1. L’EVOLUTION DE LA LIGNEE HUMAINE: L’HOMME, LA PALEONTOLOGIE, LES GENES ET LES GENOMES Ludovic ORLANDO Décembre 2008 Paléogénétique et Evolution moléculaire (33)4 72 72 84 65 [email_address] [email_address] Décembre 2008

3. INTRODUCTION SINGES ANTHROPOMORPHES, GRANDS SINGES & HOMMES 8MA 12-13MA HOMO (BIPEDIE PERMANENTE) PAN (KNUCKLE-WALK) PONGIDES HOMINIDES (FAMILLE) HOMININES (TRIBU) HOMINOÏDES ~ SINGES ANTHROPOMORPHES (SUPERFAMILLE) SINGE ‘INFERIEUR’ GRANDS SINGES GIBBONS SIAMANG [email_address] Décembre 2008

6. L’HOMO SAPIENS EVENT LES ORIGINES FOSSILES 400 - 30 KYA OMO-1 OMO-2 Herto [email_address] Décembre 2008 196 ±2 104 ±1 154±7 >160 Homo neanderthalensis Homo «erectus» Homo sapiens

7. L’HOMO SAPIENS EVENT L’OUT OF AFRICA (REMPLACEMENT RAPIDE) [email_address] Décembre 2008

8. L’HOMO SAPIENS EVENT L’OUT OF AFRICA (REMPLACEMENT RAPIDE) [email_address] Décembre 2008

9. L’HOMO SAPIENS EVENT L’OUT OF AFRICA (REMPLACEMENT RAPIDE) [email_address] Décembre 2008

10. L’HOMO SAPIENS EVENT L’OUT OF AFRICA (REMPLACEMENT RAPIDE) [email_address] Décembre 2008

11. L’HOMO SAPIENS EVENT L’OUT OF AFRICA (REMPLACEMENT RAPIDE) PREDICTION #1. DIVERSITE AFRICAINE > AUTRES CONTINENTS [email_address] Décembre 2008

12. PREDICTION #2. CROISSANCE DE LA DISTANCE GENETIQUE A L’AFRIQUE ET DECROISSANCE DE LA DIVERSITE AVEC LA DISTANCE GEOGRAPHIQUE L’HOMO SAPIENS EVENT L’OUT OF AFRICA (REMPLACEMENT RAPIDE) D GEN DV GEN D GEO /AFRIQUE D GEO INTERPOP. INTRAPOP. [email_address] Décembre 2008

13. L’HOMO SAPIENS EVENT L’OUT OF AFRICA (REMPLACEMENT RAPIDE) AFRIQUE AFRIQUE + AUTRES CONTINENTS PREDICTION #3. LIGNEES BASALES EN AFRIQUE UNIQUEMENT & ORIGINE <200 KYA [email_address] Décembre 2008

14. L’HOMO SAPIENS EVENT LE MULTIREGIONALISME [email_address] Décembre 2008

15. L’HOMO SAPIENS EVENT LE MULTIREGIONALISME HOMO « ERECTUS » [email_address] Décembre 2008

16. L’HOMO SAPIENS EVENT LE MULTIREGIONALISME HOMO « ERECTUS » HOMO SAPIENS [email_address] Décembre 2008

17. L’HOMO SAPIENS EVENT LE MULTIREGIONALISME PREDICTION #4. (MONOPHYLIE DES LIGNEES CONTINENTALES) & ORIGINE >1 MYA [email_address] Décembre 2008

19. L’HOMO SAPIENS EVENT LES OBSERVATIONS (PREDICTIONS #1 & #3) [email_address] Décembre 2008

20. L’HOMO SAPIENS EVENT 1 LOCUS vs N LOCI GENEALOGIE DES GENES vs DES INDIVIDUS [email_address] Décembre 2008

25. L’HOMO SAPIENS EVENT LES OBSERVATIONS: L’APPORT DES DONNEES NUCLEAIRES (Nb. HT / REGION GENOMIQUE - 54 CHR.) 2,834 SNPs – 12Mb – 927 INDIVIDUS [email_address] Décembre 2008

27. L’HOMO SAPIENS EVENT LES OBSERVATIONS (PREDICTION #4) PRESENT DIVERGENCE T MRCA >= T DIVERGENCE MRCA MRCA 1 MRCA 2 [email_address] Décembre 2008

28. L’HOMO SAPIENS EVENT LES OBSERVATIONS (PREDICTION #4) POINT DE CALIBRATION SI CONSTANCE DE L’HORLOGE: 171.5 KYA 52.0 KYA [email_address] Décembre 2008

