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INTRODUCTION A LA GENETIQUE DES POPULATIONS HARRY Myriam Université Paris Saclay La génétique des populations c’est quoi? Etude de la variabilité génétique des populations au cours des générations Une population c’est quoi? Un ensemble d’individus ? NON Une population c’est quoi? Un ensembl...

INTRODUCTION A LA GENETIQUE DES POPULATIONS HARRY Myriam Université Paris Saclay La génétique des populations c’est quoi? Etude de la variabilité génétique des populations au cours des générations Une population c’est quoi? Un ensemble d’individus ? NON Une population c’est quoi? Un ensemble d’individus appartenant à la même espèce OUI Une population c’est quoi? Un ensemble d’individus appartenant à la même espèce Et partageant la même aire de distribution Une population c’est quoi? Une population se définit comme étant l’ensemble des individus d’une même espèce vivant dans une zone géographique donnée Une espèce est donc constituée d’un ensemble de populations « géographiques » Une population c’est quoi? Une population se définit comme étant l’ensemble des individus d’une même espèce vivant dans une zone géographique donnée Une espèce est donc constituée d’un ensemble de populations « géographiques » La phylogéographie retrace les relations de parenté entre les populations La génétique des populations c’est quoi? Etude de la variabilité génétique des populations Quelle variabilité ? Variabilité intra- populationnelle (et intraspécifique) - Entre sexes : dimorphisme sexuel Anas platyrhynchos Canard colvert Oryctes nasicornis Variabilité intra-populationnelle (et intraspécifique) - Entre individus d’une même population Theridion grallator Polymorphisme Homo sapiens La coccinelle asiatique(Harmonia axyridis) Le polymorphisme exprime une variabilité intra- populationnelle. Le polytypisme exprime une variabilité inter- populationnelle L’ hétéromorphisme exprime une variabilité existant au sein d’un individu Le terme de polymorphisme a été introduit par Ford en 1940 pour désigner « la coexistence dans une population de deux formes discontinues ou davantage ». Polymorphisme au niveau du phénotype Theridion grallator Ind 1 ATTATCGCTACGAATTAGC Ind 2 ATTATCACTACGAATTAGC Polymorphisme au niveau du génotype La génétique des populations c’est quoi? Etude de la variabilité génétique au niveau des populations Caractères qualitatifs dont le déterminisme génétique est connu => génétique des populations Si caractères quantitatifs (polygéniques et multifacoriels) => génétique quantitative Utilisation d’outils génétiques permettant l’étude de la variabilité En génétique des populations, les termes de locus et d’allèles doivent être pris au sens large. Le terme de locus désigne toute portion d’ADN que l’on sache ou non quelle est sa fonction ou sa composition biochimique. Le terme d’allèle désigne tout variant détecté à un locus donné, identifiable quelle que soit la méthode d’analyse. Locus chromosomes homologues Allèle 1 Allèle 2 Notion de polymorphisme allélique : Nombre d’allèles différents dans une population Un locus est dit polymorphe lorsqu’il présente un nombre d’allèles > 1 dans une population ! (ne pas confondre avec homozygote/ hétérozygote défini pour un individu) Une population c’est quoi ? Une population se définit comme étant l’ensemble des individus d’une même espèce vivant dans une zone géographique donnée Groupe d’individus partageant un pool génétique commun (lots d’allèles) et formant une unité de reproduction Flux géniques A1 A2 A3 Pop1 A1 A2 A4 Pop2 On considère le locus A pour lequel on observe les allèles A1, A2, A3, A4 La génétique des populations ç’est quoi ? Etude du changement des fréquences génotypiques et alléliques dans les populations Causes Prédiction La génétique des populations ça sert à quoi ? - reconstruire les scénarios évolutifs retraçant la parenté entre les populations - étudier les mécanismes génétiques conduisant à la différenciation des populations  Etudier et prédire l’évolution des populations - Étudier les mécanismes de spéciation Les espèces se différencient à partir des populations qui évoluent - Étudier les mécanismes d’extinction des populations La génétique des populations ça sert à quoi ? Individus (génotypes) Populations Espèces Ecosystèmes La génétique des populations ça sert à quoi ? Etude de la distribution des fréquences alléliques Groupes sanguins Groupe B Groupe O Retracer l’histoire des