Évolution de familles de gènes par duplications et pertes : algorithmes pour la correction d’arbres bruités

Les gènes sont les parties du génome qui codent pour les protéines. Les gènes d’une ou plusieurs espèces peuvent être regroupés en "familles", en fonction de leur similarité de séquence. Cependant, pour connaître les relations fonctionnelles entre ces copies de gènes, la similarité de séquence ne suffit pas. Pour cela, il est important d’étudier l’évolution d’une famille par duplications et pertes afin de pouvoir distinguer entre gènes orthologues, des copies ayant évolué par spéciation et susceptibles d’avoir conservé une fonction commune, et gènes paralogues, des copies ayant évolué par duplication qui ont probablement développé des nouvelles fonctions. Étant donnée une famille de gènes présents dans n espèces différentes, un arbre de gènes (obtenu par une méthode phylogénétique classique), et un arbre phylogénétique pour les n espèces, la "réconciliation" est l’approche la plus courante permettant d’inférer une histoire d’évolution de cette famille par duplications, spéciations et pertes. Le degré de confiance accordé à l’histoire inférée est directement relié au degré de confiance accordé à l’arbre de gènes lui-même. Il est donc important de disposer d’une méthode préliminaire de correction d’arbres de gènes. Ce travail introduit une méthodologie permettant de "corriger" un arbre de gènes : supprimer le minimum de feuilles "mal placées" afin d’obtenir un arbre dont les sommets de duplications (inférés par la réconciliation) sont tous des sommets de "duplications apparentes" et obtenir ainsi un arbre de gènes en "accord" avec la phylogénie des espèces. J’introduis un algorithme exact pour des arbres d’une certaine classe, et une heuristique pour le cas général.

Phylogénie et biogéographie du genre Bauhinia s.l. (Leguminosae)

Bauhinia s.l. est le plus vaste genre de la tribu des Cercideae (Ceasalpinioideae, Leguminoseae), avec plus de 300 espèces. Il présente une distribution pantropicale et une grande variabilité morphologique. Ces deux caractéristiques ont limité les études taxonomiques sur le genre complet, résultant en plusieurs études taxonomiques de certains groupes seulement. En 1987, Wunderlin et al. proposent une vaste révision taxonomique de la tribu des Cercideae, basée sur des données morphologiques, et divisent le genre Bauhinia en quatre sous-genres. En 2005, Lewis et Forest publient une nouvelle classification préliminaire basée sur des données moléculaires, mais sur un échantillonnage taxonomique restreint. Leurs conclusions remettent en question le monophylétisme du genre Bauhinia et suggèrent plutôt la reconnaissance de huit genres au sein du grade Bauhinia s.l. Afin de vérifier les hypothèses de Lewis et Forest, et obtenir une vision plus claire de l’histroire de Bauhinia s.l., nous avons séquencé deux régions chloroplastiques (trnL-trnF et matK-trnK) et deux régions nucléaires (Leafy et Legcyc) pour un vaste échantillonnage représentatif des Cercideae. Une première phylogénie de la tribu a tout d’abord été réalisée à partir des séquences de trnL-trnF seulement et a confirmé le non-monoplylétisme de Bauhinia s.l., avec l’inclusion du genre Brenierea, traditionnellement reconnu comme genre frère de Bauhinia s.l. Afin de ne pas limiter notre vision de l’histoire évolutive des Cercideae à un seul type de données moléculaires et à une seule région, une nouvelle série d’analyse a été effectuée, incluant toutes les séquences chloroplastiques et nucléaires. Une phylogénie individuelle a été reconstruite pour chacune des régions du génome, et un arbre d’espèce ainsi qu’un arbre de supermatrice ont été reconstruits. Bien que certaines contradictions apparaissent entre les phylogénies, les grandes lignes de l’histoire des Cercideae ont été résolues. Bauhinia s.l. est divisée en deux lignées : les groupes Phanera et Bauhinia. Le groupe Bauhinia est constitué des genres Bauhinia s.s., Piliostigma et Brenierea. Le groupe Phanera est constitué des genres Gigasiphon, Tylosema, Lysiphyllum, Barklya, Phanera et Schnella. Les genres Cercis, Adenolobus et Griffonia sont les groupes-frères du clade Bauhinia s.l. Au minimum un événement de duplication de Legcyc a été mis en évidence pour la totalité de la tribu des Cercideae, excepté Cercis, mais plusieurs évènements sont suggérés à la fois par Legcyc et Leafy. Finalement, la datation et la reconstruction des aires ancestrales de la tribu ont été effectuées. La tribu est datée de 49,7 Ma et est originaire des régions tempérées de l’hémisphère nord, probablement autour de la mer de Thétys. La tribu s’est ensuite dispersée vers les régions tropicales sèches de l’Afrique, où la séparation des groupes Bauhinia et Phanera a eu lieu. Ces deux groupes se sont ensuite dispersés en parallèle vers l’Asie du sud-est au début du Miocène. À la même période, une dispersion depuis l’Afrique de Bauhinia s.s. a permis la diversification des espèces américaines de ce genre, alors que le genre Schnella (seul genre américain du groupe Phanera) est passé par l’Australie afin de rejoindre le continent américain. Cette dispersion vers l’Australie sera également à l’origine des genres Lysiphyllum et Barklya