29. L’HOMO SAPIENS EVENT LES OBSERVATIONS (PREDICTION #4) [email_address] Décembre 2008

30. L’HOMO SAPIENS EVENT UNE NOUVELLE CRITIQUE DE L’OUT OF AFRICA N HAPLOTYPES ~ DIVERSITE << NON-AFRICAINES AFRICAINES EXPANSION DEMOGRAPHIQUE EXPANSION DEMOGRAPHIQUE [email_address] Décembre 2008

34. LA SORTIE D’AFRIQUE L’HISTOIRE DES MIGRATIONS ht ANCESTRAL DIVERSITE + FAIBLE APPARITION NOUVEAUX ht (+ RECENTS) EFFET FONDATEUR POP2 POP1 [email_address] Décembre 2008

35. LA SORTIE D’AFRIQUE L’HISTOIRE DES MIGRATIONS DIVERSITE + FAIBLE APPARITION NOUVEAUX ht (+ RECENTS) EFFET FONDATEUR POP2 POP1 ht ANCESTRAL [email_address] Décembre 2008

36. LA SORTIE D’AFRIQUE L’HISTOIRE DES MIGRATIONS DIVERSITE + FAIBLE APPARITION NOUVEAUX ht (+ RECENTS) EFFET FONDATEUR POP2 POP1 ht ANCESTRAL [email_address] Décembre 2008

37. LA SORTIE D’AFRIQUE L’HISTOIRE DES MIGRATIONS DIVERSITE + FAIBLE APPARITION NOUVEAUX ht (+ RECENTS) EFFET FONDATEUR POP2 POP1 ht ANCESTRAL [email_address] Décembre 2008

38. LA SORTIE D’AFRIQUE L’HISTOIRE DES MIGRATIONS DIVERSITE + FAIBLE APPARITION NOUVEAUX ht (+ RECENTS) EFFET FONDATEUR POP2 POP1 ht ANCESTRAL [email_address] Décembre 2008

39. LA SORTIE D’AFRIQUE L’HISTOIRE DES MIGRATIONS DATER LA MIGRATION: LE PRINCIPE DE LA FOUNDER ANALYSIS HYPOTHESE: MIGRATION UNIQUE, INSTANTANEE RESEAU WORLDWIDE RESEAU POPULATION  [email_address] Décembre 2008

40. LA SORTIE D’AFRIQUE L’HISTOIRE DES MIGRATIONS RESEAU WORLDWIDE RESEAU POPULATION  F1 F2 F3 F4 F6 F5 F7 [email_address] Décembre 2008

41. LA SORTIE D’AFRIQUE L’HISTOIRE DES MIGRATIONS RESEAU WORLDWIDE RESEAU POPULATION  F1 F2 F3 F4 F6 F5 F7 3 MUTATIONS in 4 INDIVIDUS 3 in 4 2 in 3 3 in 3 2 in 3 3 in 4 2 in 2 SI TOUS LES Fi PROVIENNENT DE LA MÊME POPULATION & HORLOGE MOLECULAIRE (1 MUT / 20,000 ANS) ALORS LA POPULATION  A ETE FONDEE IL Y A 18/23*20,000 ~ 15,562 ANS 18 in 23 [email_address] Décembre 2008

42. LA SORTIE D’AFRIQUE L’HISTOIRE DES MIGRATIONS [email_address] Décembre 2008

43. LIGNEES MATERNELLES LA SORTIE D’AFRIQUE L’HISTOIRE DES MIGRATIONS [email_address] Décembre 2008

44. LIGNEES PATERNELLES LA SORTIE D’AFRIQUE L’HISTOIRE DES MIGRATIONS https://www3.nationalgeographic.com/genographic/atlas.html [email_address] Décembre 2008

45. LA SORTIE D’AFRIQUE L’ORIGINE DE L’HABILLEMENT: LA SPECIATION POUX DE LA TÊTE / DU CORPS P. humanus capitis P. h. humanus P. h. corporis HABILLEMENT B H [email_address] Décembre 2008

46. LA SORTIE D’AFRIQUE L’ORIGINE DE L’HABILLEMENT: LA SPECIATION POUX DE LA TÊTE / DU CORPS K2 NJ ND4 + CYTB H [email_address] Décembre 2008