populations Estimer les flux géniques Ecoépidémiologie Babassú, biotope des triatomes Délimiter les populations Génétique de la conservation 10 Microsatellites 262 individus La naissance de la génétique des populations Charles DARWIN (1809-1882) - publie Origine des espèces (1859) Théorie de la descendance avec modification : les individus sélectionnés transmettent leur avantage à leur descendance modifiant légèrement leur type d’origine La répétition cumulative de ce phénomène sur un grand nombre de générations => espèces nouvelles Gregor MENDEL (1822-1884) Johann publie Recherches sur des hybrides végétaux (1865) Modèle : Pisum sativum Mendel, un inconnu ? Dés 1867 les travaux de Mendel cités de façon fréquente par les botanistes mais portée limitée MENDEL Cherche une loi sur la formation des hybrides utilise des caractères non variables se retrouvant dans la descendance DARWIN cherche à expliquer l’évolution des formes vivantes, postule que les caractères héréditaires sont variables intègre l’ action de l’environnement Apport de la génétique 1892: Auguste Weissman, données cytologiques => théorie chromosomique de l’hérédité En 1900 : redécouverte des lois de Mendel indépendamment par Hugo De Vries, Erich von Tschermak, Carl Correns Apport de la génétique 1892: Auguste Weissman, données cytologiques => théorie chromosomique de l’hérédité En 1900 : redécouverte des lois de Mendel indépendamment par Hugo De Vries, Erich von Tschermak, Carl Correns 1910 : Thomas Morgan et col., travaux sur la drosophile, importance des mutations Darwiniens l’environnement est à l’origine de la variabilité / Généticiens les macromutations sont à l’origine de la variabilité Le darwinisme et la génétique se réconcilient avec l’émergence de la génétique des populations et la description du modèle de Hardy- Weinberg en 1908 Theodosius DOBZANSKY, Ernst MAYR, George SIMPSON (1930) Théorie synthétique de l’Evolution Apport de la génétique moléculaire 1953 : Watson et Crick modèle de la double hélice d’ADN 1957 : Crick, code génétique 1966 : Jacob et Monod ADN---> ARNm---> Protéine Electrophorèse de protéines - drosophile - homme 90% des locus sont polymorphes 45% des individus sont hétérozygotes Débat sélectionnistes / neutralistes La sélection naturelle pas seulement Motoo KIMURA (1924-1994) La théorie neutraliste de l’évolution moléculaire (1968) il existe une autre force évolutive expliquant le maintien des variants d’ADN (allèles) Dérive génétique : la majorité des allèles sont neutres au regard de la sélection naturelle, le sort d’un allèle est seulement lié au hasard Les forces évolutives Les forces évolutives mutation, sélection, dérive génétique, migration. On appelle pression évolutive ou force évolutive toute action qui s’exerce sur une population et qui se traduit par une modification des fréquences alléliques Effet des pressions évolutives sur la constitution génétique des populations (fréquences alléliques, fréquences génotypiques) Les mutations On appelle mutation tout changement, toute modification aléatoire touchant une séquence d’acides nucléiques ou affectant l’agencement des gènes ou leur nombre La variabilité est le matériau brut de l’Evolution mutation individu présentant un avantage séléctif Pression de prédation événement climatique aride => disparition de la forêt remplacée par de la savane individu présentant un avantage séléctif Dans cette population hypothétique de tortues polychromatiques, l’homochromie est un avantage sélectif envers une pression de prédation La dérive génétique Effet de fondation par dérive génétique La composition génétique de la population fille sera différente de celle de la population mère suite à un effet de fondation par une seule femelle fécondée La migration La migration homogénéise les fréquences alléliques entre les populations On désigne par migration tout mouvement d’individus ou de gamètes entre populations d’une même espèce. Ces mouvements permettent le passage, l’échange d’allèles que l’on qualifie de flux géniques population 1 migration migration population 2 Les migrations atténuent la différenciation génétique entre les populations Les questions posées par la génétique des populations : Quelle est la fréquence des allèles dans les populations ? Comment le polymorphisme génétique est transmis d’une génération à l'autre? Comment évolue la fréquence des allèles au cours des générations? Ouvrages de génétique des populations et Evolution