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Une plongée vertigineuse dans la diversité du monde vivant

par Frédéric Magné - publié le

L’ensemble des liens de parenté entre espèces forme ce que l’on appelle l’« arbre de la vie. » En raison du nombre considérable d’espèces connues – plusieurs millions –, la représentation de cet arbre constitue un véritable défi. Damien de Vienne, au Laboratoire de Biométrie évolutive de Lyon, propose un outil interactif et intuitif, Lifemap, qui permet de se « promener » dans l’arbre de la vie, et d’en visualiser les niveaux hiérarchiques et les relations entre espèces. Cette étude a été publiée le 22 décembre 2016 dans la revue PLoS Biology.

L’évolution des espèces depuis plus de 3.5 milliards d’années a conduit à la biodiversité que nous connaissons aujourd’hui. Cette « histoire évolutive » peut être représentée sous forme d’un arbre, nommé « arbre de la vie » (Tree of Life en anglais), où chaque feuille représente une espèce et chaque nœud un ancêtre, à la manière des arbres généalogiques.

De nombreuses recherches sont menées pour tenter de reconstruire cet arbre, grâce notamment aux techniques toujours plus efficaces de séquençage des génomes et d’analyses bioinformatiques. Mais il n’existe aujourd’hui aucune méthode satisfaisante pour visualiser cet arbre dans sa globalité, de façon interactive et intuitive.

La très grande quantité d’information à représenter (plus de 2 millions d’espèces actuellement !) et la nature hiérarchique de l’organisation des espèces évoquent les données cartographiques : de même qu’une rue fait partie d’une ville, qui fait partie d’un département, qui fait partie d’une région, qui fait partie d’un pays, une espèce fait partie d’un genre, d’une famille, d’un ordre, d’une classe, d’un règne et d’un domaine. Partant de ce constat, Damien de Vienne a développé Lifemap, un outil web d’exploration de l’arbre de la vie qui permet de s’y déplacer comme on le fait sur une carte routière avec OpenStreetMap ou Google Maps®.

Deux caractéristiques majeures permettent à Lifemap de proposer, pour la première fois, une exploration aisée de l’intégralité de l’arbre de la vie. En premier lieu, Lifemap repose sur une nouvelle façon de visualiser des données hiérarchiques : chaque groupe d’espèces (ou clade) est représenté par un demi cercle, contenu dans un demi-cercle plus grand représentant le clade de niveau hiérarchique supérieur. Cette représentation permet d’une part de s’assurer que les branches de l’arbre ne se croisent jamais, d’autre part de respecter la structure particulière de l’arbre de la vie où le nombre de clades contenus dans un clade de niveau hiérarchique supérieur est variable. En second lieu, Lifemap détourne des outils développés dans le cadre du projet OpenStreetMap et utilise une astuce qui fait la puissance des outils de cartographie actuels : le système de tuiles. L’image vue à l’écran est une mosaïque de plus petites images (les tuiles) qui sont stockées sur un serveur informatique distant.

Lifemap existe sous plusieurs versions, selon le public visé et les données représentées (plusieurs classifications existent). Une version en particulier est à destination du grand public. Elle ne comprend « que » 800 000 espèces, et propose des informations relatives à chaque nœud et à chaque feuille de l’arbre, auxquelles on accède par un clic. Ces informations (images, descriptions) sont directement issues des pages Wikipédia correspondantes, si elles existent. Par ailleurs il est possible de rechercher et de visualiser des « chemins » dans l’arbre, pour identifier l’ancêtre commun le plus récent de deux espèces particulières ou pour suivre le trajet reliant une espèce donnée au dernier ancêtre universel (LUCA).

Lifemap, est un outil qui devrait être important, non seulement pour les chercheurs travaillant dans le domaine de l’Évolution, en facilitant l’observation de l’arbre de la vie et l’accès depuis Lifemap aux bases de données spécialisées dédiées, mais aussi à un public plus large, comprenant les étudiants et enseignants du secondaire et du supérieur, voire le grand public intéressé par l’Évolution. Une application pour téléphones et tablettes (Android), Lifemap – Tree of Life, est spécifiquement destinée à cette dernière catégorie.

http://lifemap.univ-lyon1.fr

Quelques vues de Lifemap, outil disponible à http://lifemap.univ-lyon1.fr.
© 2016-2017 Damien de Vienne-CNRS. Licence Creative-Commons CC-BY-NC.

 
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"Lifemap : Exploring the Entire Tree of Life", de Vienne DM, PLoS Biology, 2016 Dec 22.
 
Contact chercheur

Damien de Vienne
Laboratoire de Biométrie et Biologie Évolutive (LBBE)
UMR CNRS 5558 - Université Claude Bernard Lyon 1
Bâtiment Mendel
43 boulevard du 11 Novembre 1918
69622 VILLEURBANNE CEDEX
Tél. : 04 72 43 29 09
 
Source : CNRS-INSB http://www.cnrs.fr/insb