Chapitre 5 : l’inéluctable évolution des génomes au sein des populations

« Chapitre 5 : l’inéluctable évolution des génomes au sein des populations Nous avons vu jusqu’à maintenant des mécanismes qui permettent une modification du génome à l’échelle de l’individu. A l’échelle de la population, des modifications se produisent aussi.

Une population est constituée par un ensemble d’individus appartenant à la même espèce et vivant dans une même zone géographique.

Ces individus se reproduisent donc préférentiellement entre eux. Quels sont les mécanismes de l’évolution des génomes au sein des populations ? I.

La stabilité théorique des génomes dans les populations : le modèle théorique de Hardy-Weinberg Voir activité 1 Dans les populations eucaryotes à reproduction sexuée, le modèle théorique de Hardy-Weinberg prévoit la stabilité des fréquences relatives des allèles dans une population d’une génération à l’autre si certaines conditions sont réunies : panmixie (croisement au hasard des gamètes), population de taille infinie (=pas de dérive génétique), pas de migration, pas de mutation, pas de sélection naturelle. On dit alors que la population est à l’équilibre de Hardy-Weinberg (= fréquence allélique reste stable d’une génération à l’autre). De plus, on peut déterminer la structure génotypique de la population à partir des fréquences alléliques. Dans le cas de deux allèles A1 et A2, si p et q sont les fréquences (p =f(A1) et q=f(A2)), on a : - f(A1//A1) =p2 - f(A2//A2) =q2 - f(A1//A2) =2pq Ce modèle reste toutefois théorique.

En effet, de nombreux paramètres peuvent modifier l’équilibre de Hardy-Weinberg. II.

Les écarts à l’équilibre de Hardy - Weinberg : les causes d’évolution des génomes dans les populations Voir activité 2 Dans les populations réelles, différents facteurs empêchent d’atteindre cet équilibre théorique : o L’existence de mutations o Le caractère favorable ou défavorable de celles-ci : sélection naturelle o La taille limitée d’une population (effets de la dérive génétique) o Les migrations o Les préférences sexuelles 1) L’impact limité des mutations Les mutations touchant les cellules sexuelles peuvent être à l’origine de nouveaux allèles.

Forcément l’apparition d’un nouvel allèle pour un gène donné va modifier la fréquence des différents allèles de ce gène dans la population.

Mais du fait de leur (de l’ordre de 0.0001 % pour un gène donné) leur impact sur l’évolution des fréquences alléliques est modeste. 2) L’impact de la sélection naturelle Voir activité 3 (partie sélection naturelle) C’est en 1859 que Darwin a énoncé pour la première fois le concept de sélection naturelle Dans un environnement donné sous l’effet de la pression du milieu et/ou de la concurrence antre individus, certains allèles dits allèles favorables 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.

Le succès reproducteur dépend de 2 composantes : la probabilité de survie de l’individu jusqu’à l’âge adulte et sa fécondité (= sa capacité à se reproduire et le nombre de descendants qu’il produit).

La fréquence des ces allèles favorables a alors tendance à augmenter de génération en génération.

A l’inverse, certains allèles sont défavorables et leur fréquence a tendance à diminuer. Exemples : -Allèle de résistance aux insecticides pour les moustiques = meilleure survie = meilleur succès reproducteur. -Allèles responsables de la coloration du corps des Phalènes du bouleau = meilleur camouflage suivant l’environnement pollué ou non = meilleure survie= meilleure succès reproducteur. La sélection naturelle explique l’adaptation des populations à leur environnement. Remarque : l’allèle qui confère l’avantage sélectif peut être déjà présent avant la modification du milieu ou apparaitre après par mutation (création d’un nouvel allèle).

Mais cette apparition n’est pas provoquée par le changement du milieu : elle est due au hasard (mutation) 3) L’impact de la taille finie de la population : la dérive génétique Voir activité 3 (partie 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 : c’est la dérive génétique. La dérive peut conduire à la fixation (un allèle atteint la fréquence de 1) ou à la disparition (un allèle atteint la fréquence de 0).

Toute disparition d’un allèle conduit à une diminution de la diversité génétique et donc à un appauvrissement génétique. Les effets de la dérive sont d’autant plus marqués que la population est de petite taille. Remarque : Lors d’une migration et de la colonisation d’un milieu par un petit groupe d’individus isolé du reste de l’espèce, le hasard joue aussi un rôle dans la modification des populations : les émigrants emportant un échantillon aléatoire des allèles de la population initiale, la fréquence des allèles dans la nouvelle population ne sera pas la même que la population de départ : c’est l’effet de fondation (ou fondateur) L’effet fondateur associé à la dérive entraine ainsi une différenciation génétique de la nouvelle population (par rapport à la population initiale dont elle est issue). 4) L’impact de la migration L’équilibre de Hardy-Weinberg suppose une population sans arrivée, ni départ d’individus.

Or dans la plupart des situations réelles, la migration d’individus peut faire entrer de nouveaux allèles au sein d’une population.

Ces migrations constituent des flux de gènes entre les différentes populations. 5) L’impact des préférences sexuelles Contrairement au principe de panmixie, des préférences sexuelles peuvent entrainer une augmentation de la fréquence des allèles des individus choisis pour la reproduction au sein de la population. Définition sélection sexuelle : III.

La notion d’espèce et la formation de nouvelles espèces Voir activité 4 1) La notion d’espèce L’espèce est un concept créé et défini par l’homme.

Différents critères ont été utilisés pour définir cette notion d’espèce : -le critère de ressemblance : individus sont de la même espèce s'ils se ressemblent.

(Définition phénétique) -le critère d’interfécondité : deux individus sont de la même espèce s'ils peuvent se reproduire entre eux et avoir une descendance fertile.

(Définition biologique de l’espèce) Aujourd'hui, la définition la plus couramment employée est une définition génétique : une espèce peut être considérée comme une population d'individus suffisamment isolée génétiquement des autres populations. Cette définition s’appuie sur l’isolement reproducteur : deux populations constituent deux espèces différentes lorsqu’elles n’échangent plus de gènes, autrement dit quand il n’y a plus de.... »