Polytomie

Une polytomie est un nœud d’un arbre phylogénétique dont partent plus de deux branches descendantes immédiates. Elle s’oppose à une bifurcation, qui n’en possède que deux. Dans un cladogramme, elle peut représenter soit une divergence multiple, soit l’impossibilité de départager plusieurs ordres de branchement avec les données et les méthodes disponibles.

Polytomie molle et polytomie dure

Une polytomie dite molle traduit une résolution insuffisante. Le signal peut être trop faible, les caractères trop peu nombreux, l’échantillonnage incomplet ou les gènes en conflit. L’ajout de taxons et de données pertinentes, ou l’emploi d’un modèle mieux adapté, peut alors conduire à un arbre bifurquant.

Une polytomie dure correspond à l’hypothèse que plusieurs lignées ont divergé presque simultanément et qu’aucun ordre bifurquant ne décrit correctement leur séparation. Une branche interne de durée nulle constitue le cas théorique. En pratique, distinguer une divergence réellement simultanée d’une succession très rapide reste difficile ; une multifurcation graphique ne prouve donc pas à elle seule une polytomie dure.

Interprétation des arbres

Les arbres de consensus affichent souvent une polytomie lorsqu’un ensemble d’analyses soutient des branchements incompatibles ou insuffisamment robustes. Les arbres de gènes peuvent aussi différer de la phylogénie des espèces sous l’effet du tri incomplet des lignées, de l’hybridation ou du transfert de gènes.

Résoudre arbitrairement une polytomie crée des relations de groupes-sœurs qui ne sont pas étayées. Cette décision peut modifier les reconstructions de caractères ancestraux, les dates de divergence et certaines analyses comparatives. Les méthodes doivent soit intégrer explicitement l’incertitude topologique, soit tester plusieurs résolutions possibles.