Fiche de révision : Génétique des populations et Hardy-Weinberg

📋 Plan du Cours

1. Population et espèce
2. Modèle de Hardy-Weinberg
3. Tester l’équilibre théorique
4. Forces évolutives et éléphants
5. Sélection sexuelle chez les éléphants
6. Notion d’espèce et critères
7. Barcoding moléculaire
8. Grizzly, ours polaire et spéciation
9. Définition génétique de l’espèce

📖 1. Population et espèce

🔑 Notions clés & Définitions

• Population : Ensemble d’individus d’une même espèce vivant dans un même milieu et se reproduisant entre eux.
• Espèce : Ensemble de populations dont les individus peuvent se reproduire entre eux et avoir une descendance fertile.

💡 Astuce mémo

Population : même milieu ; espèce : descendance fertile.

📖 2. Modèle de Hardy-Weinberg

🔑 Notions clés & Définitions

• Équilibre de Hardy-Weinberg : Stabilité des fréquences alléliques de génération en génération lorsque les conditions du modèle sont réunies.
• Génétique des populations : Discipline qui exploite les connaissances sur la reproduction sexuée pour modéliser et calculer les effectifs des génotypes chez les descendants.

★ À maîtriser

📌 Le modèle de Hardy-Weinberg suppose la panmixie avec participation de tous à la reproduction, l’absence de mutations et de migrations, une population de grande taille et l’absence d’allèles avantageux ou désavantageux.

📐 Formule - Pour deux allèles de fréquences p et q, $p+q=1$ et les fréquences génotypiques à l’équilibre sont $p^2+2pq+q^2=1$.

Compléments

• Sous panmixie, les gamètes portant les allèles R et B, de fréquences p et q, se rencontrent au hasard et donnent les génotypes R//R, R//B et B//B aux fréquences p², 2pq et q².

📐 Formule - Chez les descendants, les fréquences alléliques sont $f_R=p^2+pq=p$ et $f_B=q^2+pq=q$ lorsque $p+q=1$.

📖 3. Tester l’équilibre théorique

★ À maîtriser

📌 Un écart entre les effectifs génotypiques observés et attendus sous Hardy-Weinberg indique qu’au moins une condition du modèle n’est pas respectée et qu’une force évolutive agit.

Compléments

📐 Formule - Pour une population de N individus diploïdes, la fréquence d’un allèle D est $f(D)=\frac{2n(D//D)+n(D//SD)}{2N}$.

• Pour cette population japonaise, les effectifs attendus sous Hardy-Weinberg sont environ 408 M//M, 739 M//N et 334 N//N, proches des effectifs observés.

• Chez 1 000 volailles, les effectifs observés sont 50 MF//MF, 800 MN//MF et 150 MN//MN, alors que les fréquences alléliques sont f(MF) = 0,45 et f(MN) = 0,55.

• Chez ces volailles, les effectifs attendus sont environ 203 MF//MF, 495 MN//MF et 303 MN//MN, révélant un excès d’hétérozygotes et un déficit des deux homozygotes.

• Chez les volailles, les éleveurs choisissent les reproducteurs pour obtenir des individus frisés, ce qui constitue une sélection artificielle et empêche la formation aléatoire des couples.

💡 Astuce mémo

Effectifs proches des attendus : équilibre ; écart marqué : condition non respectée.

📖 4. Forces évolutives et éléphants

🔑 Notions clés & Définitions

• Fréquence allélique : Proportion d’un allèle donné dans une population par rapport aux autres allèles du même gène ; elle s’exprime entre 0 et 1 ou en pourcentage entre 0 et 100 %.

★ À maîtriser

• Le modèle de Hardy-Weinberg est un modèle idéal qui sert d’hypothèse de référence, car ses conditions ne sont jamais parfaitement réunies dans la réalité.

• Dans l’exemple des éléphants, l’allèle D est sauvage et associé à la présence de défenses, tandis que l’allèle muté SD inhibe la croissance des défenses ; D est dominant sur SD.

Compléments

• Les missions prévues pour étudier des écarts au modèle chez les éléphants portent sur la sélection naturelle liée au braconnage et sur la dérive génétique dans une petite population.

📖 5. Sélection sexuelle chez les éléphants

🔑 Notions clés & Définitions

• Sélection sexuelle : Évolution de traits héréditaires liés à la compétition pour l’accouplement, indépendamment des facteurs de survie.

★ À maîtriser

• Les préférences sexuelles augmentent la fréquence des allèles des individus choisis pour la reproduction.

Compléments

• Chez les éléphants, les mâles à défenses ont un succès reproducteur plus élevé grâce aux combats et à leur accès aux femelles ; leur fréquence allélique f(D) augmente.

📖 6. Notion d’espèce et critères

★ À maîtriser

• La définition d’une espèce peut s’appuyer sur des critères morphologiques, d’interfécondité, génétiques et phylogénétiques.

Compléments

• Selon le critère morphologique, les différences de caractères observables permettent de distinguer des espèces.

• Le critère d’interfécondité est attribué à Mayr (1942).

💡 Astuce mémo

Morphologie sépare les ours ; interfécondité les rapproche.

📖 7. Barcoding moléculaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Barcoding moléculaire : Le barcoding moléculaire identifie une espèce en séquençant un fragment d’ADN mitochondrial, le gène COI, puis en comparant la séquence à une base de données.

📝 Points essentiels

• Le gène COI est très variable entre espèces, mais peu variable au sein d’une espèce.

• Le seuil de différence utilisé pour distinguer des espèces varie de 2 à 12 % selon les groupes.

• La comparaison à une base de données permet d’identifier une espèce même à partir d’un échantillon dégradé.

💡 Astuce mémo

Un fragment d’ADN mitochondrial sert de code-barres comparé à une base de données.

📖 8. Grizzly, ours polaire et spéciation

★ À maîtriser

• Les pizzlys sont des hybrides fertiles, et une deuxième génération a été observée en 2010.

Compléments

• Les grizzlys et les ours polaires présentent des différences morphologiques et écologiques, et leurs périodes d’accouplement sont décalées.

• Les grizzlys et les ours polaires partagent environ 8,1 millions d’allèles, mais possèdent aussi des allèles propres : environ 3 millions chez l’ours polaire et 3,7 millions chez le grizzly.

• Ursus maritimus se branche au sein des Ursus arctos et est plus proche des grizzlys de l’ouest que ceux-ci ne le sont des grizzlys de l’est.

• La séparation entre l’ours polaire et les grizzlys est très récente, au Pléistocène supérieur, et l’isolement reproducteur n’est pas complet.

💡 Astuce mémo

Isolement récent → divergence génétique incomplète → spéciation en cours.

📖 9. Définition génétique de l’espèce

🔑 Notions clés & Définitions

• Espèce : Population ou ensemble de populations dont les individus peuvent échanger des gènes et qui est génétiquement isolé des autres ; entité temporaire.

★ À maîtriser

• L’évolution de facteurs biotiques ou abiotiques peut modifier la structure génétique d’une population ou d’une partie de celle-ci et isoler génétiquement certains individus jusqu’à la spéciation.

Compléments

• Le séquençage de l’ADN contribue à la détermination des espèces.

📊 Tableaux de synthèse

Critères de définition d’une espèce