Chapitre 2 : Structure Génétique des Populations et Forces Évolutives PDF

Chapitre 2 : Structure génétique des populations et forces évolutives Structure génétique des populations et forces évolutives I. II. III. IV. V. VI. La variation génétique La dérive génétique Les flux de gènes La sélection naturelle La sélection sexuelle Sélection de groupe et sélection de parentèl...

Chapitre 2 : Structure génétique des populations et forces évolutives Structure génétique des populations et forces évolutives I. II. III. IV. V. VI. La variation génétique La dérive génétique Les flux de gènes La sélection naturelle La sélection sexuelle Sélection de groupe et sélection de parentèle Structure génétique des populations et forces évolutives I. La variation génétique Les mutations géniques Altération de la séquence d’ADN La plupart n’ont pas de conséquences sur le viabilité de l’organisme  ajoutent de la variabilité génétique à l’espèce N’ont des conséquences évolutives que si elles sont transmises aux générations suivantes Substitution Insertion Séquence d’origine ATGCTCGA Séquence d’origine ATGCTCGA Séquence mutante ATGCACGA Séquence mutante ATGCTCCGA Silencieuse Délétion CTC->Glu Séquence d’origine ATGCTCGA Efficace CAC-> Val Séquence mutante ATGCTGA Taux de mutation chez différents organismes (d’après Drake et al. 1998) Organisme Taille du génome haploïde (pb) Taux de mutation par pb et par réplication Taux de mutation par génome et par réplication Escherichia coli 4,6.106 5,4.10-10 0.0025 Saccharomyces cerevisiae 1,2.105 2,2.10-10 0.0027 Drosophila melanogaster 1,7.108 3,4.10-10 0.058 Mus musculus 2,7.109 1,8.10-10 0.49 Homo sapiens 3,2.109 5,0.10-11 0.16  Bien que la mutation soit un évènement peu probable à l’échelle du nucléotide, elle devient un évènement certain lorsqu’on augmente l’échelle d’espace ou de temps Les mutations chromosomiques Translocation réciproque Translocation robertsonienne ou fusion de chromosomes http://campus.cerimes.fr/genetiquemedicale/enseignement/genetique_19/site/html/1_6.html Les modalités de fusion des chromosomes de Mus musculus diffèrent selon les populations sur l’île de Madère Les modifications du nombre de chromosomes Aneuploïdie : ajout ou perte de chromosomes (2N + x, 2N - x) Polyploïdie : multiplication du nombre de chromosomes (3N, 4N, 6N) http://acces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/evolution/accompagnement-pedagogique/accompagnement-au-lycee/terminale2012/diversification-genetique-des-etres-vivants/hybridation-suivie-de-polyploidisation/polyploidisation-du-ble/exploitation-pedagogique les mutations d’insertion dues à la transposition d’éléments génétiques mobiles Les éléments transposables : séquences d’ADN mobiles qui peuvent se déplacer d’un point à l’autre du génome  Une partie non négligeable de la variabilité génétique des êtres vivants a son origine dans des phénomènes de transposition La variation génétique au sein des populations Notion clef de polymorphisme génétique : présence de 2, ou plus, phénotypes différents déterminés génétiquement présence de 2, ou plus, allèles dans une population, à un locus donné  15 allèles à 1 locus sont responsables de la grande variation de couleur de la coccinelle Harmonia axydiris Comment mesurer la variation génétique dans une population ?  Proportion de loci polymorphes dans le génome ?  Combien d’allèles à chaque locus ?  Fréquence des allèles et des génotypes ?  Utilisation de marqueurs moléculaires : Pour l’analyse du polymorphisme des enzymes : marqueurs allozymiques (séparation des formes alléliques d’un même gène par électrophorèse) Pour l’analyse du polymorphisme de longueur : marqueurs microsatellites (séquences d’ADN répétées en tandem dont l’unité de répétition fait 1 à 6 pb) Pour l’analyse du polymorphisme de séquence : Single Nucleotide Polymorphisme (SNP) La plupart des espèces présentent une variation génétique géographique Distribution de l’allèle -13910*T associé à la tolérance au lactose dans les populations humaines Structure génétique des populations et forces évolutives I. La variation génétique II. La dérive génétique Définition La dérive génétique traduit le fait que tous les gamètes d’une population parentale ne participent pas à la reproduction, c’est-à-dire à la constitution de la génération suivante. Il s’opère donc un tri aléatoire des gamètes à chaque génération, conduisant à une variation aléatoire des fréquences alléliques au cours des générations. (R//R) (R//R) (R//R) (R//B) (R//B) (B//B) (R//R) (B//B) (R//R) (R//B) (R//R) Repro de 5/10 plantes (R//R) (B//B) Repro de 2/10 plantes (R//B) (B//B) (R//R) (R//B) (R//R) (R//B) f(R) = 0.7; f(B) = 0.3 (R//B) (R//B) f(R) = 0.5; f(B) = 0.5 f(R) = 1; f(B) = 0 Fixation de l’allèle R La dérive génétique est d’autant plus importante que l’effectif de la population est petit. Simulation de dérive génétique dans 5 populations indépendantes, non connectées par la migration. 1 locus 2 allèles de fréquences initiales 0.5. Chaque population contient N=100 individus diploïdes. Au bout de 250 générations toutes les populations ont fixés un allèle ou l’autre. Chaque population contient N=10 individus diploïdes. Au bout de 40 générations toutes les populations ont fixés un allèle ou l’autre. Dérive génétique et effet d’étranglement Effet d’étranglement dans les populations d’éléphants de mer du Nord Mirounga angustirostris chasse 1890’ 20 individus conservation Eléphants de mer du sud Mirounga leonina 30000 individus Pas de variation à 24 loci Forte variation génétique Dérive génétique et effet fondateur (V//V) Effet fondateur = étranglement par isolement (R//R) (B//B) (J//J) (B//R) Continent île Effet fondateur et fréquence relativement élevée de maladie rares dans les populations humaines isolées La rétinopathie pigmentaire sur l’île de Tristan da Cunha 1814 : 15 personnes fondent la colonie britannique 1960 : sur 240 descendants, 4 sont atteints de rétinopathie pigmentaire et 9 portent un exemplaire de l’allèle récessif Île de Tristan da Cunha Fréquence 10 fois plus élevée de cet allèle sur l’île / populations d’origine des colons La théorie neutraliste de l’évolution moléculaire Motoo Kimura (1924-1984) Un problème du modèle sélectif : on observe un polymorphisme moléculaire important dans les populations naturelles, or la sélection aurait tendance à diminuer ce polymorphisme. Dans la théorie neutraliste, la dérive génétique devient l'une des composantes essentielles de l'évolution A chaque instant, les mutations produisent de nouveaux allèles qui alimentent le polymorphisme tandis que d’autres disparaissent à cause de la dérive. Le nombre moyen de générations entre l’apparition et la fixation d’un allèle = 4N Le nombre de générations séparant 2 fixations successives = 1/µ