Les mécanismes de l'évolution
Cours · SVT (terminale), chapitre 3 · terminale, spécialité sciences de la vie et de la Terre · le début du chapitre, la suite sur Adloun
L'évolution biologique désigne la transformation, au cours des générations, des caractéristiques héréditaires des populations d'êtres vivants. Si Charles Darwin en a posé les fondements en 1859 en proposant la sélection naturelle, la théorie synthétique de l'évolution (ou néodarwinisme) a réuni, à partir des années 1930, l'apport de Darwin et celui de la génétique des populations. Comprendre l'évolution, c'est désormais comprendre comment varient, d'une génération à l'autre, les fréquences des allèles au sein d'une population.
Ce chapitre présente l'unité d'étude de l'évolution, la population, et son pool génétique. Il introduit le modèle de référence de Hardy-Weinberg, qui décrit une population théorique n'évoluant pas, puis les écarts à ce modèle. Ces écarts révèlent l'action des forces évolutives : sélection naturelle, dérive génétique, mutations et migrations. Nous verrons enfin comment ces forces peuvent conduire à l'apparition de nouvelles espèces (spéciation), quel rôle joue la sélection sexuelle, et pourquoi l'évolution constitue une véritable grille de lecture du monde vivant.
3.1 Population et pool génétique
3.1.1 La population, unité d'évolution
Un individu, au cours de sa vie, ne change pas de patrimoine génétique : il ne peut donc pas « évoluer » au sens biologique. L'évolution s'observe à l'échelle de la population et se mesure d'une génération à la suivante.
Une population est un ensemble d'individus de la même espèce, vivant dans un même territoire à un moment donné, et susceptibles de se reproduire entre eux (interféconds). Les croisements y sont, en première approximation, plus fréquents qu'avec les individus d'autres populations.
Le pool génétique (ou patrimoine génétique d'une population) est l'ensemble de tous les allèles présents, à l'ensemble des gènes, chez tous les individus de la population à un instant donné. C'est ce pool, et non chaque individu pris isolément, qui se transmet et se modifie au cours du temps.
3.1.2 Fréquences alléliques et génotypiques
La fréquence d'un allèle est la proportion de cet allèle parmi tous les allèles du même gène présents dans la population. Pour un gène diploïde possédant deux allèles et , en notant et leurs effectifs et l'effectif total de la population :
Le facteur traduit le fait que chaque individu diploïde porte deux allèles du gène.
Méthode : Calculer une fréquence allélique à partir des génotypes
On dispose souvent des effectifs des trois génotypes , et . Chaque individu apporte deux allèles ; chaque apporte un et un ; chaque apporte deux allèles . D'où :
On peut aussi passer par les fréquences génotypiques (qui somment à 1) :
Dans une population de individus, on dénombre individus , individus et individus . Le nombre total d'allèles vaut . On obtient :
3.2 Le modèle de Hardy-Weinberg
3.2.1 Un modèle de population qui n'évolue pas
En 1908, le mathématicien G. H. Hardy et le médecin W. Weinberg ont montré, indépendamment, que dans une population idéale les fréquences alléliques restent constantes de génération en génération, et que les fréquences génotypiques se déduisent simplement des fréquences alléliques. Ce modèle sert de référence : une population réelle qui s'en écarte est en train d'évoluer.
Soit un gène à deux allèles de fréquences et , avec . Dans une population idéale, les fréquences génotypiques à la génération suivante sont données par le développement de :
De plus, ces fréquences alléliques et génotypiques restent stables au fil des générations : la population est dite à l'équilibre de Hardy-Weinberg. Une telle population n'évolue pas.
