Génétique des Populations - Cours

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Questions and Answers

Dans le contexte de la génétique des populations, laquelle des propositions suivantes décrit le mieux un goulet d'étranglement?

  • Une augmentation de la diversité génétique grâce à une sélection naturelle accrue.
  • L'introduction de nouveaux allèles dans une population à partir d'une autre population.
  • Une réduction drastique de la taille d'une population due à un événement aléatoire, entraînant une perte de diversité génétique. (correct)
  • Le maintien stable des fréquences alléliques à travers plusieurs générations.

Quelle condition doit être remplie pour que la loi de Hardy-Weinberg soit applicable à une population?

  • La population doit être grande, isolée, sans mutations ni sélection, et avec des accouplements aléatoires. (correct)
  • La population doit être sujette à des mutations fréquentes et non aléatoires.
  • La population doit être de petite taille pour maximiser la dérive génétique.
  • La population doit être en constante migration avec d'autres populations.

Laquelle des affirmations suivantes décrit le mieux l'effet fondateur en génétique des populations?

  • L'introduction d'allèles bénéfiques qui augmentent la fitness d'une population.
  • L'augmentation de la diversité génétique dans une population isolée.
  • Le maintien de fréquences alléliques stables dans une grande population.
  • La perte de diversité génétique lorsque quelques individus établissent une nouvelle population. (correct)

Comment la sélection naturelle influence-t-elle la fréquence des allèles dans une population?

<p>Elle favorise les allèles qui augmentent la survie et la reproduction, modifiant ainsi les fréquences alléliques. (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'implication de la dérive génétique sur les petites populations?

<p>Elle conduit à une fixation aléatoire des allèles et à une perte de diversité génétique. (D)</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce que la panmixie et quel est son impact sur la structure génétique d'une population?

<p>Un accouplement aléatoire où chaque individu a une chance égale de s'accoupler avec n'importe quel autre individu, favorisant ainsi la diversité génétique. (C)</p> Signup and view all the answers

Comment les mutations affectent-elles la diversité génétique d'une population?

<p>Elles peuvent soit augmenter soit diminuer la diversité génétique en introduisant de nouveaux allèles ou en modifiant les allèles existants. (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'impact de la migration sur la diversité génétique des populations?

<p>Elle augmente la diversité génétique de la population cible et homogénéise les fréquences alléliques entre les populations. (B)</p> Signup and view all the answers

Comment le coefficient de sélection (s) influence-t-il la fréquence d'un allèle délétère dans une population?

<p>Un coefficient de sélection élevé réduit la fréquence de l'allèle délétère plus rapidement. (B)</p> Signup and view all the answers

Dans une population où un allèle récessif (a) cause une maladie génétique grave, comment la fréquence des hétérozygotes (Aa) influence-t-elle l'incidence de la maladie?

<p>Une fréquence élevée d'hétérozygotes augmente le nombre de porteurs sains et donc potentiellement l'incidence de la maladie. (A)</p> Signup and view all the answers

Comment la taille de la population influence-t-elle l'efficacité de la sélection naturelle?

<p>La sélection naturelle est plus efficace dans les grandes populations en raison d'une plus grande variabilité et d'un impact réduit de la dérive génétique. (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la différence entre la dérive génétique et la sélection naturelle en termes de changement des fréquences alléliques?

<p>La dérive génétique est aléatoire et non adaptative, tandis que la sélection naturelle est directionnelle et favorise les allèles avantageux. (D)</p> Signup and view all the answers

Comment la consanguinité influence-t-elle la fréquence des génotypes dans une population?

<p>Elle augmente la fréquence des homozygotes et réduit la fréquence des hétérozygotes. (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est le rôle de l'équilibre de Hardy-Weinberg dans l'étude de la génétique des populations?

<p>Il fournit un modèle nul pour évaluer si une population est en évolution. (A)</p> Signup and view all the answers

Comment la sélection dépendant de la fréquence peut-elle maintenir la diversité génétique dans une population?

<p>En favorisant les allèles qui sont moins communs, empêchant ainsi leur disparition. (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la relation entre la taille de la population et la probabilité de fixation d'un allèle par dérive génétique?

<p>Dans les petites populations, la fixation est plus probable. (A)</p> Signup and view all the answers

Comment la sélection équilibrée contribue-t-elle au maintien de la diversité génétique?

<p>En favorisant les hétérozygotes, maintenant ainsi plusieurs allèles dans la population. (B)</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce que l'adaptation locale et comment la migration peut-elle l'affecter?

<p>L'adaptation locale est l'adaptation d'une population à son environnement spécifique, qui peut être perturbée par la migration introduisant des allèles non adaptés. (C)</p> Signup and view all the answers

Comment les mutations récurrentes peuvent-elles influencer la fréquence d'un allèle délétère qui est également soumis à la sélection?

