Codivergence

Syst. Biol. 51(3): 528-535. 2002
Preferential Host Switching by Primate
Lentiviruses Can Account
for Phylogenetic Similarity with the Primate
Phylogeny
« La similarité phylogénétique entre le lentivirus de primate et le
primate peut s’expliquer par le changement d’hôte préférentiel »
Gonzalo Ossa
M.A. Charleston and D.L. Robertson
Département de Zoologie, Université d’Oxford.
Introduction
- Coévolution de plus en plus caractérisée au niveau de la
phylogénie.
- Importance dans l’étude de la pandémie VIH/SIDA.
- Proximité phylogénétique entre HIV et virus qui infectent les
primates non humains (SIVs).
 Emergence de VIH par événement zoonotique impliquant
primates africains.
- Etudes sur phylogénies de primates et de lentivirus de
primates (PLV)  mise en évidence d’évolution hôtedépendante, ou codivergence.
Hypothèse de codivergence
- La divergence d’un lignage de
virus est le résultat de la
divergence de son lignage
hôte.
- Implique une infection des
hôtes depuis un temps
considérable, c’est-à-dire
depuis le temps de l’ancêtre
commun.
- Techniques de séquençage
moléculaire.
Temps
(mya)
Codivergence
Phylogenie de
primates (H)
Phylogenie de
virus (Vi)
Hypothèse de codivergence
mya
Divergence de
primates
Infection de
primates par SIV
Désaccord du à des
techniques inexactes
de datation !!
kya
Divergence de
PLV
Hypothèse de changement d’hôte
- Changement d’hôte se produit fréquemment.
- Deux événements qui confirment ce phénomène:
VIH-2
VIH-1
- Postulat: La plupart des ressemblances entre phylogénies de virus et
primates peut s’expliquer par un changement d’hôte efficace, plus
probable entre des hôtes plus proches.
- Pourquoi cette supposition?
 Les hôtes plus proches ont plus de possibilités d’être en contact.
 Le virus doit être capable d’établir une infection et de se maintenir.
Méthodes
Phylogenie de
primates (H)
Phylogenie de
virus (V)
 Savoir si le changement d’hôte préférentiel explique la similarité
phylogénétique pour d’autres PLV’s et leurs hôtes primates.
- TreeMapTM
- Test de signification
- Simulation
Association entre souches
de virus et hôtes
TM
TreeMap
- Etablir quelle est la correspondance cophylogénétique
significative entre les phylogénies de virus et de primates.
- The Jungle: Graphique qui contient toutes les cartes des
phylogénies de virus (V) dans les phylogénies des hôtes (H).
 Assigne coûts aux 4 événements différents:
- Codivergence
- Duplication
Graphique optimal
- Perte
(coût minimal)
- Changement d’hôte
Page & Charleston, 2002
TM
TreeMap
Changement d’hôte
Perte
TEMPS
Parasite
Hôte
Codivergence
Duplication
Page & Charleston, 2002
TM
TreeMap
- Les arbres de virus et de primates
ont-ils coévolué au niveau
phylogénétique?
- The Jungle a donné différentes
solutions optimales, avec 8
événements de codivergence des
11 possibles.
Codivergence (8)
Duplication (3)
Page & Charleston, 2002
Test de Signification
- Objectif: savoir s’il serait possible d’obtenir l’arbre
phylogénétique avec les 8 codivergences, en considérant:
 Une phylogénie artificielle de virus avec uniquement
changement d’hôte.
 Autre faite au hasard.
- 2% des phylogénies artificielles de virus ont eu la même
forme que la phylogénie réelle (3:8).
- 23% des phylogénies ont eu une forme similaire (4:7).
Uniquement changement d'hôte
préférentiel
Test de randomisation
- Les arbres de virus simulés
dans un modèle de
changement d’hôte
ressemblent-ils plus à H qu’à
un modèle aléatoire?
0,526
0,4
0,376
0,3
0,23
0,22
0,2
0,092
0,1
0
Modèle réel
0,49
0,5
Fréquence relative
- Oui, les phylogénies créées
sur le modèle de changement
d’hôte préférentiel ont
présenté un degré de
similarité avec H supérieur à
celui du modèle aléatoire.
0,6
0,02
0,002
3:8
0,04
0,004
4:7
5:6
6:5
7:4
Duplications : Codivergences
Simulations
- Générer phylogénies artificielles de virus pour suivre le
changement d’hôte parmi les différents types de H.
 Modèle:
- Production des phylogénies artificielles de virus dans lesquelles ont
lieu uniquement des changements d’hôtes.
- Evaluer l’effet du changement d’hôte.
 Modèle plus réel serait un mélange !
 Sélection d’une fonction satisfaisante.
- Qui permet assez de changements d’hôtes efficaces.
Simulations
- Générer phylogénies artificielles de virus pour suivre le
changement d’hôte parmi les différents types de H.
-
Une branche de la phylogénie de
primates a été sélectionnée au hasard
comme hôte du virus original.
- Invasion initiale 10.000 années dans
le passé.
- A la fin de chaque réplication, chaque
hôte a été occupé par un lignage de
virus.
- 100 arbres artificiels de virus ont été
obtenus.
10.000 années
Discussion
-
-
Les phylogénies de PLV et primates montrent un très haut niveau de
correspondance cophylogénétique.
 Grand nombre d’événements de codivergence entre les deux groupes.
Mais la différence dans les estimations de taux d’évolution entre eux est
aussi très grande.
Discussion
-
La simulation confirme l’hypothèse de changement d’hôte car elle
démontre l’existence d’une grande similarité entre les deux arbres.
 Toutes les codivergences apparentes ont eu lieu relativement
récemment, au niveau des extrémités de l’arbre des primates .
 La théorie de changement d’hôte préférentiel donne une explication
réelle à cette similarité, sans la nécessité d’étirer au maximum une
estimation de taux d’évolution.
Discussion
-
Un facteur potentiel contre le phénomène du changement d’hôte:
l’isolation géographique des espèces hôtes.
Codivergence!
Discussion
-
Il existe plusieurs exemples qui appuient la transmission des virus entre
espèces de primates éloignées.
Papio ursinus
SIVagm
Chlorocebus pygerythrus
Discussion
-
Autres exemples de transmission entre espèces de primates éloignées,
ayant eu lieu en captivité.
SIVagmVER-like
Colonies de reproduction dans l’Institut de
recherche sur les primates (I.P.R.) au Nairobi,
Kenya.
Cercocebus torquatus
Cercopithecus aethiops
Conclusion
- Codivergence apparente de certains PLV peut
s’expliquer par changement d’hôte.
- Codivergence a effectivement lieu, mais son
empreinte dans la phylogénie des virus a été
perdue de vue par des changements d’hôtes
ultérieurs.
- Cet effet doit donc être incorporé dans d’autres
modèles réalistes pour reconstruire d’anciennes
associations entre hôtes et parasites.
Merci de votre attention!
TM
TreeMap
Hôte
Hôte
Parasite
Parasite
Codivergence
Duplication
TEMPS
Hôte
Hôte
Parasite
Parasite
Perte
Changement
d’hôte
Page & Charleston, 2002