- Diversité génétique
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La diversité génétique est une caractéristique décrivant le degré de variétés des gènes au sein d'une même espèce, correspondant au nombre total de caractéristiques génétiques dans la constitution génétique de l'espèce (voire de la sous-espèce).
Elle décrit le niveau de la diversité intraspécifique.
Elle se distingue de la variabilité génétique, qui décrit au sein d'un même patrimoine génétique, la tendance à varier des caractéristiques génétiques de l’espèce.
C'est un des aspects majeurs de la biodiversité, sur la planète, comme au sein des écosystèmes et des populations.Une étude menée en 2007 par la National Science Foundation américaine a révélé que la diversité génétique et la biodiversité sont fortement interdépendantes et que la diversité au sein d'une espèce est nécessaires pour maintenir la diversité des espèces, et vice-versa. Selon le chercheur principal de l'étude, le Dr Richard Lankau, «Si un seul type est retiré du système, le cycle peut briser, et la communauté devient dominé par une seule espèce." [1]. L'appauvrissement de la diversité génétique - tout comme la perte d'espèces, conduit à une perte générale de diversité biologique et à une plus grande vulnérabilité (moindre résilience écologique) des écosystèmes.
Mesurer précisément le degré d'interdépendance entre la « diversité génétique » et la « diversité biologique » reste délicat notamment chez les plantes ou chez certains microorganismes ou animaux primitifs capables de naturellement se cloner[2], mais ce travail commence à être fait, par exemple au sein d'espèces prairiales[3].
Sommaire
Corpus théoriques
L'étude de la diversité génétique s'inscrit dans le champ académique de l'écologie et plus particulièrement de la génétique des populations, lequel comprend plusieurs hypothèses et théories concernant la diversité génétique et l'importance des mutations ponctuelles du génome individuel, dont (de manière simplificatrice) :
- La théorie neutraliste de l'évolution, émise par Motoo Kimura, à partir de la fin des années 1960, postule que le niveau de l'évolution moléculaire explique l'évolution, par des successions de mutations retenues notamment produites par une dérive aléatoire, proposant que la diversité spécifique soit en grande parti le résultat de l'accumulation de substitutions « neutres » ne changeant pas l'adaptabilité de l'organisme à son milieu de vie.
- la sélection négative qui passe par l’élimination des allèles délétères ou défavorables (désadaptation) aux individus qui les portent (via la mortalité à la naisssance, prénatale, ou post natale, et via une prédation accrue...)
- la sélection par la diversification postulant notamment que deux sous-populations d'une espèce vivant dans des environnements différents peuvent développer différents allèles à un locus particulier. Cela peut se produire, par exemple, si une espèce a une large gamme par rapport à la mobilité des individus en son sein.
- la sélection fréquence-dépendante[4] (Frequency-dependent selection) est le terme donné à un processus évolutif où l'aptitude d'un phénotype à persister dans le temps dépend de sa fréquence par rapport à d'autres phénotypes dans une population donnée. On parle de sélection fréquence-dépendante positive quand l'avantage sélectif est liée à une fréquence accrue et de sélection fréquence-dépendante négative quand l'avangage sélectif dépend de la rareté de l'allèle (du phénotype) au sein d'une population. Ce type d'interactions joue un rôle important dans équilibres prédateurs-proies, le parasitisme, certaines symbioses ou la concurrence inter-individus ou entre les génotypes au sein des espèces (généralement compétitifs ou plus symbiotique). Ce type de sélection conduit à des équilibres complexes, polymorphe qui résultent d'interactions entre les génotypes au sein d'une même espèces, de la même manière qu'au sein de systèmes multi-espèces où les équilibres nécessitent des interactions entre espèces en compétition (par exemple, où les paramètres des équations de la compétition dites Équations de Lotka-Volterra sont non-nuls) ou en symbioses ;
- la sélection disruptive ;
- le cas particulier des espèces invasives suite à l'introduction hors de leur milieu d'origine dans un habitat qui leur convient et où elles ne trouvent pas de prédateurs ou compétiteurs adaptés à leurs stratégies de colonisation du milieu.
- etc.
On a récemment montré que - contrairement à ce qu’on la longtemps cru - la copie de l'ADN par l'ARN n’est pas fidèle, ce qui constitue un nouveau « niveau » de diversité génétique. Ceci éloigne encore la diversité génétique du « tout ADN » qui a fait suite à la découverte de l'ADN.
Des « erreurs » de copies sont ainsi détectées en nombre significatif sur l’ARN transcrit de cellules de globule blanc, de peau ou de cerveau ; tant chez l’enfant que l’adulte, et toujours avec le même remplacement, ce qui laisse penser que ces différences ont une fonction.
