Rappels de Biologie Évolutive PDF

RAPPELS DE BIOLOGIE EVOLUTIVE 1. Rappels de Biologie Évolutive Définitions clés Espèce : Groupe d'individus pouvant se reproduire entre eux et produisant une descendance viable et fertile. Les définitions varient selon les chercheurs : o Grassé : Ensemble d’êtres vivants...

RAPPELS DE BIOLOGIE EVOLUTIVE 1. Rappels de Biologie Évolutive Définitions clés Espèce : Groupe d'individus pouvant se reproduire entre eux et produisant une descendance viable et fertile. Les définitions varient selon les chercheurs : o Grassé : Ensemble d’êtres vivants descendants les uns des autres, partageant des génotypes proches, non hybrides naturellement pour des raisons géniques, anatomiques ou écologiques. o Mayr : Groupes de populations naturelles isolés reproductivement. o Dobzhansky : Ensemble génétique fermé. o De Quiroz : Métapopulations en cours d’individualisation. Pool génique : Totalité de l’information génétique partagée par une population sexuellement compatible. Phénotype : Traits mesurables résultant des interactions entre les gènes et l'environnement. 2. Forces Évolutives 2.1 Mutation Modifications aléatoires dans l'ADN, source primaire d’innovation génétique. Taux typiques : 10⁻⁸ à 10⁻¹⁰ par nucléotide par génération. Importantes pour la variabilité génétique et la sélection naturelle. 2.2 Dérive Génétique Changements aléatoires des fréquences alléliques dans de petites populations. Exemples : o Étude de Buri (1956) sur Drosophila melanogaster montrant une divergence entre populations à travers 19 générations. Effets : Perte de diversité, fixation d’allèles non adaptatifs. Facteurs influençant : o Goulots d’étranglement. o Effets fondateurs (colonisation de nouveaux territoires). 2.3 Migration Échanges de gènes entre populations via les flux migratoires. Modèles : 1. Modèle en île :  o Les populations sont réparties en îles isolées mais connectées par des migrations libres. o Caractéristique : Toutes les populations peuvent échanger des individus sans contraintes géographiques majeures. o Exemple : Archipels de Galápagos où les oiseaux peuvent migrer d’une île à l’autre. 2. Modèle à deux dimensions : o Les populations sont distribuées sur un espace continu. Les échanges génétiques sont plus fréquents entre populations géographiquement proches. o Caractéristique : Plus la distance entre deux populations est grande, moins il y a de migration. o Exemple : Renards répartis sur une plaine, où les migrations se font principalement entre territoires voisins. 3. Modèle de métapopulation : o Les populations sont fragmentées en sous-populations isolées, avec des extinctions locales possibles. Certaines sous-populations peuvent être recolonisées par des migrants provenant d'autres sous-populations. o Caractéristique : Échanges génétiques irréguliers, dépendant de l’extinction et de la recolonisation. o Exemple : Papillons vivant dans des prairies isolées par des forêts. 4. Modèle à pas chinois : o La migration est influencée par des barrières géographiques spécifiques (rivières, montagnes) ou des corridors favorisant les déplacements le long d’un axe. o Caractéristique : Flux de gènes favorisés dans une direction prédéfinie. o Exemple : Migration de poissons suivant un fleuve ou migration humaine le long de routes commerciales historiques. Conséquences de la Migration Augmentation de la diversité génétique locale. Réduction des différences entre populations (homogénéisation). Importance pour la biologie de la conservation : Maintenir des flux de gènes évite l’effet de dérive génétique dans des populations isolées. 3. Équilibre Hardy-Weinberg Population idéale où les fréquences alléliques restent constantes d’une génération à l’autre. Conditions : o Population d'organismes diploïdes à reproduction sexuée  o Générations non chevauchantes (aucun croisement entre individus de générations différentes) o Population d'effectif infini où les croisements sont entièrement aléatoires (panmixie) o Population génétiquement close (absence de flux migratoires) o Tous les individus, quel que soit leur génotype, ont la même capacité à se reproduire et à engendrer une descendance viable (absence de sélection) o Absence de mutation et de distorsion de ségrégation méiotique Formule : p2+2pq+q2=1p^2 + 2pq + q^2 = 1p2+2pq+q2=1, où ppp et qqq sont les fréquences alléliques. 