Structure Génétique des Populations et Forces Évolutives - Cours PDF

Structure génétique des populations et forces évolutives I. La variation génétique II. La dérive génétique III. Les flux de gènes Définitions Migration = changement de lieu de résidence (/ visite brève) Flux de gènes = déplacement d’un individu suivi d’un évènement de reproduction  un allèle peut c...

Structure génétique des populations et forces évolutives I. La variation génétique II. La dérive génétique III. Les flux de gènes Définitions Migration = changement de lieu de résidence (/ visite brève) Flux de gènes = déplacement d’un individu suivi d’un évènement de reproduction  un allèle peut changer de lieu d’une génération à l’autre Homogénéisation des fréquences alléliques entre les populations (B//B) f(R) = 0.7 f(B) = 0.3 (B//B) f(R) = 0 (R//R) Migration f(B) = 1 (R//B)  Si les flux de gènes sont suffisamment intenses, les 2 populations partagent le même patrimoine génétique au bout de quelques générations f(R) = 0,5 f(R) = 0,5 f(B) = 0,5 Migration f(B) = 0,5 Apport de variabilité à l’échelle locale f(R) = 0.7 f(B) = 0.3 (J//J) (B//B) (R//R) f(V) = 0,6 f(J) = 0,4 Migration (R//B) (V//V) (V//J) f(R) = 0,45 f(R) = 0,25 f(B) = 0,25 f(B) = 0,05 f(V) = 0,15 f(V) = 0,40 f(J) = 0,15 Migration f(J) = 0,30 Structure génétique des populations et forces évolutives I. II. III. IV. La variation génétique La dérive génétique Les flux de gènes La sélection naturelle Sélection et changement de fréquences alléliques au cours du temps Attirent les herbivores Survie ↓ (B//B) Attirent les pollinisateurs succès reproducteur ↑ Sélection (R//R) (R//B) f(R) = 0.7; f(B) = 0.3 Les différences de survie et de succès reproducteur modifient les fréquences alléliques f(R) f(B) La notion de valeur sélective (fitness) Contribution d’un génotype à la génération suivante par rapport à celle des autres génotypes pour le même locus Vitesse à laquelle un génotype augmente dans une population. ! Avantage relatif dépend de l’environnement et de l’ensemble des gènes de l’organisme. Sélection positive et négative Trois modes de sélection Fréquence des individus La sélection directionnelle Phénotype  la masse des ours des cavernes a augmenté à chaque glaciation et diminué durant les périodes interglaciaires. Résistance des moustiques aux insecticides dans la zone littoral du Languedoc 1968 : opérations de démoustication  traitement par insecticides  Altèrent le fonctionnement de l’acétylcholinestérase, enzyme clé du fonctionnement du système nerveux 1972 : nouveaux variants génétiques Culex pipiens  Mutation affectant l’estérase, une enzyme ayant la propriété de détoxifier la molécule d’insecticide  surexpression du gène  quantité d’estérase suffisante pour améliorer la survie des moustiques 1977 : nouveaux variants génétiques pour une mutation sur le gène de l’acétylcholinestérase  Acétylcholinestérase résistante, moins sensible aux insecticides mais fonctionne moins bien que la forme standard 1984 : série de duplications du gène de l’estérase  Production + forte de l’enzyme estérase 1994 : duplication du gène de l’acétylcholinestérase  Association gène standard et gène résistant  l’emploi massif d’insecticides a favorisé les moustiques porteurs de ces innovations génétiques apparues de manière aléatoire Fréquence des individus La sélection stabilisante Phénotype Poids des humains à la naissance dans un hôpital de Londres de 1935 à 1946. Fréquence des individus La sélection divergente ou disruptive Phénotype Expérience portant sur le nombre de soies sternopleurales chez Drosophila melanogaster. Les individus portant le plus ou le moins de soies ont été admis à procréer, ceux qui en portaient des nombres intermédiaires, non. La sélection varie dans le temps et l’espace  Une même espèce peut subir des pressions de sélection différentes sur son aire de répartition, ce qui maintient un polymorphisme La phalène du bouleau (Biston betularia) en Grande-Bretagne pendant la révolution industrielle  Une sélection qui s’exerce dans des directions différentes au cours du temps peut sélectionner des génotypes différents au cours du temps et maintenir un polymorphisme Pinson Geospiza fortis sur une île des Galapagos (Daphné major) Travaux de Grant & Grant Suivi des populations de Géospize à bec moyen pendant 30 ans : - Profondeur du bec - nombre de descendants/oiseau  Le caractère « profondeur du bec » est héritable  l’alimentation des pinsons dépend de la profondeur du bec Sur l’île : Chamaesyce amplexicaulis (euphorbe) : petites graines Tribulus cistoides (caltrop) : graines dures à coque Gros Bec (11 mm) : brisent la coque en 10s Petit bec (< 8mm) : ne peuvent briser la coque  Sécheresse 1976 : disparition des euphorbes  les pinsons à petits becs ne survivent pas  En 1978, reconstitution de la population  becs en moyenne 4% plus longs  En 1982 : fortes pluies  les euphorbes prolifèrent  avantage des oiseaux à petits becs  becs en moyenne 2.5% moins longs Structure génétique des populations et forces évolutives I. II. III. IV. V. La variation génétique La dérive génétique Les flux de gènes La sélection naturelle La sélection sexuelle La sélection sexuelle explique le dimorphisme sexuel Caractères sexuels secondaires : traits qui distinguent les individus des deux sexes d’une même espèce et qui n’exercent qu’un rôle indirect sur la population Chez le coq : Chez la poule: crête turgescente petite crête flasque coloration brillante plumage plus terne ergots absence d’ ergots chant absence de chant Les caractères sexuels secondaires s’accompagnent souvent d’un handicap en terme de survie Ne résultent pas de la sélection naturelle Sélectionnés par le choix des femelles : les ornements Queue du paon mâle : - Belle mais encombrante - Le rend très visible aux yeux des prédateurs - Nuit à son envol Sélectionnés par la compétition entre mâles pour l’accès aux femelles : les armements Bois des cerfs : -encombrants - tombent chaque année et doivent être régénérés : coûteux en énergie - pousse liée à l’émission de testostérone qui amoindrit la résistance aux parasites Pourquoi l’évolution aurait sélectionné un pareil handicap ? Hypothèse du bénéfice pour le groupe Les plumes brillantes seraient un signe de bonne santé Les mâles avec les plumes les plus brillantes seront choisis par les femelles  seuls les mâles vigoureux transmettent leurs gènes  bénéfique pour le groupe Mâles avec de grand bois et en bonne santé  résistance exceptionnelle aux désavantages liés aux bois Ils auront plus accès à la reproduction  plus de descendants vigoureux pour le groupe