3,1,2/ Génétique des populations

 2/ Modélisation mathématique

video 3'51 : https://youtu.be/pPNm1RHu-fY

En 1908, le mathématicien britannique Geoffroy H. Hardy et le médecin allemand Wilhelm Weinberg proposent un modèle théorique qui prévoit "la stabilité des fréquences relatives des allèles dans les populations eucaryotes à reproduction sexuée".

Le principe de (Castle-)Hardy-Weinberg ( aussi connue comme loi d'Hardy-Weinberg, modèle d'Hardy-Weinberg, Hardy-Fleury-Weinberg ; en anglais, Hardy–Weinberg equilibrium ou HWE) est une théorie de génétique des populations, qui postule qu'au sein d'une population (idéale), il y a équilibre des fréquences allélique et génotypique d'une génération à l'autre.

L'équilibre de Hardy-Weinberg reste le modèle théorique central de la génétique des populations. La notion d'équilibre dans le modèle de Hardy-Weinberg est assujettie à différentes hypothèses.

Ces hypothèses sont les suivantes :

1. La population sur laquelle on étudie cette notion d'équilibre est panmictique. Les couples se forment au hasard (panmixie), et de même leurs gamètes se rencontrent au hasard (pangamie).

2. La population est très grande en effectif, ceci pour diminuer très fortement les variations d'échantillonnage.

3. Il ne doit y avoir dans la population, ni sélection, ni mutation, ni migration.

4. Les générations successives sont discrètes (pas de superposition de générations dans les croisements).

5. Les différents génotypes sont viables et féconds.

Dans ces conditions la diversité génétique de la population se maintien et doit tendre vers un équilibre stable de la distribution génotypique. Les relations entre fréquences génotypiques et fréquences alléliques permettent d'estimer celles-ci à partir de fréquences phénotypiques.

S'il existe deux allèles (A et a) chez un individu dont les fréquences sont p et q, la fréquence des trois génotypes possibles (AA, Aa et aa) sera respectivement de p², 2pq et q². C'est ce qu'on appelle l'équilibre de Hardy-Weinberg.

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 et de sélection). Cette stabilité théorique est connue sous le nom d’équilibre de Hardy-Weinberg.

3/ Quatre forces évolutives modifient l’équilibre théorique

migration, dérive génétique, séléction naturelle, mutations, définitions :

• Migration = changement de lieu d'un organisme provoquant l'isolement de certains génômes, donc une évolution différente et éventuellement un croisement avec une nouvelle population et dans ce cas l'apport de nouveaux gènes pour la population.

• Mutation = provoque l'apparition de nouveaux allèles par modification de gènes c'est-à-dire d'une séquence de nucléotides (bases) dans l'ADN.

• Sélection = filtre à allèles par l'intermédiaire du milieu, de la reproduction, de l'alimentation, de la prédation, ...élimination des individus (allèles) les moins adptes à survivre et se reproduire

• Dérive = modification aléatoire de la fréquence des allèles dans une population

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, dérive, etc.).

4/ sélection naturelle

video 3'38'' Pierre Gouyon : https://videos.reseau-canope.fr/corpus/selection_naturelle-HD.mp4

6 octobre : Rosaire Lourdes

Jeu Constantino /Phalène : afficher les graphiques et interpréter : https://www.pedagogie.ac-nice.fr/wp-content/uploads/sites/5/productions/phalenes/

Version web  “en ligne”

Dossier web “hors ligne”

Version exécutable (.exe) à télécharger (dézipper dans un dossier, permet de ne pas dépendre d’un navigateur)

Version “Android” pour tablettes et téléphone

Jeu Colorado University / lapins : http://phet.colorado.edu/en/simulation/natural-selection

faire la liste des facteurs influençant l’effectif de la population de lapins, de loups, de végétaux

bilan 2nde : La sélection naturelle résulte de la pression du milieu et des interactions entre les organismes. Elle conduit au fait que certains individus auront une descendance plus nombreuse que d’autres dans certaines conditions.