CHAPITRE 3 L’évolution des génomes des populations

« CHAPITRE 3 L’évolution des génomes des populations Introduction : on sait que les populations et les espèces évoluent au cours du temps.

Il est possible de créer un modèle mathématique théorique pour prévoir l'évolution des allèles dans une population. Quels sont les mécanismes moteurs de l'évolution des génomes au sein des populations, qu'est-ce que la dérive génétique, qu'est-ce que la sélection naturelle ? Comment exploiter les modèles mathématiques ? A L’équilibre théorique de Hardy-Weinberg : 1) Le modèle théorique Au début du XXe siècle, biologistes et mathématiciens élaborent les premiers modèles de génétique des populations.

Il s’agit d’un domaine de la biologie qui étudie la structure génétique d’une population, c’est-à-dire la fréquence des allèles présents et son évolution au cours du temps. Au cours de l’évolution, les individus transmettent leurs gènes et allèles selon un transfert vertical (vers la descendance).

Les allèles et individus subissent les forces évolutives (mutation, sélection naturelle et dérive génétique), ce qui fait varier leur fréquence dans les populations. Deux scientifiques, Godfrey Hardy et Wilhem Weinberg ont eu l’idée de modéliser le devenir des allèles au sein d’une population.

Ils se sont rendu compte que, sous certaines conditions, les fréquences alléliques sont stables au cours des générations : c’est l’équilibre de Hardy Weinberg. 2 Les forces évolutives à l’œuvre : Dans les conditions réelles, cet équilibre théorique n’est jamais atteint car les conditions sur lesquelles repose le modèle de Hardy-Weinberg ne sont pratiquement jamais vérifiées. Quatre forces évolutives font varier les fréquences alléliques au cours du temps.  Les mutations : Certaines mutations touchant les cellules germinales peuvent introduire de nouveaux allèles dans les populations, modifiant ainsi leurs fréquences relatives.

Ces mutations sont cependant rares (≈ 0,0001% par gène), ce qui fait que leur impact est très limité sur l’évolution des fréquences alléliques dans les populations, surtout si ces dernières présentent un effectif important.  La dérive génétique : Les populations réelles ne sont pas de taille infinie.

Même en l’absence de sélection, la fréquence des allèles dans une population varie sous l’effet du hasard (de la reproduction des individus ou morts accidentelles) : c’est la dérive génétique.

Celle-ci s’exerce sur tous les caractères mais son action est particulièrement visible dans les populations pour des caractères neutres, c’est-à-dire, qui ne confèrent aucun avantage ou désavantage sélectifs. La dérive génétique conduit à terme à la fixation ou à la disparition d’un allèle donc à un appauvrissement génétique de la population (moins diversité).

Elle est d’autant plus marquée dans les petites populations.

Dans les populations isolée du fait d’un effet fondateur (par migration d’un petit groupe d’individus ou à cause d’un événement diminuant brutalement et fortement l’effectif de la population), la dérive génétique peut jouer un rôle prépondérant dans l’évolution. https://www.pedagogie.ac-nice.fr/svt/productions/ derive-genetique/ Exemple : Les Amish + PAGE 90 Le syndrome d’Ellis van Crevel est une maladie génétique grave.

Dans la population Amish de Pennsylvanie, cette maladie touche 13% de la population, alors qu’elle est rarissime dans le reste du monde.

Une étude génétique a démontré que la mutation qui est en cause est la même dans toutes les famille Amish touchées.

En établissant l’arbre généalogique à partir des archives de cette communauté, on a pu retrouver les quelques Lorsqu’une population est fondée à partir d’un petit groupe d’individu, si couples fondateurs, immigré aux USA en 1744. parmi les fondateurs se trouve un allèle très rare, celui-ci peut, sous l’influence de la dérive génétique et en l’espace de quelques générations, être fixé. La sélection naturelle et la sélection sexuelle : Dans la plupart des populations, la fréquence des allèles varie au cours du temps sous l’effet de différents facteurs de l’environnement : c’est la sélection. Dans un environnement donné, certains allèles confèrent un avantage sélectif aux individus qui les possèdent en augmentant leur succès reproducteur, c’est-à-dire, le nombre de descendants viables et fertiles qu’ils laissent à la génération suivante : ce sont des allèles favorables. Si l’environnement reste stable, la fréquence de ces allèles a tendance à augmenter de génération en génération, ce qui explique l’adaptation des population à leur environnement.

A l’inverse, certains allèles sont Exemples: Laet Drépanocytose correction TP) défavorables leur fréquence(voir a tendance à diminuer et ces allèles La phalène du bouleau (page 88) peuvent même disparaître. la punaise du savonnier (page 89) Le succès reproducteur d’un individu dépend de deux composantes : la probabilité de survie de l’individu jusqu’à l’âge adulte (donc de son adaptation à son environnement) et sa fécondité (sa capacité à se reproduire et le nombre d’enfant qu’il produit).

Chez certaines espèces, l’accès à la reproduction dépend de caractères identifiables par les individus du sexe opposé : c’est la sélection sexuelle.

Mais certains de ces caractères peuvent parfois diminuer les chances de survie de leur porteur.

La sélection sexuelle résulte alors d’un compromis entre l’avantage que procure un caractère pour l’accès aux partenaires sexuels, et l’inconvénient qu’ils entraînent pour sa survie.

Il n’y a donc plus de panmixie dans la population ce qui explique l’écart à l’équilibre de Hardy-Weinberg dans la population. Exemple: Les guppys (voir correction TP)  Les migrations : La migration d’individus peut faire entrer de nouveaux allèles au sein de la population, de façon bien plus significative que les mutations.

Ces migrations constituent des flux de gènes entre les différentes population et tendent à homogénéiser leurs fréquences alléliques, donc à limiter leur différenciation.

Même si elles peuvent parfois aller à.... »