No presente trabalho, investigamos a filodinâmica de três modelos virais diferentes, utilizando técnicas baseadas em verossimilhança e inferência bayesiana. Dois desses são flavivírus com genoma de RNA fita simples e senso positivo. O terceiro é um bunyavírus com genoma tri-segmentado de RNA fita simples com senso negativo. Estes diferentes modelos permitiram estudar diferentes mecanismos promotores de diversidade viral, reagrupamento de segmentos genômicos (shift) e mutação (drift), que atuam em diferentes granularidades. Descrevemos pela primeira vez o espalhamento geográfico das linhagens de vírus Zika (ZIKV) em um nível continental, assim como ocorrência de recombinação e associação entre padrões de glicosilação e vetores. Para o flavivírus da encefalite transmitida por carrapatos (TBEV), investigamos seu espalhamento e encontramos evidências que corroboram a hipótese de circulação viral restrita a focos na Europa central. As análises sobre o vírus da Febre da Grande Fenda Africana (RVFV) apontaram a ocorrência de reagrupamento de segmentos genômicos e também ajudaram a elucidar sua dispersão do leste do continente africano para o oeste, encontrando-se diversas introduções no Senegal e Mauritânia. Aparentemente, este vírus teve a entrada facilitada nesses países por uma região que funciona como um centro de dispersão (hub) por ser encontro de rotas migratórias de animais. Ademais, investigamos a ocorrência de rearranjos de segmentos genômicos de RVFV e também estudamos as diferenças nas dinâmicas evolutivas de cada segmento. / In this study, we investigated the phylodynamics of three different viral models, using techniques based on maximum likelihood and Bayesian inference methods. Two of these viruses are flaviviruses, whose genomes are formed by a single-stranded positive-sense RNA molecule. The third is a Bunyavirus with tri-segmented single-stranded RNA genome with negative sense. These different models allowed us to investigate two different mechanisms to promote viral diversity, (i) recombination of genomic segments (\"shift\") and (ii) mutation (\"drift\"), therefore exploring different levels of granularity of evolutionary process. We described for the first time the geographic spread of Zika virus (ZIKV) strains in a continental level, as well as, the occurrence of recombination and association between glycosylation patterns and vectors. For the other Flavivirus, tick-borne encephalitis virus (TBEV), we investigated its spreading and found evidences to support the hypothesis that viral circulation is very constrained by the foci in central Europe. The analyses about the Rift Valley Fever Virus (RVFV) revealed the occurrence of reassortment of genomic segments and their dispersal from eastern Africa to the west, with several introductions to Senegal and Mauritania. Apparently, the entry of RVFV in these countries was facilitated by the region of Kedougou, where several migratory routes of animals converge. This place maybe works as a hub to spread RVFV for West Africa. Moreover, we also investigated the differences in evolutionary dynamics of each genomic segment of RVFV.

No presente trabalho, investigamos a filodinâmica de três modelos virais diferentes, utilizando técnicas baseadas em verossimilhança e inferência bayesiana. Dois desses são flavivírus com genoma de RNA fita simples e senso positivo. O terceiro é um bunyavírus com genoma tri-segmentado de RNA fita simples com senso negativo. Estes diferentes modelos permitiram estudar diferentes mecanismos promotores de diversidade viral, reagrupamento de segmentos genômicos (shift) e mutação (drift), que atuam em diferentes granularidades. Descrevemos pela primeira vez o espalhamento geográfico das linhagens de vírus Zika (ZIKV) em um nível continental, assim como ocorrência de recombinação e associação entre padrões de glicosilação e vetores. Para o flavivírus da encefalite transmitida por carrapatos (TBEV), investigamos seu espalhamento e encontramos evidências que corroboram a hipótese de circulação viral restrita a focos na Europa central. As análises sobre o vírus da Febre da Grande Fenda Africana (RVFV) apontaram a ocorrência de reagrupamento de segmentos genômicos e também ajudaram a elucidar sua dispersão do leste do continente africano para o oeste, encontrando-se diversas introduções no Senegal e Mauritânia. Aparentemente, este vírus teve a entrada facilitada nesses países por uma região que funciona como um centro de dispersão (hub) por ser encontro de rotas migratórias de animais. Ademais, investigamos a ocorrência de rearranjos de segmentos genômicos de RVFV e também estudamos as diferenças nas dinâmicas evolutivas de cada segmento. / In this study, we investigated the phylodynamics of three different viral models, using techniques based on maximum likelihood and Bayesian inference methods. Two of these viruses are flaviviruses, whose genomes are formed by a single-stranded positive-sense RNA molecule. The third is a Bunyavirus with tri-segmented single-stranded RNA genome with negative sense. These different models allowed us to investigate two different mechanisms to promote viral diversity, (i) recombination of genomic segments (\"shift\") and (ii) mutation (\"drift\"), therefore exploring different levels of granularity of evolutionary process. We described for the first time the geographic spread of Zika virus (ZIKV) strains in a continental level, as well as, the occurrence of recombination and association between glycosylation patterns and vectors. For the other Flavivirus, tick-borne encephalitis virus (TBEV), we investigated its spreading and found evidences to support the hypothesis that viral circulation is very constrained by the foci in central Europe. The analyses about the Rift Valley Fever Virus (RVFV) revealed the occurrence of reassortment of genomic segments and their dispersal from eastern Africa to the west, with several introductions to Senegal and Mauritania. Apparently, the entry of RVFV in these countries was facilitated by the region of Kedougou, where several migratory routes of animals converge. This place maybe works as a hub to spread RVFV for West Africa. Moreover, we also investigated the differences in evolutionary dynamics of each genomic segment of RVFV.

