Les innovations génétiques sont-elles toujours un avantage sélectif ?
a) Les innovations qui subissent la pression sélective du milieu.
Exemple du mélanisme industriel chez la phalène du bouleau.
La phalène du bouleau (Biston betularia) est un papillon,
fréquent en Europe du Nord, qui vole la nuit et se repose le jour dans
les bouleaux. Cette espèce a été très étudiée depuis le XIXème siècle car
elle présente deux formes principales: l'une claire (typica) et l'autre
sombre ou mélanique (carbonaria) : 2 phénotypes alternatifs, dont les
fréquences ont considérablement varié dans les populations naturelles
au cours des 150 dernières années.
Au milieu du XIXème siècle, la forme typica était largement
majoritaire dans les populations anglaises. En 1848 on a capturé le
premier individu carbonaria dans la région de Manchester. La
fréquence de cette forme s'est alors accrue rapidement et les individus
mélaniques ont ensuite été observés dans les autres régions
industrielles de l'Angleterre.
On sait aujourd'hui que le déterminisme génétique de cette coloration est dû à un gène situé sur
un autosome. Il existe 2 allèles :
L'allèle carbonaria (C) responsable de la mise en place du caractère « sombre »étant dominant.
L'allèle typica (c) responsable de la mise en place du caractère « clair» étant récessif.
Phénotypes
Formes mélaniques : [sombre]
Forme claire : [claire]
Génotypes
Formes mélaniques : C // C ou C // c
Forme claire : c // c
Depuis 1848, les variations s'étant toujours produites dans le sens de l'augmentation de la
fréquence de la forme carbonaria, il ne peut s'agir d'un phénomène dû au hasard.
Une influence de l’environnement :
Dès le XIXème siècle, on remarqua une corrélation positive entre la fréquence de la forme
mélanique et la pollution industrielle. Celle-ci contribue à la disparition des lichens sur les bouleaux et
au noircissement de ces arbres. Le phénomène fut décrit sous le terme de "mélanisme industriel".
La distribution géographique des différentes formes est très suggestive: Les deux cartes
présentent la distribution des fréquences des deux formes vers 1830 et 1950.
b) Les mutations neutres participeraient aussi au mécanisme évolutif : la dérive génétique.
Nous avons pu constater que l’effet des mutations était variable en fonction de la nature de l’acide
aminé touché et de sa position dans la protéine (ex. : site actif), seules les modifications de la fonction de la
protéine vont être soumises à la pression de sélection du milieu.
Dans d'autres régions de la molécule, sans relation directe avec sa fonction, on peut constater une
grande différence d'une espèce à l'autre. De telles mutations ne modifient pas l'activité de la molécule et
ne procurent ni avantage, ni désavantage sélectif aux individus qui en héritent: on dit que ces mutations
sont neutres.
Au vu de ce que l'on a observé avec le mélanisme industriel, on pourrait penser à priori que la
fréquence d'un allèle qui ne confère aucun avantage, ni désavantage sélectif reste stable (hypothèse).
Mathématiquement l'hypothèse pourrait s'avérer exacte si l'effectif des populations était infini. En
réalité la fréquence d'un allèle sélectivement neutre évolue de façon aléatoire d'autant plus que la
population est restreinte: ce phénomène est qualifié de dérive génétique et signifie qu'une mutation
neutre peut tout aussi bien se répandre dans une population ou être éliminée.
Son évolution est indépendante des conditions environnementales: en effet ceci est étayé par le fait
que la comparaison des séquences de deux chaînes de globines, chez l'homme ou entre l'homme et une
autre espèce vivant dans un environnement différent, montre un nombre de mutations identique: elles
se sont accumulées à la même vitesse dans des milieux où les contraintes sont différentes.
Dans la dérive génétique, l'un des allèles dérive jusqu'à la fréquence 1, l'autre est perdu. La dérive
vers l'homozygotie est plus rapide dans une population petite, mais l'issue est la même.
(Cours de SVT, lycée Beaussier, France)
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