48. LA RENCONTRE AVEC NEANDERTAL DES SIGNATURES D’INTROGRESSIONS ANCIENNES PRESENT [email_address] Décembre 2008

49. LA RENCONTRE AVEC NEANDERTAL DES SIGNATURES D’INTROGRESSIONS ANCIENNES PRESENT HYBRIDATION [email_address] Décembre 2008

50. LA RENCONTRE AVEC NEANDERTAL DES SIGNATURES D’INTROGRESSIONS ANCIENNES PRESENT HYBRIDATION [email_address] Décembre 2008

51. LA RENCONTRE AVEC NEANDERTAL DES SIGNATURES D’INTROGRESSIONS ANCIENNES PRESENT HYBRIDATION [email_address] Décembre 2008

52. LA RENCONTRE AVEC NEANDERTAL DES SIGNATURES D’INTROGRESSIONS ANCIENNES Microcephalin D: Asp314His EXON 8 [email_address] Décembre 2008 DIVERGENT Homo POPULATION FUTURE Homo sapiens POPULATION

53. LA RENCONTRE AVEC NEANDERTAL DES HYBRIDATIONS AVEC D’AUTRES HOMMES DU PASSE ? LEVEL C = MOUSTERIEN CHATELPERRONIEN CHATELPERRONIEN AURIGNACIEN POINTES COEXISTENCE MOUSTERIEN ~ NEANDERTAL CHATELPERRONIEN ~ NEANDERTAL AURIGNACIEN ~ SAPIENS [email_address] Décembre 2008

54. LA RENCONTRE AVEC NEANDERTAL DES HYBRIDATIONS AVEC D’AUTRES HOMMES DU PASSE ? CRÂNE LARGEUR COURONNE DENTAIRE [email_address] Décembre 2008 NEANDERTALIENS 1ERS HOMMES SAPIENS D’EUROPE GRAVETTIEN (HOMMES SAPIENS) MUERII OASE 2 MLADEC

55. 3’OH 5’P N-GLYCOSIDIQUE PHOSPHODIESTER NUCLEOTIDE A T NICK G C 5’P .. .. .. AAAGTCGCGA TGCGCATAGCGATAGCAGCATATGCCCAGATATCG GATATCGCG A SITE ABASIQUE T 5’-PROTRUDENTES 5’P A T NICK  -ELIMINATION DESAMINATIONS (URACILES) AUTTCGCGATATC CGATATCTGGGCATAGGCTGCTAT h GCTATGCGCATTCGCGACTTT G G C C CROSSLINK ADN-ADN T h OXYDATIONS (HYDANTOINES) d [email_address] Décembre 2008 A U T T A T 3’OH a e f c b

56. AMPLIFICATION (PCR) EXTRACTION SEQUENCAGE ANALYSE BIOINFORMATIQUE DEGRADATIONS TAPHONOMIQUES PROBLEMES DE CONTAMINATIONS SALLES BLANCHES LA RENCONTRE AVEC NEANDERTAL MANIPULER DE L’ADN FOSSILE [email_address] Décembre 2008

57. LES POPULATIONS D’HOMMES MODERNES DES HYBRIDATIONS AVEC D’AUTRES HOMMES DU PASSE ? Feldhofer I Vindija 75 Vindija 80 El Sidron 1252 Mt. Lessini Mezmaïskaya Feldhofer II Okladnikov Scladina Teshik Tash Homo sapiens 0.005 HVR-1 660 KYA [email_address] Décembre 2008

58. LA RENCONTRE AVEC NEANDERTAL DES HYBRIDATIONS AVEC D’AUTRES HOMMES DU PASSE ? LARGEUR COURONNE DENTAIRE [email_address] Décembre 2008 MLADEC NEANDERTALIENS 1ERS HOMMES SAPIENS D’EUROPE GRAVETTIEN (HOMMES SAPIENS)

59. LES POPULATIONS D’HOMMES MODERNES HYBRIDATIONS ? L’APPORT GENOMIQUE END-REPAIR 1 2 [email_address] Décembre 2008

60. LES POPULATIONS D’HOMMES MODERNES HYBRIDATIONS ? L’APPORT GENOMIQUE Homo GENERIC PRIMERS [email_address] Décembre 2008