Análises filogenéticas são bastante utilizadas para a compreensão das relações existentes entre objetos biológicos, beneficiando as investigações em vários campos das ciências da vida. Vários métodos computacionais para reconstruir filogenias tem sido desenvolvidos. Em geral, os métodos que fornecem filogenias mais confiáveis, requerem significativamente maior tempo computacional, restringindo a aplicação deles a conjuntos de dados relativamente pequenos. Por outro lado, a utilização de conjuntos de dados maiores é fundamental para proporcionar uma amostragem que seja suficiente, para restringir as incongruências na identificação de clados em uma filogenia. Este trabalho propõe uma abordagen (denominada CladeNet) de reamostragem de filogenias, obtidas por algoritmos relativamente eficientes, a fim de melhorar a identificação de clados. Experimentos com sete conjuntos de dados, que variam de dezenas a centenas de sequências de DNA mostram que, em geral, clados encontrados pela abordagem proposta tornam-se mais confiavéis, conforme os tamanhos dos conjuntos de sequências aumentam, com um moderado aumento do tempo computacional relativamente moderado. Além disso, o CladeNet é um método que também inova ao identificar clados de forma automáticamente por meio de um algoritmo de identificação de comunidades em redes. / Phylogenies are useful for understanding relationships among biological objects, benefiting investigations in various fields of life sciences. Several computational methods for reconstructing phylogenies have been developed. In general, methods that provide more reliable phylogenies require significantly larger computing time, constraining their application to relatively small datasets of objects. On the other hand, the use of larger datasets is fundamental to provide enough samples in order to reduce incongruence in clade identification from a phylogeny. This work proposes an approach of resampling phylogenies (called CladeNet) obtained from relatively efficient algorithms, in order to improve clade identification. Experiments with seven datasets with sizes varying from dozens to hundreds of DNA sequences show that, in general, clades found by the proposed approach are more reliable as the dataset sizes augment, with relatively moderate increase of computing time. Moreover, CladeNet is a new method for identifying clades in an automatic way by means of community detection algorithm for networks.

Análises filogenéticas são bastante utilizadas para a compreensão das relações existentes entre objetos biológicos, beneficiando as investigações em vários campos das ciências da vida. Vários métodos computacionais para reconstruir filogenias tem sido desenvolvidos. Em geral, os métodos que fornecem filogenias mais confiáveis, requerem significativamente maior tempo computacional, restringindo a aplicação deles a conjuntos de dados relativamente pequenos. Por outro lado, a utilização de conjuntos de dados maiores é fundamental para proporcionar uma amostragem que seja suficiente, para restringir as incongruências na identificação de clados em uma filogenia. Este trabalho propõe uma abordagen (denominada CladeNet) de reamostragem de filogenias, obtidas por algoritmos relativamente eficientes, a fim de melhorar a identificação de clados. Experimentos com sete conjuntos de dados, que variam de dezenas a centenas de sequências de DNA mostram que, em geral, clados encontrados pela abordagem proposta tornam-se mais confiavéis, conforme os tamanhos dos conjuntos de sequências aumentam, com um moderado aumento do tempo computacional relativamente moderado. Além disso, o CladeNet é um método que também inova ao identificar clados de forma automáticamente por meio de um algoritmo de identificação de comunidades em redes. / Phylogenies are useful for understanding relationships among biological objects, benefiting investigations in various fields of life sciences. Several computational methods for reconstructing phylogenies have been developed. In general, methods that provide more reliable phylogenies require significantly larger computing time, constraining their application to relatively small datasets of objects. On the other hand, the use of larger datasets is fundamental to provide enough samples in order to reduce incongruence in clade identification from a phylogeny. This work proposes an approach of resampling phylogenies (called CladeNet) obtained from relatively efficient algorithms, in order to improve clade identification. Experiments with seven datasets with sizes varying from dozens to hundreds of DNA sequences show that, in general, clades found by the proposed approach are more reliable as the dataset sizes augment, with relatively moderate increase of computing time. Moreover, CladeNet is a new method for identifying clades in an automatic way by means of community detection algorithm for networks.