4. Évolution et Adaptation Adaptation : Changements génétiques ou phénotypiques améliorant la fitness d’un organisme. Sélection Naturelle : Transmission différentielle de traits conférant un avantage adaptatif. 5. Modèles de Spéciation L'isolement reproducteur garantit l'intégrité des espèces en empêchant les croisements entre espèces différentes. Ces mécanismes sont classés en deux catégories : pré-zygotiques et post- zygotiques. 1. Mécanismes Pré-zygotiques Ils agissent avant la formation du zygote, empêchant la fécondation. 1. Isolement spatial (géographique) : Les populations vivent dans des régions géographiques différentes, ce qui empêche tout contact reproductif. o Exemple : Lions en Afrique et tigres en Asie. 2. Isolement temporel : Les périodes de reproduction diffèrent entre les espèces, réduisant les opportunités de croisement. o Exemple : Certaines grenouilles se reproduisent au printemps, d’autres en été. 3. Isolement écologique : Les espèces occupent des niches écologiques distinctes, même si elles partagent une région. o Exemple : Un oiseau vivant dans les arbres ne se reproduira pas avec une espèce nichant au sol. 4. Isolement éthologique : Les comportements reproductifs diffèrent, comme les parades nuptiales spécifiques. o Exemple : Les chants d’oiseaux varient d'une espèce à l'autre et ne sont pas reconnus par des espèces voisines. 5. Incompatibilité morphologique : Les organes reproducteurs sont incompatibles physiquement, rendant la copulation impossible.  o Exemple : Insectes avec des structures génitales très spécialisées. 6. Incompatibilité gamétique : Les gamètes (spermatozoïdes et ovules) ne peuvent pas fusionner en raison d'incompatibilités biologiques ou chimiques. o Exemple : Chez certains poissons, les gamètes ne se reconnaissent pas en milieu aquatique. 2. Mécanismes Post-zygotiques Ils agissent après la fécondation, réduisant la viabilité ou la fertilité des hybrides. 1. Incompatibilité embryonnaire : L’embryon ne se développe pas correctement et meurt. o Exemple : Certaines espèces de grenouilles produisent des œufs hybrides non viables. 2. Mortalité infantile : Les hybrides meurent peu après la naissance en raison d’anomalies. o Exemple : Hybrides entre certaines espèces de poissons. 3. Stérilité des hybrides : Les hybrides survivent mais sont incapables de se reproduire. o Exemple : Mule (croisement entre un âne et une jument). 4. Dégénérescence des hybrides : Les hybrides peuvent se reproduire, mais leur descendance souffre de problèmes de santé ou de fertilité réduite. o Exemple : Ligres (croisements entre tigres et lions) ayant des descendants moins viables. 6. Bases Biologiques du Comportement Les comportements animaux résultent de la sélection naturelle et sont optimisés pour maximiser la fitness. Concepts abordés : o Comportement social : Altruisme apparent, coopération et avantages mutuels. o Sélection sexuelle : Choix du partenaire influencé par les investissements reproductifs inégaux entre mâles et femelles. 7. Écologie Comportementale Analyse des comportements dans leur contexte écologique, comme : o Approvisionnement : Stratégies pour maximiser l’énergie obtenue (solitaire ou en groupe). o Prédation/anti-prédation : Comportements pour éviter les prédateurs. Applications Pratiques Conservation :  o Comprendre les forces évolutives permet de gérer efficacement les espèces menacées. o Limiter les effets de la dérive génétique et maintenir le flux de gènes. Agriculture : o Exploitation des connaissances génétiques pour optimiser les croisements d’espèces domestiques. Exemple Synthétique : Le Cas des Hybrides Mules et mulets : Exemple de croisement artificiel. Non viables dans la nature à cause de la stérilité. Tigons/Ligres : Croisements expérimentaux problématiques pour la conservation, avec des descendants souvent non viables sur le long terme.