Duplication coefficients via generating functions

In this paper, we solve the duplication problem P_n(ax) = sum_{m=0}^{n}C_m(n,a)P_m(x) where {P_n}_{n>=0} belongs to a wide class of polynomials, including the classical orthogonal polynomials (Hermite, Laguerre, Jacobi) as well as the classical discrete orthogonal polynomials (Charlier, Meixner, Krawtchouk) for the specific case a = −1. We give closed-form expressions as well as recurrence relations satisfied by the duplication coefficients.

On Connection, Linearization and Duplication Coefficients of Classical Orthogonal Polynomials

In this work, we have mainly achieved the following: 1. we provide a review of the main methods used for the computation of the connection and linearization coefficients between orthogonal polynomials of a continuous variable, moreover using a new approach, the duplication problem of these polynomial families is solved; 2. we review the main methods used for the computation of the connection and linearization coefficients of orthogonal polynomials of a discrete variable, we solve the duplication and linearization problem of all orthogonal polynomials of a discrete variable; 3. we propose a method to generate the connection, linearization and duplication coefficients for q-orthogonal polynomials; 4. we propose a unified method to obtain these coefficients in a generic way for orthogonal polynomials on quadratic and q-quadratic lattices. Our algorithmic approach to compute linearization, connection and duplication coefficients is based on the one used by Koepf and Schmersau and on the NaViMa algorithm. Our main technique is to use explicit formulas for structural identities of classical orthogonal polynomial systems. We find our results by an application of computer algebra. The major algorithmic tools for our development are Zeilberger’s algorithm, q-Zeilberger’s algorithm, the Petkovšek-van-Hoeij algorithm, the q-Petkovšek-van-Hoeij algorithm, and Algorithm 2.2, p. 20 of Koepf's book "Hypergeometric Summation" and it q-analogue.

Els tallers d'història : l'arbre genealògic a quart d'ESO.'Los talleres de historia : el árbol genealógico en cuarto de la ESO'.

Se expone la experiencia educativa realizada en un instituto de Mallorca en el que incorporaron los talleres de historia, fundados en el año 1966 por Raphael Samuel. Así, los alumnos de cuarto de la ESO han elaborado un árbol genealógico de su propia familia. Los objetivos que se querían conseguir con esta actividad eran: fomentar la comunicación intergeneracional, interesarse por la familia y descubrir cosas que desconocían y, finalmente, ver como los acontecimientos más importantes de la historia reciente fueron vividos por los familiares.

Elaboraci?? d'aplicacions did??ctiques amb el programa Clic : fes-te amic de l'arbre!. 'Elaboraci??n de aplicaciones did??cticas con el programa Clic : ??hazte amigo del ??rbol!'

Se trata de un material para dar a conocer a los alumnos de primaria las diferentes partes del ??rbol mediante la realizaci??n de actividades. Las actividades consisten en unir definiciones a los conceptos, dibujos de las partes del ??rbol con la palabra correspondiente, buscar palabras en una sopa de letras, componer im??genes, ordenar palabras para formar una frase coherente. Se intenta aproximar la naturaleza a los alumnos mediante un trabajo l??dico y entretenido.