À titre d’exemple, dans un lymphocyte B, à partir d’échantillons pris chez 27 personnes différentes, plus de 10 000 sites présentaient des nucléotides différents de ce qu'ils « auraient dû être » si la copie avait été fidèle, soit une erreur (ou plus) par gène transcrit, sur 40 % des gènes traduits[5].Au niveau du phénotype la diversité génétique se traduit par une diversité des phénotypes, comme par exemple des couleurs de peaux très variées chez les humains.
Utilité
La diversité génétique est l'un des moyen pour les populations d'organismes vivant de s'adapter à des environnements changeants.
Avec plus de variation, la probabilité que certains individus au sein d'une population possède des variations d'allèles plus adaptées à l'environnement augmente. Ces individus sont plus susceptibles de survivre et produire une progéniture porteuse de cet allèle "favorisant"[6], que ce soit dans des systèmes symbiotiques, ou en évoluant de manière parallèles dans des niches écologiques différentes ou identiques (en concurrence dans ce dernier cas) ou dans des systèmes de type prédateur-proie.Mesure de la diversité génétique
Plusieurs façons de mesurer la diversité génétique existent.
En génétique des populations
Cette diversité sera d'autant plus grande si :
- Le nombre d'allèles par gène est grand (c'est le polymorphisme) ;
- Les fréquences de chaque allèle seront proches l'une de l'autre : il n'y a pas un allèle majoritaire ;
- Les fréquences des individus hétérozygotes et homozygotes seront équilibrées (voir équilibre de Hardy-Weinberg).
Facteurs augmentant la diversité génétique
Cette diversité génétique est favorisée par :
- les phénomènes de recombinaison génétique ;
- les mutations génétiques ;
- une sélection naturelle diversifiante, due à des conditions de vie variées (comme par exemple les diverses sélections artificielles du chou commun, ou chez les chiens).
Facteurs diminuant la diversité génétique
Diverses causes anciennes (goulot d'étranglement génétique ou les causes contemporaines de perte de diversité génétique des animaux ont été identifiées et étudiés, dont des causes socioéconomiques et de rentabilité de court-terme [7],[8]. L'agriculture, la sélection animale et la sylviculture contemporaine sont de nouvelles sources d'appauvrissement de la diversité génétique, qui pourrait s'aggraver avec la diffusion du clonage.
- La dérive génétique amplifiée par une diminution de la taille d'une population (goulots d’étranglement des populations) ;
- L'endogamie est un autre facteur d'appauvrissement. Elle peut être aggravée par le morcellement des habitats naturels et la fragmentation écologique des paysages (contre laquelle la Trame verte et bleue est proposée en France) ;
- La sélection naturelle peut elle-même y contribuer quand les conditions environnementales éliminent des groupes important de génotypes ou d'allèles moins adaptés à cet environnement.
Voir aussi
Articles connexes
Liens externes
- (fr)
Bibliographie
Références
- Présentation publiée : 2007-09-26 d'une étude sur les liens entre perte de diversité génétique et perte de biodiversité ; Richard A. Lankau et Sharon Y. Strauss, Mutual feedbacks maintain both genetic and species diversity in a plant community, publié 2007-09-14 dans le journal Science ;Vol. 317 no. 5844 pp. 1561-1563. DOI: 10.1126/science.1147455 (Résumé)
- Hans Jacquemyn, Rein Brys, Olivier Honnay, Martin Hermy, Isabel Roldán-Ruiz, Sexual reproduction, clonal diversity and genetic differentiation in patchily distributed populations of the temperate forest herb Paris quadrifolia (Trilliaceae) Oecologia, Vol. 147, No. 3. (2006), pp. 434-444. (Résumé et étude, en anglais)
- Fine-scale community and genetic structure are tightly linked in species-rich grasslands Phil Trans R Soc B 12 May 2011: 1346-1357 (Résumé)
- Page CNRS sur les recherches sur la sélection naturelle, consultée 2011-08-04
- Brève d’Actualité Pour la science, n° 405, Juillet 2011, page 7 (d’après M. Li et al., Science, Article mis en ligne le 19 mai 2011)
- National Biological Information Infrastructure". Introduction to Genetic Diversity. U.S. Geological Survey. Retrieved 3/1/2011.
- Groom, M.J., Meffe, G.K. and Carroll, C.R. (2006) Principles of Conservation Biology (3rd ed.). Sunderland, MA: Sinauer Associates. http://www.sinauer.com/groom/ Website avec informations complémentaires]
- [w:en:Clem_Tisdell|Tisdell], C. (2003). "Socioeconomic causes of loss of animal genetic diversity: analysis and assessment". Ecological Economics 45 (3): 365–376. doi:10.1016/S0921-8009(03)00091-0 (Résumé, en anglais)
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