La génétique des populations est l’étude des distributions et des changements de la fréquence des allèles dans une population.
En bref : La génétique des populations
- La génétique des populations étudie la distribution et l’évolution des allèles au sein d’une population.
- Un allèle est une variation d’un gène. Bien qu’un individu n’en porte que deux, il peut y en avoir beaucoup plus dans une population.
- La fréquence allélique mesure la proportion d’un allèle donné dans le patrimoine génétique d’une population.
- Des forces comme la sélection naturelle, la dérive génétique et l’effet fondateur modifient ces fréquences et sont les moteurs de l’évolution.
- Plus une population est petite, plus elle est sensible aux variations aléatoires de la fréquence des allèles.
Qu’est-ce que la génétique des populations ?
Un gène pour une caractéristique particulière peut avoir plusieurs variations appelées allèles. Ces variations codent pour différents traits associés à cette caractéristique. Par exemple, dans le système des groupes sanguins ABO chez l’homme, trois allèles (A et B dominants et O, récessif) déterminent la protéine particulière du groupe sanguin à la surface des globules rouges. Un individu possédant un allèle de type A présentera des protéines de type A (antigènes) à la surface de ses globules rouges. Les personnes ayant le phénotype du sang de type A ont le génotype AA ou AO, le type B a BB ou BO, le type AB a AB et le type O a OO.
Un organisme diploïde ne peut porter que deux allèles pour un gène particulier. Dans le groupe sanguin de l’homme, les combinaisons sont composées de deux allèles tels que AA ou OO. Bien que chaque organisme ne puisse porter que deux allèles, plus de ces deux allèles peuvent être présents dans une population plus large. Par exemple, dans une population de cinquante personnes où tous les groupes sanguins sont représentés, il peut y avoir plus d’allèles A que d’allèles O. La génétique des populations est l’étude de la façon dont les forces sélectives modifient une population par le biais de changements dans les fréquences alléliques et génotypiques.
La fréquence des allèles
La fréquence des allèles (ou fréquence des gènes) est le taux d’apparition d’un allèle spécifique dans une population. En génétique des populations, le terme évolution est défini comme un changement de la fréquence d’un allèle dans une population (la loi de Hardy-Weinberg la calcule et la modélise). Les fréquences vont de 0, présent chez aucun individu, à 1, présent chez tous les individus. Le patrimoine génétique est la somme de tous les allèles de tous les gènes d’une population.
Si l’on reprend l’exemple du système de groupes sanguins ABO, la fréquence d’un des allèles, par exemple AA, est le nombre de copies de cet allèle divisé par toutes les copies du gène ABO dans la population, c’est-à-dire tous les allèles. Les fréquences alléliques peuvent être exprimées en décimales ou en pourcentage et leur somme est toujours égale à 1, ou 100 %, de la population totale. Par exemple, dans un échantillon de population humaine, la fréquence de l’allèle A peut être de 0,26, ce qui signifie que 26 % des chromosomes de cette population sont porteurs de l’allèle A. Si nous savons également que la fréquence de l’allèle B dans cette population est de 0,14, alors la fréquence de l’allèle O est de 0,6, que nous obtenons en soustrayant de 1 toutes les fréquences alléliques connues (donc : 1 – 0,26 – 0,14 = 0,6). Un changement de l’une de ces fréquences alléliques au fil du temps constituerait une évolution dans la population.
La taille de la population et évolution
Lorsque les fréquences alléliques au sein d’une population changent de manière aléatoire sans que la population n’en tire aucun avantage par rapport aux fréquences alléliques existantes, ce phénomène est appelé dérive génétique. Plus une population est petite, plus elle est sensible à des mécanismes tels que la dérive génétique, car les allèles sont plus susceptibles de se fixer à 0 (absent) ou 1 (universellement présent). Les événements aléatoires qui modifient la fréquence des allèles auront un effet beaucoup plus important lorsque le pool génétique est petit. La dérive génétique et la sélection naturelle se produisent généralement simultanément dans les populations, mais la cause du changement de fréquence est souvent impossible à déterminer.
La sélection naturelle affecte également la fréquence des allèles. Si un allèle confère un phénotype qui permet à un individu de mieux survivre ou d’avoir plus de descendants, la fréquence de cet allèle augmentera. Étant donné qu’un grand nombre de ces descendants seront également porteurs de l’allèle bénéfique et, par conséquent, du phénotype, ils auront à leur tour plus de descendants porteurs de l’allèle. Au fil du temps, l’allèle se répand dans la population et peut devenir fixe : chaque individu de la population est porteur de l’allèle. Si un allèle est dominant et nuisible, il peut être rapidement éliminé du pool génétique lorsque l’individu porteur de l’allèle ne se reproduit pas. Cependant, un allèle récessif nuisible peut persister pendant des générations dans une population, caché par l’allèle dominant chez les hétérozygotes. Dans ce cas, les seuls individus à être éliminés de la population sont ceux qui ont la malchance d’hériter de deux copies d’un tel allèle.