<p>Les mutations récurrentes peuvent maintenir un certain niveau de l'allèle délétère dans la population, malgré la sélection contre celui-ci. (B)</p> Signup and view all the answers

Comment la sélection naturelle pourrait-elle conduire à un polymorphisme équilibré au niveau d'un gène particulier?

<p>En favorisant différents génotypes dans différents environnements ou à différents moments, ou par avantage hétérozygote. (B)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Qu'est-ce qu'une population en génétique ?

Ensemble d'individus diploïdes de la même espèce vivant dans une zone géographique déterminée et se reproduisant entre eux.

Qu'est-ce qu'un gène ?

Séquence continue d'ADN qui existe en deux exemplaires chez chaque individu diploïde.

Que sont les allèles ?

Différentes versions d'un même gène.

Qu'est-ce qu'un génotype ?

Combinaison des paires d'allèles qu'un individu porte pour un gène donné.

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Qu'est-ce que la génétique des populations ?

Étude des fréquences des allèles et des génotypes dans une population et les facteurs qui modifient ces fréquences au fil des générations.

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Quel est le but du conseil génétique ?

Prédiction des risques d'avoir un enfant atteint d'une maladie génétique.

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Définition de la politique de santé en génétique ?

Permet de prévoir la fréquence des maladies et d'adapter le système de santé en conséquence.

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Comment la génétique des populations aide à comprendre l'évolution ?

Base moléculaire et mathématique de la connaissance de l'évolution.

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Dans quelles conditions une population est-elle dite en équilibre ?

Situation où les fréquences alléliques et génotypiques restent constantes d'une génération à l'autre.

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Quelles sont les conditions pour qu'une population soit en équilibre ?

Grande taille, fermeture, absence de mutation, absence de sélection, panmixie, population stable.

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Que se passe-t-il si une des conditions d'équilibre n'est pas respectée ?

La loi ne s'applique plus.

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Quels facteurs peuvent modifier l'équilibre des fréquences génotypiques ?

Petite taille de la population, migrations, mutations, sélection.

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Qu'arrive-t-il à la fréquence des allèles dans une petite population ?

La fréquence des allèles finira par tendre vers 0 ou 1.

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Qu'est-ce que la migration en génétique des populations ?

Migration d'une population vers une autre avec des fréquences alléliques différentes.

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Qu'est-ce que l'effet fondateur ?

Un petit groupe fonde une nouvelle population avec des fréquences alléliques différentes de la population d'origine.

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Qu'est-ce qu'une mutation allélique ?

Modification d'un allèle en un autre allèle par changement de la séquence ADN.

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Définition de la sélection naturelle.

Les individus porteurs de certains génotypes contribuent de manière inégale à la génération suivante.

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Quel est l'impact du coefficient de sélection sur la fréquence d'un allèle ?

La fréquence d'apparition de l'allèle dépend du coefficient de sélection.

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Combien de générations sont nécessaires pour réduire un allèle fréquent avec sélection ?

Il faut entre 60 et 80 générations pour que l'allèle soit quasiment nul.

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Comment évolue la fréquence d'un allèle rare sous sélection ?

La fréquence de l'allèle ne diminue que très peu, elle est assez stable.

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Study Notes

  • M6 – Génétique: Génétique des populations, fiche de cours n°5.

Introduction

  • Objects of population genetics: study of allele and genotype frequencies in a population and factors modifying these frequencies across generations.
  • Interests of population genetics: genetic counseling predicts the risk of having an affected child.
  • Health policy anticipates disease frequency and population needs, adapting the healthcare system.
  • It sheds light on ethical questions such as prenatal diagnosis involving balancing the risk of having an affected child against the risk of the diagnostic procedure and decisions regarding therapeutic abortions.
  • Understanding the mechanisms of evolution needs molecular and mathematical bases.
  • The biodiversity of living organisms results from genome evolution, and population genetics allows for better understanding of disease pathophysiology.

Definitions

  • A population is the set of diploid individuals of the same species in a defined geographic area, interbreeding with each other.
  • Examples of populations: humans in a defined territory and fish of a given species in a lake.
  • The number of individuals in a population is denoted as N.
  • A diploid individual has pairs of homologous chromosomes, one from each parent, with identical structure and nearly identical sequences.
  • The number of chromosomes in an individual is 2N.
  • A gene is a continuous DNA sequence present in two copies in each individual and can have variants or versions called alleles.
  • Each individual has two alleles for a given gene A.
  • In a population, a gene is present in n number of alleles at any given time: A1, A2, A3… An, where n ≤ 2N (the total number of chromosomes in the population).

Genotypes

  • Genotypes refer to the combination of alleles an individual has for a particular gene.
  • For the first chromosome, the allele can be A1, A2... or An, represented as the first allele Ai.
  • For the second chromosome, the allele can also be A1, A2... or An, represented as the second allele Aj.
  • If Ai = Aj, the individual is homozygous for gene A.
  • If Ai ≠ Aj, the individual is heterozygous for gene A.
  • The number of different genotypes can be calculated as n*(n+1)/2 with n being the number of alleles.
  • With three alleles, the number of genotypes equals (3 x 4) / 2 = 6.

