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ÉVOLUTION GÉNÉTIQUE DES POPULATIONS ET IMPACT DES ACTIVITÉS HUMAINES

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Évolution génétique des populations

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Évolution génétique des populations

 

I. L’histoire du modèle de Hardy-Weinberg et ses hypothèses

 

Godfrey Hardy est un mathématicien anglais ayant exercé à Cambridge au début du XXe siècle. Un de ses amis, Reginald Punnett, fut pris dans une controverse autour de la génétique et de la biologie évolutive. Des opposants de Punnett avançaient que la proportion d’individus portant certains allèles ne cesserait d’augmenter dans la population.

Hardy s’engagea donc par amitié à prouver que, quelle que soit la répartition des génotypes dans la population de départ, cette répartition devient stable dès la 2e génération. Pour cela, il se fonda sur les hypothèses suivantes :

 

Hypothèses portant sur la population de départ

Hypothèses portant sur les mécanismes évolutifs

- Population de taille infinie

- Pangamie (= croisement aléatoire d’individus où tous les gamètes ont la même chance d’être produits)

- Panmixie (=formation aléatoire des couples et donc rencontre aléatoire des gamètes)

Absence de mutation sur les allèles étudiés

Espèce considérée diploïde (2n chromosomes) et à reproduction sexuée

Absence de migration (la population étudiée est isolée)

Générations non chevauchantes

Absence de sélection

 

II. Description de la structure génétique d’une population

 

Tableau de croisement

(cas d’un gène avec deux allèles A et a)

Gamète femelle

A (p)

a (q)

Gamète mâle

A (p)

AA (p²)

Aa (pq)

a (q)

Aa (pq)

aa (q²)

 

$p + q = 1$

$p^2 + 2pq + q^2 = 1$

 

Pour décrire la structure génétique d’une population, il convient de distinguer :

- Les fréquences génotypiques : c’est-à-dire les fréquences de chaque génotype au sein de la population (exemple : fréquence du génotype AA dans la descendance, ici ¼).

- Les fréquences alléliques : c’est-à-dire les fréquences de chaque allèle au sein de la population.

 

Exemple : fréquence de l’allèle A dans la descendance :

$FA =  f(A//A) + \dfrac{1}{2} f(A//a)$

$FA = p^2 + \dfrac{1}{2} (2pq) = p^2 = pq = p (p+q)$

D'ou $FA = p$

 

Au cours de l’évolution biologique, la composition génétique des populations d’une espèce change de génération en génération. Le modèle mathématique de Hardy-Weinberg utilise la théorie des probabilités pour décrire le phénomène aléatoire de transmission des allèles dans une population.

En assimilant les probabilités à des fréquences pour des effectifs de grande taille (loi des grands nombres), le modèle prédit que la structure génétique d’une population de grand effectif est stable d’une génération à l’autre sous certaines conditions (absence de migration, de mutation, de sélection). Cette stabilité théorique est connue sous le nom d’équilibre de Hardy-Weinberg.

 

III. Les écarts à l’équilibre de Hardy-Weinberg

 

Les conditions de l’équilibre de Hardy-Weinberg ne sont pas courantes dans la nature. En effet, les écarts entre les fréquences observées sur une population naturelle et les résultats du modèle s’expliquent notamment par les effets de forces évolutives (mutation, sélection naturelle, dérive génétique, reproduction asexuée, etc.)