La génétique des populations chez le rat
Qu'est-ce que la génétique des populations ?
Une population est un groupe d'organismes qui se croisent et existent ensemble (voir l'article: "La différenciation des espèces: la spéciation").
Quant à la génétique des populations, il s'agit de comprendre dans une population définie la détermination d'un caractère par un ou plusieurs gènes. La variation génétique qui crée les différentes populations change en fréquence au cours du temps au gré des mutations, accidents, isolement géographique...
La base de la biodiversité est la variation génétique et elle est définie par deux concepts:
* la fréquence du génotype: quelle proportion de la population a un certain génotype ?
Elle se calcule simplement. Imaginons une population de 100 rats dont 50 d'entre-eux sont agouti (AA).
Calcul de la fréquence génotypique: f(AA) = nombre d'individus AA / nombre d'individus dans la population
Soit, pour notre groupe de rats:
f(AA) = 50 / 100 = 0,5 soit 50%
Notons qu'il s'agit aussi d'une probabilité: dans cette population, la probabilité d'avoir un rat agouti est de 50%.
* la fréquence des allèles: combien de fois un allèle se montre dans une population ?
Voici un calcul bien plus compliqué. Imaginons notre population de 100 rats dont 50 sont agouti (AA). Le reste des rats (soit 50 autres rats) sont noirs (Aa). Nous voulons savoir combien il y a de rats possédant l'allèle A.
Calcul de la fréquence allélique (ou fréquence génique): f(A) = nombres d'allèles A / nombre total d'allèles
Soit, pour notre groupe de rats (n'oubliez pas que tous les rats ont deux allèles: un individu AA possède deux allèles A et un rat Aa n'en possède qu'un) :
f(A) = (2x50) + (1x50) / (100x2) = 0,75 soit 75%
La fréquence des allèles et la fréquence du génotype sont étroitement liés.
La loi Hardy-Weinberg
Il s'agit du modèle de référence de la génétique des populations. La loi Hardy- Weinberg (ou équilibre panmictique) estime que la fréquence des allèles et du génotype restent inchangés générations après générations tant que certains conditions sont présentes:
* la population est supposée infinie et sans migration
* les organismes se reproduisent sexuellement et sont diploïdes
* la fréquence des allèles doit être la même dans les deux sexes
* les loci doivent être isolés indépendamment
* l'accouplement doit être aléatoire en ce qui concerne le génotype.
Cependant, la loi de Hardy-Weinberg est souvent caduque, particulièrement à cause de l'absence d'accouplement aléatoire. En effet, les humains ont tendance à se reproduire selon leur ressemblance (couleur de peau, ethnie, religion...). Chez le rat, l'élevage de sélection visant à travailler une certaine couleur ou un certain type met à mal la loi de Hardy-Weinberg car l'accouplement n'est plus aléatoire.
La consanguinité est aussi un obstacle: certains allèles ont tendance à se montrer de plus en plus souvent.
La perte de l'hétérozygotie est considéré comme le signal d'une population en péril: les populations avec un bas niveau d'hétérozygotie sont plus vulnérables à la maladie et au stress.
Le déterminisme génétique
Il s'agit de la variabilité d'un caractère (grâce aux mutations et recombinaisons) qui peut être déterminée génétiquement dans la population. Lorsque la variabilité du caractère est dû à la variation d'un seul des gènes qui le contrôlent, on parle de déterminisme monogénique. Et lorsque la variabilité du caractère est dû à plusieurs gènes ayant plusieurs allèles chacun, on parle alors de déterminisme polygénique. Des caractères comme la taille en font partie.
Un peu de vocabulaire de la génétique des populations
Panmixie: reproduction d'individus aléatoire
Hétérogamie: reproduction d'individus se ressemblant le moins possible
Homogamie: reproduction d'individus se ressemblant
Hybridation: reproduction d'individus issus de deux population distinctes dont les gènes se sont différenciés
Valeur sélective: il s'agit de la capacité d'un individu à produire une descendance atteignant l'âge de la maturité sexuelle. La valeur sélective des mâles augmente en fonction du nombre de copulations, mais ce n'est pas le cas chez la femelle.
Hétérosis: appelé aussi vigueur hybride, augmentation de la valeur sélective dans la progéniture de deux parents génétiquement différents.
Épistasie: interactions entre les gènes pour le contrôle d'un caractère.
Variance génétique: variance d'un trait suite à des différences génétiques parmi les individus d'une même population.
Isolement post-zygotique: le génotype hybride a une valeur sélective inférieure à celle du génotype de ses parents (létalité, stérilité, dégénérescence).
Isolement pré-zygotique: mécanisme intervenant avant la fécondation, et empêchant de ce fait la création d’hybrides (isolement écologique, génomique, mécanique ou comportemental).
Règle de Haldane: la stérilité et la baisse de viabilité chez les individus hybrident affectent davantage le sexe hétérogamétique (celui produisant deux sortes de gamètes, chez la plupart des mammifères il s'agit du mâle: XY).
Modèle Dobzhansky-Muller: les populations isolées accumulent progressivement des neutres ou favorables à leur environnement.
Sous-dominance: le génotype hétérozygote possède une valeur sélective inférieure à celle du génotype homozygote.
Additivité: chaque génotype correspond à un phénotype différent.