Frequencies

  • Allele frequency (fAi) is the number of alleles Ai divided by 2N, where 2N is the total number of chromosomes in the diploid population.
  • Genotype frequency (f(Ai, Aj)) is the number of individuals with genotype AiAj divided by N, the total number of individuals.

Populations in equilibrium

  • A large population contains 1000+ individuals.
  • A closed population contains no migration.
  • A population in equilibirum contains no mutation.
  • There is no selection.
  • The genotype distribution is identical across males and females, and panmixia, random mating, happens.
  • A stable population has couples with the same number of descendants.
  • Allele frequencies at generation 0: fA1 = p = number of A1/2N, fA2 = q = number of A2/2N, with p + q = 1.

Frequencies to Generation 1

  • A Punnett square illustrates the combinations: 25% A1A1, 25% A2A2, 50% A1A2.
  • Necessary conditions of panmixia: random mating, equal probability of gametes (pangamy), and random merging of gametes.
  • There is no selection.
  • Allele frequencies are gamete frequencies: A1 = p, A2 = q.
  • It allows calculating genotype frequencies from generation 1.
  • (A1, A1): p², (A1, A2): 2pq, (A2, A2): q².
  • Number of A1 alleles = 2 * N * p² + N * 2pq.
  • Allele frequency: (N * 2p² + N * 2pq) / 2N = p² + pq = p, with 2N as the total number of alleles.
  • A2 allele frequency = q² + pq = q.

Hardy-Weinberg Law

  • Allele and genotype frequencies remain constant across generations.
  • Only one initial condition needs to be unrespected.
  • There is verification of the balance of a population.
  • Observed genotype numbers are compared to calculated numbers using known allele frequencies.
  • The Chi-squared test measures the difference.

Factors modifying the frequency of genotypes

  • Non-application of the Hardy-Weinberg law is due to the emergence of specific situations.
  • Small population size.
  • The population contains migrations.
  • There is a presence of mutations.
  • There is a selection.

Hardy-Weinberg Applications

  • Calculate genotype frequencies, calculate frequency of disease mutant genes.
  • Identify factors modifying the frequencies of these genotypes.
  • The Hardy-Weinberg law is also the law of non-evolution.
  • Math is accurate, but isn't 100% true for humans in the long run.
  • Frequency of disease alleles = q.
  • Disease frequency = 2pq. Because q is small, then 2pq + q² ≈ 2q
  • Example: Huntington's chorea: disease frequency is 1/20,000; allele frequency is (1/20,000)/2 = 1/40,000.
  • Allele frequency = q.
  • The disease frequency = q².
  • Frequency of the porteurs = 2q.
  • Example: Mucoviscidose, with a disease frequency of 1/2500, then the frequency = square root of 1/2500 = 1/50, causing the porteur genotype = 1/25

Factors Modifying Frequency

  • Population Size: Small N population.
  • Conditions: An allele Ai has a frequency of f = q.
  • Gametes produce future generation alleles with 2N << draws = gametes to produce 2 children.
  • Production of Gametes: Ai draws have a probability of q, don't have a probability of 1-q.
  • Never drawing Ai for the total population (1-q)2N à leads to q = 0.
  • Drawing exclusively Ai produces Ai with q2N à leads to q=1.
  • Drawing X AI alleles (0 à 2N range) for the total population: binomial law (2N, q), N being the population total of q: the allele frequency.
  • Binomial Law: Shows the link between the disappearance and allele frequency.
  • A small population has an allele frequency trend towards 0 or 1.
  • This is the notion of Dérive Génétique.
  • The frequency of Hétérozygotes is multiplied for each generation to : 1-(1/2N).
  • Migration in two cases contains different allelic frequencies. and a third case that is a mix of the two. A small population mix produces populations with a mix of issues.
  • Mutations: a small mutation in one allele contains the sequence.
  • An 1 allele with a mutation leads to A2 with frequency u.
  • A1 to A2 : (A1-> A2) : u frequency.
  • The allele start with frequency (A1) Po
  • Generation post : frequencies of A1 = Po - UPo
  • The result is a shift with a frequency of (A1) UPo
  • At equilibrium and based on frequency A2 à constants with small mutations .

Population - Dérive Génétique

  • Factor: dispersed frequencies, higher N (dispersed individuals, frequency variation).
  • Small changes have potential for rapid changes, without having the same amplitude of variation.
  • Genetics - can be more potential/efficient as the origin is smaller.
  • Effect on derivation and genetics: diminishes genetics/can contribute to isolation

Selection

  • Selection will occur if the individual contributes unequally to formation of the generation following. With value set between 0 and 1, as a coefficient. If the allele is lethal, the value is s=1.
  • In each generation, the frequency/appearance of alleles can be factored: observed Frequency = (1-s) times calculated frequency.

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