L’effet fondateur
L’effet fondateur se produit lorsqu’une partie d’une population s’isole et établit un pool génétique distinct avec ses propres fréquences d’allèles. Lorsqu’un petit nombre d’individus devient la base d’une nouvelle population, cette nouvelle population peut être très différente génétiquement de la population d’origine si les fondateurs ne sont pas représentatifs de celle-ci. Par conséquent, de nombreuses populations différentes, avec des pools génétiques très différents et uniformes, peuvent toutes provenir d’une même population plus importante. Ensemble, les forces de la sélection naturelle, de la dérive génétique et de l’effet fondateur peuvent entraîner des changements importants dans le patrimoine génétique d’une population.
Conclusion
En conclusion, la génétique des populations nous enseigne que l’évolution n’est pas seulement le résultat de la sélection naturelle. Elle dépend également de la taille de la population, des événements aléatoires et de l’histoire de la population. Un pool génétique, c’est la somme de tous les allèles au sein d’une population, dont les fréquences peuvent changer sous l’influence de la dérive génétique et de l’effet fondateur, particulièrement dans les populations de petite taille. Comprendre ces mécanismes nous donne les clefs pour saisir la complexité et la richesse de la diversité du vivant.
FAQ : Tout savoir sur la génétique des populations
Qu’est-ce que la génétique des populations ?
C’est la branche de la génétique qui étudie la distribution et les changements de la fréquence des allèles au sein d’une population. Elle analyse les mécanismes qui gouvernent l’évolution.
Qu’est-ce qu’un allèle ?
Un allèle est une version ou une variation d’un gène donné. Par exemple, pour le gène du groupe sanguin, il existe plusieurs allèles (A, B, O).
Quelle est la différence entre un génotype et un phénotype ?
Le génotype est l’ensemble des allèles d’un individu pour un gène donné (par exemple, AA ou AO pour le groupe sanguin). Le phénotype est l’expression visible ou mesurable de ce génotype (par exemple, le groupe sanguin de type A).
Qu’est-ce que la fréquence allélique ?
C’est la proportion ou le taux d’apparition d’un allèle spécifique dans l’ensemble des allèles d’une population pour un gène donné. Cette fréquence est exprimée entre 0 et 1.
Qu’est-ce que le patrimoine génétique ?
Le patrimoine génétique (ou pool génique) est la somme de tous les allèles de tous les gènes présents dans une population à un moment donné.
Comment la loi de Hardy-Weinberg est-elle liée à la génétique des populations ?
Le principe de Hardy-Weinberg est un modèle mathématique qui décrit un état d’équilibre où les fréquences alléliques et génotypiques d’une population ne changent pas. Un changement par rapport à cet équilibre est une indication que l’évolution est en cours.
Qu’est-ce que la dérive génétique ?
La dérive génétique est un changement aléatoire de la fréquence des allèles dans une population, sans qu’il y ait d’avantage sélectif. Elle est particulièrement significative dans les petites populations.
Comment la taille de la population affecte-t-elle l’évolution ?
Les petites populations sont plus sensibles à la dérive génétique et aux événements aléatoires, car ces phénomènes ont un impact plus important sur un nombre restreint d’individus. Les fréquences alléliques peuvent alors changer rapidement.
Qu’est-ce que l’effet fondateur ?
L’effet fondateur se produit lorsqu’un petit groupe d’individus se sépare d’une population plus grande pour en créer une nouvelle. Le patrimoine génétique de cette nouvelle population peut ne pas être représentatif de la population d’origine, entraînant des fréquences alléliques très différentes.
Quel est le lien entre sélection naturelle et fréquence des allèles ?
La sélection naturelle est un mécanisme qui favorise la survie et la reproduction des individus ayant des allèles avantageux. Au fil du temps, cela augmente la fréquence de ces allèles dans la population.
Un allèle récessif nuisible peut-il disparaître facilement d’une population ?
Non, un allèle récessif nuisible peut persister pendant de nombreuses générations s’il est « caché » par un allèle dominant chez les individus hétérozygotes. Il est difficile de l’éliminer complètement du patrimoine génétique.
Quelle est la différence entre une population et un organisme ?
Un organisme individuel possède deux allèles pour un gène donné, tandis qu’une population est un groupe d’organismes qui partagent un patrimoine génétique commun et peut donc contenir de nombreux allèles différents pour ce même gène.
Les fréquences alléliques peuvent-elles dépasser 100 % ?
Non, la somme de toutes les fréquences alléliques pour un gène donné est toujours égale à 1 (ou 100 %). Si vous connaissez les fréquences de certains allèles, vous pouvez trouver les fréquences des allèles restants par simple soustraction de 1.
Peut-on observer l’évolution en direct ?
Oui, l’évolution se produit constamment. Les changements de fréquences alléliques, même minimes, sont considérés comme de l’évolution. Ces changements sont visibles et mesurables, notamment chez des organismes à reproduction rapide comme les bactéries.
Quel est l’impact de la génétique des populations sur l’humanité ?
Elle nous aide à comprendre notre propre histoire évolutive, les origines des maladies génétiques, la répartition des groupes sanguins dans le monde et la façon dont l’humanité a divergé en différentes populations à travers l’histoire.
