Hdr Année : 2025

Bias and misleading appearances in cophylogenetic studies: problems or opportunities?

Biais et faux semblants dans les études co-phylogénétiques : problèmes ou opportunités ?

Résumé

Co-phylogenetic studies encompass a wide range of analyses, all of which involve the joint examination of multiple phylogenies (typically two). This approach allows the study of the processes governing the evolution of interacting entities and the interdependence of these processes. The nature of interactions varies: between organisms and their environment (phylogeographic studies), between distinct organisms (host-parasite or host-symbiont relationships), between genes and the species carrying them, or between genes within one or multiple organisms (for a recent review, see Menet et al. 2022). Co-phylogenetic studies have been central to my research since the beginning of my career. My Master’s thesis (in 2005) already focused on tree comparisons (hosts and parasites at the time) to assess whether the observed level of congruence between these phylogenies could serve as an indicator of co-speciation events. Almost twenty years later, I still compare phylogenies, now to detect horizontal gene transfers and use them as indirect indicators of unknown diversity (the so-called "ghost species," which I will discuss later). Before delving into these aspects, it is essential to first explore the fundamental component of co-phylogenetic studies: phylogenies. In the first chapter, after a brief historical overview, I will present the different types of phylogenies, how they are reconstructed, and how they are visualized, supplemented by some of my past and recent work on these topics. The second chapter will address why and how phylogenetic trees are compared, distinguishing between different types of comparisons: between gene trees, between species trees, and between gene and species trees. I will illustrate these concepts with some of my contributions. The third chapter will highlight, through what I consider my most significant findings, the major (and often overlooked) biases in co-phylogenetic studies. I will demonstrate how, once identified, these biases can provide new insights into previously inaccessible aspects of species evolution. Finally, I will conclude with a section on my current and future projects—an open-ended (and branching) reflection on what interests me today and what my research should focus on tomorrow.

Les études co-phylogénétiques recouvrent un large spectre d’analyses, qui ont toutes en commun l’examen conjoint de plusieurs phylogénies (en général deux), permettant d’étudier les processus qui gouvernent l’évolution d’entités en interaction, et l’interdépendance entre ces processus. Les interactions peuvent être de plusieurs nature : entre des organismes et leur environnement (on parlera d’études phylogéographiques), entre des organismes distincts (relations hôte-parasite ou hôte-symbionte), entre des gènes et les espèces qui les portent, ou entre gènes d’un ou plusieurs organismes (pour une revue récente, voir Menet et al. 2022). Les études co-phylogénétiques sont au cœur de mes recherches depuis le début de ma carrière : mon stage de Master 2 (en 2005) portait déjà sur la comparaison d’arbres (hôtes et parasites, à cette époque), pour évaluer la pertinence d’utiliser le niveau de congruence observé entre ces phylogénies comme un indicateur d’événements de spéciations conjointes (cospéciations). Presque vingt ans plus tard, je compare encore des phylogénies, cette fois pour détecter des transferts horizontaux de gènes et les utiliser comme indicateurs indirects d’une diversité inconnue (les espèces « fantômes » dont je parlerai plus tard). Avant de me lancer dans ces considérations, il me semble nécessaire de commencer par explorer le composant essentiel des études cophylogénétiques, à savoir les phylogénies. Dans un premier chapitre, après un bref rappel historique, je présenterai les différents types de phylogénies, comment elles sont reconstruites, et comment elles sont visualisées. Cela sera agrémenté de certains de mes travaux plus ou moins récents sur ces différents aspects. Dans le second chapitre, j’aborderai pourquoi et comment comparer les arbres phylogénétiques en séparant les différents types de comparaisons : entre arbres de gènes, entre arbres d’espèces, et entre arbres de gènes et d’espèces. J’illustrerai ces notions par certaines de mes contributions. Dans le troisième chapitre, je montrerai, à travers certains de mes résultats que je considère comme les plus intéressants, les biais importants (et souvent négligés) qui existent dans les études cophylogénétiques. J’illustrerai comment une fois identifiés ils peuvent permettre d’étudier des aspects de l’évolution des espèces jusqu’alors jugés inaccessibles. Je terminerai par une section dédiée à mes projets en cours et futurs, réflexion ouverte (et buissonnante) sur ce qui m’intéresse aujourd’hui et devraient être mes recherches demain.

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Citer

Damien M. de Vienne. Biais et faux semblants dans les études co-phylogénétiques : problèmes ou opportunités ?. Systématique, phylogénie et taxonomie. Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), 2025. ⟨tel-05015690⟩
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