El fill, l'arbre... i la plana web. 'El hijo, el árbol... y la página web'.

www.xtec.es/~ipallas

Descabdellant les arrels de l'arbre de l'evoluci??

Resumen basado en el de la publicaci??n

ARANos : arbre de refer??ncia per a l???an??lisi d???oracions simples en l??nia : el sistema m??gic d'an??lisi per als estudiants de l'ESO

Resumen basado en el de la publicaci??n

Em transformo en un arbre...

Resumen basado en el de la publicaci??n

Gene duplication and an accelerated evolutionary rate in 11S globulin genes are associated with higher protein synthesis in dicots as compared to monocots

Background: Seed storage proteins are a major source of dietary protein, and the content of such proteins determines both the quantity and quality of crop yield. Significantly, examination of the protein content in the seeds of crop plants shows a distinct difference between monocots and dicots. Thus, it is expected that there are different evolutionary patterns in the genes underlying protein synthesis in the seeds of these two groups of plants. Results: Gene duplication, evolutionary rate and positive selection of a major gene family of seed storage proteins (the 11S globulin genes), were compared in dicots and monocots. The results, obtained from five species in each group, show more gene duplications, a higher evolutionary rate and positive selections of this gene family in dicots, which are rich in 11S globulins, but not in the monocots. Conclusion: Our findings provide evidence to support the suggestion that gene duplication and an accelerated evolutionary rate may be associated with higher protein synthesis in dicots as compared to monocots.

Distinct clinical and neuropathological features of G51D SNCA mutation cases compared with SNCA duplication and H50Q mutation

Background: We and others have described the neurodegenerative disorder caused by G51D SNCA mutation which shares characteristics of Parkinson’s disease (PD) and multiple system atrophy (MSA). The objective of this investigation was to extend the description of the clinical and neuropathological hallmarks of G51D mutant SNCA-associated disease by the study of two additional cases from a further G51D SNCA kindred and to compare the features of this group with a SNCA duplication case and a H50Q SNCA mutation case. Results: All three G51D patients were clinically characterised by parkinsonism, dementia, visual hallucinations, autonomic dysfunction and pyramidal signs with variable age at disease onset and levodopa response. The H50Q SNCA mutation case had a clinical picture that mimicked late-onset idiopathic PD with a good and sustained levodopa response. The SNCA duplication case presented with a clinical phenotype of frontotemporal dementia with marked behavioural changes, pyramidal signs, postural hypotension and transiently levodopa responsive parkinsonism. Detailed post-mortem neuropathological analysis was performed in all cases. All three G51D cases had abundant α-synuclein pathology with characteristics of both PD and MSA. These included widespread cortical and subcortical neuronal α-synuclein inclusions together with small numbers of inclusions resembling glial cytoplasmic inclusions (GCIs) in oligodendrocytes. In contrast the H50Q and SNCA duplication cases, had α-synuclein pathology resembling idiopathic PD without GCIs. Phosphorylated α-synuclein was present in all inclusions types in G51D cases but was more restricted in SNCA duplication and H50Q mutation. Inclusions were also immunoreactive for the 5G4 antibody indicating their highly aggregated and likely fibrillar state. Conclusions: Our characterisation of the clinical and neuropathological features of the present small series of G51D SNCA mutation cases should aid the recognition of this clinico-pathological entity. The neuropathological features of these cases consistently share characteristics of PD and MSA and are distinct from PD patients carrying the H50Q or SNCA duplication.

Duplication of R&D and industry concentration

The purpose of the literature on Research Joint Ventures (RJV), pioneered by DíAspremont and Jacquemin (1988) and Kamien, Muller, and Zang (1992), has been to combine the best of two worlds: to appropriately deal with R&D spillovers while preserving competition in the product market. Moreover, RJVs eliminate duplication of R&D. Thus, at least in theory, RJVs dominate other solutions such as subsidies. If, however, we are concerned about risks of cartelization, then Spenceís (1984) subsidy-based solution for independently acting firms, is a viable alternative that cannot be dismissed. Indeed, in contrast to the previous literature, we find that in the presence of R&D subsidies, market performance may unambiguously improve with the number of firms in the market.