61. LES POPULATIONS D’HOMMES MODERNES HYBRIDATIONS ? L’APPORT GENOMIQUE [email_address] Décembre 2008

62. SNP T A A A C A >0.5 MY T <0.2 MY A SITUATION PASSEE, AU MOMENT DE L’HYBRIDATION SNP T A A C A >0.5 MY T <0.2 MY A SITUATION ACTUELLE, APRES HYBRIDATION: ► INTROGRESSION NEANDERTALIENNE DANS LE POOL GENIQUE SAPIENS ► SEGREGATION DE POLYMORPHISMES ARCHAÎQUES CHEZ NEANDERTAL C C LES POPULATIONS D’HOMMES MODERNES HYBRIDATIONS ? L’APPORT GENOMIQUE [email_address] Décembre 2008

64. LES SPECIFICITES DE L’HOMME MODERNE GENOMIQUE COMPAREE A T A ? A 0.5MY Homme moderne AGCTCTAACTGCTTATAGTCGTATACGCGCTA Néandertal .........A...................... Australopithèque ???????????????????????????????? Chimpanzé .........A...................... Gorille .........A...................... ? T A ? A 6-8MY A A A A A ? ? A SANS GENOME NEANDERTALIEN AVEC GENOME NEANDERTALIEN ? ALIGNEMENT D’UNE REGION HOMOLOGUE DU GENOME [email_address] Décembre 2008

65. LES SPECIFICITES DE L’HOMME MODERNE GENOMIQUE COMPAREE: HOMME vs CHIMPANZE [email_address] Décembre 2008 GAIN DE FONCTION Ex. LANGAGE PERTE DE FONCTION Ex. PILLOSITE REGULATION

66. LES SPECIFICITES DE L’HOMME MODERNE GENOMIQUE COMPAREE: HOMME vs CHIMPANZE RECEPTEURS OLFACTIFS (>1,000 GENES) PSEUDOGENES [ / 50] %DIVERGENCE MOINDRE DEPENDANCE CHEMOSENSORIELLE >2 INDIVIDUS / ESPECE [email_address] Décembre 2008

67. PEDIGREE FAMILIAL KE ATTEINT LES SPECIFICITES DE L’HOMME MODERNE LE LANGAGE ARTICULE RIGHT RIGHT LEFT LEFT KE WORD REPETITION TEST CEREBELLUM MEDULLA FOREBRAIN [email_address] Décembre 2008

68. LES SPECIFICITES DE L’HOMME MODERNE LE LANGAGE ARTICULE: LE GENE FOX-P2 MUTATIONS NON-SYNONYMES DATATION 0-200 KYA [email_address] Décembre 2008

70. SNPs: X, Y, CHR. 8 AFRICA WORLWIDE CHR.8 / CHR. X T  C A  T C  A A  C -  T C  T T  G ANCESTRAL DERIVE ? LES SPECIFICITES DE L’HOMME MODERNE LE LANGAGE ARTICULE n=98 n=18 n=18 % PCRs INDEPENDENTES QUASI-ABSENCE DE CONTAMINATION PAR DE L’ADN MODERNE n=53 EXTRACT #1253 [email_address] Décembre 2008

71. LES SPECIFICITES DE L’HOMME MODERNE LE LANGAGE ARTICULE n=98 n=18 n=18 n=57 n=16 n=53 EXTRACT #1253 FOX-P2 AFRICA WORLWIDE ANCESTRAL DERIVE % PCRs INDEPENDENTES C 911 A 977 C 911 A 977 A 911 G 977 A 911 G 977 A 911 G 977 [email_address] Décembre 2008

72. LES SPECIFICITES DE L’HOMME MODERNE TRANSCRIPTOMIQUE COMPAREE [email_address] Décembre 2008

73. LES SPECIFICITES DE L’HOMME MODERNE TRANSCRIPTOMIQUE COMPAREE SELECTION SEXUELLE ? CONTRE-SELECTION DES CHANGEMENTS DE NIVEAUX D’EXPRESSION SP j SP k GENE i DISTANCES PAR COUPLES DE VALEUR [email_address] Décembre 2008

76. PERSPECTIVES UN NOUVEAU VENU: HOMO FLORESIENSIS 380-410cc ~1m INDIVIDU MALADE / DIFORME ? MICROCEPHALIE PIGMEES INDIVIDU SAIN ? NANISME INSULAIRE F, 30 ANS [email_address] Décembre 2008

78. PERSPECTIVES DE L’ADN D’AUTRES HOMMES PREHISTORIQUES ? Homo heidelbergensis Atapuerca (350-500 KYA) Homo floresiensis Flores (12-95 KYA) Larson et al. Proc Natl Acad Sci U S A. 2007 Sep 25 Valdiosera et al. Biol Lett. 2006 Dec 22 [email_address] Décembre 2008