent pas dune même structure chez lancêtre. Il sagit donc de deux caractères différents. Les structures sont ou ne sont pas homologues. Il est donc faux de parler de pourcentage dhomologie en biologie moléculaire. On devrait parler dans ce cas de pourcentage de similitude (et non pas  similarité » qui est un anglicisme venant desimilarity)
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Apomorphies et plésiomorphies sont dépendantes du niveau choisi dans la phylogénie
Apomorphie et plésiomorphie ne sont pas liées au codage
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111Cette1synapomorphie permet de réunir dans un même clade les espèces la possédant.
Homoplasie
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1->01111Mais elle ne permet pas davoir une information sur la relation de ce groupe avec les autres.
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Autapomorphie
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Une autapomorphie napporte aucune information phylogénétique
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Convergence: état de caractère apparaissant deux fois indépendamment
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Désigne une similitude entre deuxétatsqui nest pas héritée dun même état chez lancêtre. Lorigine de la similitude peut-être due à une convergence ou une réversion. On peut mesurer le degré dhomoplasie dans une matrice de caractère qui est alors une mesure de la qualité de linformation de ces caractères.
Une autapomorphie est aussi dépendante du niveau dans la phylogénie
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Réversion: retour à létat plésiomorphe
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Type de regroupements
Groupe monophylétique: regroupement basé sur !des synapomorphies !Groupe paraphylétique: regroupement basé sur des plésiomorphies !Groupe polyphylétique: regroupement basé sur des homoplasies
Exemples
Amniota: groupe couronne Anthracosauria: groupe défini à la base Tetrapoda: groupe couronne Stegocephalia: groupe défini par une synapomorphie
PhyloCode: A Phylogenetic Code of Biological Nomenclature Version 2b
Philip D. Cantino and Kevin de Queiroz (equal contributors; names listed alphabetically)
Advisory Group: William S. Alverson, David A. Baum, Christopher A. Brochu, Harold N. Bryant, David C. Cannatella, Peter R. Crane, Michael J. Donoghue, Torsten Eriksson, Jacques Gauthier, Kenneth Halanych, David S. Hibbett, Kathleen A. Kron, Michel Laurin, Michael S. Y. Lee, Alessandro Minelli, Brent D. Mishler, Gerry Moore, Richard G. Olmstead, Fredrik Pleijel, J. Mark Porter, Greg W. Rouse, Timothy Rowe, Christoffer Schander, Per Sundberg, Mikael Thollesson, and André R. Wyss.
Première réunion officielle, 6-9 juillet 2004, Paris
Trois façons de définir les groupes monophylétiques
Groupe couronne Groupe défini à Groupe défini la base par une synapomorphie Lutilisation des trois façons modifiera la classification de nouvelles espèces se situant sur la branche basale.
Le biocode !Tentative de regrouper dans un même code les codes zoologiques, botaniques et bactériologiques. Abandonné Le barcode !Création dun code de référencement des espèces basé sur les séquences nucléiques.
Le phylocode
!Comment générer une classification qui soit résistante au changement des phylogénies ?
Disparition des niveaux taxonomiques: famille, ordre, !classe Un groupe monophylétique est décrit par  le plus récent !ancêtre commun de A et de B et tous ses descendants. » !Ou encore  tous les groupes plus proches de A que de B » !Ou encore tous les groupes descendants du groupe ayant acquis une synapomorphie X.
Notions à ne jamais utiliser
!Groupe basal !Groupe charnière !Fossile vivant !Groupe supérieur ou inférieur !Echelle des êtres (Aristote, Leibnitz)
Le futur
!Pour linstant le phylocode saffiche comme un système parallèle à la classification traditonnelle, il convient donc de conserver les niveaux taxonomiques. !Cependant, on peut penser quà terme le phylocode remplacera la systématique ancienne mais il est impossible de prévoir léchelle de temps.
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