GENETIQUE ET EVOLUTION DES POPULATIONS Apporter une calculatrice en TD

INTRODUCTION Génétique des populations : analyse de la diversité génétique inter-individuelle dans les populations d’une espèce. But de l’UE :

Décrire l’organisation génétique des populations

Dégager les lois gouvernant l’évolution génétique des populations Dans le temps (au fil des générations) Dans l’espace (entre les populations)

Cela va permettre de comprendre les mécanismes microévolutifs (l’évolution ici est perçue à son plus petit niveau, à savoir au niveau de l’ADN ou au sein d’une même espèce et non d’une grande lignée) et de prédire l’évolution des populations et des espèces. La population représente un niveau essentiel en biologie évolutive. L’espèce est fragmentée en populations locales plus ou moins fragmentées. Population : ensemble d’individus de la même espèce vivant en même temps dans un lieu donné. C’est une unité reproductive spatio-temporelle. Une population est dite panmictique lorsque les croisements se font au hasard. La population est caractérisée par un ensemble de gènes et d’allèles que l’on appelle un pool de gènes. Quelques traits importants en génétique des populations :

Taille de la population Effectif démographique (N) : nombre d’individus dans la population Effectif efficace (Ne) : nombre d’individus qui transmettent réellement leurs gènes

dans une population.

Mode de reproduction : Reproduction asexuée population = clones Autofécondation (Reproduction uniparentale) population= lignées (angiospermes) Reproduction biparentale population mendélienne (cas général en génétique des

populations).

Organisation spatiale (agrégation, structure sociale…)

Capacité de déplacement de l’espèce (dispersion)

Notion de gènes :

Gènes de structure codant une protéine (les exons sont transcrits et traduits en protéines. Les introns sont transcrits puis épissés : ils sont non codant)

Gènes transcrits ARN Les exons sont potentiellement moins variables que les introns car ils sont codant (grosse pression sur leurs épaules). Tout l’ADN n’est pas codant (ex : séquences répétées de type microsatellites). Locus : emplacement du gène sur le chromosome. un ou plusieurs sites nucléotidiques. Ca dépend de la technique moléculaire employée pour révéler le polymorphisme. Allèles : états différents d’un même gène résultant de la mutation de l’ADN.

Allèles neutres : allèle codant pour le même acide aminé (CTT CTA codant pour lysine mutation silencieuse). Ils ne sont pas soumis à a sélection : ils n’avantagent ou ne désavantagent pas les individus qui les portent.

Allèles sélectionnés : il change la vie de l’individu portant l’allèle : il est soumis à la sélection (avantage ou désavantage).

Une question importante en génétique concerne la nature neutre ou sélectionnée d’une variation génétique car cette variation est gouvernée par des forces évolutives différentes. Un génotype diploïde est constitué de 2 allèles à chaque locus (homozygotes = allèles identiques, hétérozygotes= allèles différentes) Phénotype : état « apparent » du génotype

Dominance entre allèles Interactions entre génotype et milieu

Phénotype électrophorétique : nombre et position des bandes sur un gel. Chaque individu représente une combinaison unique de gènes sur l’ensemble des locus. A chaque locus, les mutations génèrent une diversité allélique (polymorphisme). Exemple au locus a : 2 allèles a1 et a2

Structure allélique d’une population : p= f(a1) et q= f(a2) = fréquence des différents allèles dans cette population

A chaque locus, les allèles s’associent pour constituer un génotype diploïde Structure génotypique = fréquence des différents génotypes dans une population : f(a1/a1) ;

f(a1/a2) ; f(a2/a2) La structure allélique et la structure génotypique représentent la structure génétique de la population.

La démarche en génétique des populations :

Décrire la structure génétique des populations Variation dans les populations naturelles ? Marqueurs génétiques utilisés ? Estimation des fréquences alléliques et génotypiques

Comprendre l’évolution de cette structure au cours du temps La reproduction sexuée remet en jeu les allèles à chaque génération. Systèmes de croisements : Panmixie : union aléatoire des allèles Non-panmixie : union préférentielle des allèles ( structure génotypique de la génération suivante) D’une génération à l’autre, les fréquences des allèles peuvent changer ! Facteurs évolutifs :

nouvelles mutations

migrations

sélection

dérive (hasard)

adultes reproducteurs (génération t) : N génotypes = 2N chromosomes

Sélection sur la phase haploide Mutations, migrations

pool gamétique = 2N gamètes

Système de reproduction Dérive génétique

N zygotes (2N chromosomes)

Sélection (phase diploide)

Adultes reproducteurs (génération t+1) : N génotypes = 2N chromosomes

D’une population à l’autre, la structure génétique est différente

histoire (fondations, mutations)

conditions sélectives (environnement) Les flux de gènes (migrations) déterminent le degré de divergence interpopulation Une rupture des flux géniques entraine une évolution indépendante des populations : spéciation