Bases de Biologie Évolutive Suite PDF

BASES BIOLOGIE EVOLUTIVE SUITE 1. Introduction à l'éthologie et aux mécanismes évolutifs Concepts fondamentaux : 1. Fitness (valeur adaptative) La fitness mesure la capacité d’un individu à transmettre ses gènes à la génération suivante, combinant survie et fécondité....

BASES BIOLOGIE EVOLUTIVE SUITE 1. Introduction à l'éthologie et aux mécanismes évolutifs Concepts fondamentaux : 1. Fitness (valeur adaptative) La fitness mesure la capacité d’un individu à transmettre ses gènes à la génération suivante, combinant survie et fécondité. W= Survie× Fécondité Exemple : Chez Culex pipiens, les moustiques résistants aux insecticides ont une fitness moindre dans les zones sans insecticides à cause du coût métabolique associé à la résistance. 2. Adaptation Une adaptation est une caractéristique morphologique, physiologique ou comportementale qui augmente les chances de survie et de reproduction d’un individu dans un environnement donné. 3. Microévolution La microévolution désigne les changements dans les fréquences alléliques au sein d’une population d’une génération à l’autre, résultant de différences de survie et de fécondité entre génotypes. Lien avec l'évolution : La sélection naturelle favorise les traits augmentant la fitness. Exemple : Les pinsons des Galápagos, étudiés par Darwin, présentent des becs adaptés à différents types de nourriture selon les îles. 2. Forces évolutives et mécanismes de sélection Types de sélection naturelle : 1. Sélection directionnelle Favorise un extrême d’un trait, entraînant un déplacement de la moyenne. Exemple : Augmentation de la taille des becs des pinsons en réponse à une sécheresse qui sélectionne les oiseaux capables de manger des graines dures. 2. Sélection stabilisatrice Favorise la moyenne et élimine les extrêmes. Exemple : Poids de naissance chez l’homme, où les bébés trop petits ou trop gros ont une mortalité plus élevée. 3. Sélection diversifiante Favorise les extrêmes et désavantage la moyenne. Exemple : Mimétisme chez les papillons, où les individus qui ressemblent fortement à un modèle toxique bénéficient d’un avantage sélectif. Études de cas : Résistance aux insecticides chez Culex pipiens : o Mutation du gène Ester1 : Avantage dans les zones traitées, mais coût métabolique dans les zones non exposées. o Effet pléiotrope antagoniste : Les moustiques résistants volent moins efficacement et échappent moins bien aux prédateurs. o Définitions : ▪ Pléiotropie : Un gène affecte plusieurs traits. ▪ Épistasie : L’expression d’un gène est influencée par d’autres gènes. Conservation de la variabilité génétique : 1. Les mutations neutres fournissent une réserve génétique pour l’avenir. 2. Les variations environnementales favorisent différents allèles selon les conditions. 3. La supériorité des hétérozygotes maintien des combinaisons génétiques variées. 4. La sélection suivant la fréquence protège les allèles rares ou avantageux dans certains contextes. 3. Génétique quantitative et variation phénotypique Définitions clés : 1. Allèle additif Un allèle qui double son effet phénotypique lorsqu’il est présent en deux copies au lieu d’une. 2. Variance phénotypique (VP) VP=VG +VE +Int(GxE) VG= variance génétique VE= Variance environnementale VP= Variance phénotypique L’interaction génétique-environnement (GxE) décrit comment l’environnement peut moduler l’expression génétique. 3. Héritabilité (h2h^2h2) Part de la variance phénotypique due à la génétique : H2= VA/VP Exemple : Taille humaine. Avec h2=0,57, 57 % de la variation de la taille est génétique. 4. Plasticité phénotypique et adaptations Définition : La plasticité phénotypique est la capacité d’un génotype à produire différents phénotypes en réponse à l’environnement. Types de plasticité : 1. Continue : Variation graduelle, moins adaptative. 2. Discrète : Phénotypes distincts, plus adaptative. Exemples : 1. Mésanges charbonnières : o Ajustent leur date de ponte en réponse à des températures printanières plus chaudes. o La plasticité permet une synchronisation avec l’abondance de chenilles, leur principale ressource alimentaire. 2. Daphnies : o Développent un rostre défensif en présence de prédateurs, mais au prix d’une reproduction réduite. Facteurs influençant la plasticité : Variabilité et prévisibilité de l’environnement. Coût énergétique de produire des réponses adaptatives. 5. De l’adaptation à la spéciation Types de spéciation :  1. Allopatrique : Isolement géographique (ex : populations séparées par une barrière physique). 2. Sympatrique : Divergence sans isolement géographique, souvent due à des préférences écologiques ou sexuelles. o Exemple : Cichlidés africains, où les femelles choisissent les mâles selon leurs couleurs influencées par la lumière. 3. Parapatrique : Divergence progressive le long d’un gradient environnemental. Facteurs de sélection : Compétition intra- et interspécifique. Prédateurs et parasites. Relations mutualistes (ex : pollinisateurs). 6. Applications pratiques et implications Sélection artificielle : Exemple : La chasse au trophée diminue la taille des cornes des mouflons, éliminant les traits les plus avantageux pour la sélection sexuelle. Adaptation au changement climatique : La plasticité phénotypique permet une réponse rapide. Exemple : Synchronisation entre la ponte des mésanges et l’abondance des chenilles malgré des printemps plus précoces. 7. Cas particuliers : hybridation et introgression Définitions : Hybridation : Croisement entre deux espèces. Introgression : Intégration progressive de gènes d'une espèce dans une autre grâce aux hybrides. L’hybridation est le point de départ de l’introgression Exemple : Hybride ours polaire x grizzly ("grolar") : Résultat de changements environnementaux. Avantages : Colonisation de nouveaux milieux. Inconvénients : Perte de diversité génétique ou extinction. Avantages évolutifs : L’introgression peut introduire des gènes avantageux dans une population, augmentant sa capacité à s’adapter à de nouvelles conditions (exemple : adaptation à l'altitude chez les humains grâce aux gènes des Dénisoviens). Risques : Elle peut mener à une homogénéisation génétique, réduisant la diversité et, dans certains cas, entraîner l'extinction d'une espèce (reverse spéciation)