Une approche par Modèle de Markov Caché pour la variation des taux d'évolution entre les sites

La méthode des Modèles de Markov Cachés est utilisée pour permettre des taux d'évolution inégaux et inconnus à différents sites dans des séquences moléculaires. Les taux d'évolution à différents sites sont supposés être tirés d'un ensemble de taux possibles, avec un nombre fini de possibilités. La vraisemblance globale de la phylogénie est calculée comme une somme de termes, chaque terme étant la probabilité des données étant donné une attribution particulière de taux aux sites, multipliée par la probabilité a priori de cette combinaison particulière de taux. Les probabilités des différentes combinaisons de taux sont spécifiées par une chaîne de Markov stationnaire qui attribue des catégories de taux aux sites. Bien qu'il y ait un très grand nombre de façons possibles d'attribuer des taux aux sites, un algorithme récursif simple permet de sommer les contributions à la vraisemblance de toutes les combinaisons possibles de taux, dans un temps proportionnel au nombre de différents taux à un seul site. Ainsi, avec trois taux, l'effort impliqué n'est pas supérieur à trois fois celui d'un taux unique. Cette méthode "Modèle de Markov Caché" permet aux taux de différer entre les sites et aux corrélations entre les taux de sites voisins. En sommant sur toutes les possibilités, elle ne nécessite pas que nous connaissions les taux à des sites individuels. Cependant, elle ne permet pas de corrélation des taux à des sites non adjacents, ni ne permet une distribution continue des taux sur les sites. Il est montré comment utiliser la méthode de Newton-Raphson pour estimer les longueurs de branches d'une phylogénie et pour inférer d'une phylogénie quelle attribution de taux aux sites a la plus grande probabilité a posteriori. Un exemple est donné en utilisant des séquences d'ADN de bêta-hémoglobine chez huit espèces de mammifères ; les régions de taux d'évolution élevés et faibles sont inférées et aussi la longueur moyenne des patchs de taux similaires.