EFFET FONDATEUR: EN QUOI IL CONSISTE ET EXEMPLES - LA BIOLOGIE - 2024

L' effet fondateur, en biologie, est un phénomène qui implique l'isolement d'un petit groupe d'individus d'une population plus large. Lorsque le nombre d'individus augmente, le pool génétique peut ne pas être le reflet exact de la population qui les a engendrés.

La variation du pool de gènes par rapport à la population initiale et la diminution de la variabilité de la population conduit - dans certains cas - à une augmentation de la fréquence des allèles d'épeautre récessifs.

Source: Par Founder_effect.png: Utilisateur: Qz10derivative work: Zerodamage (Ce fichier est dérivé de: Founder effect.png:), via Wikimedia Commons

Pour cette raison, la littérature médicale contient les meilleurs exemples de l'effet fondateur, où de petites populations humaines ont colonisé de nouveaux environnements.

Lorsque ces populations ont augmenté en taille, leur patrimoine génétique est différent de la population et aussi, la proportion d'allèles délétères est significativement plus élevée. L'exemple le plus connu est celui des Amish.

Gène ou dérive génétique

La dérive génétique est un concept étroitement lié à l'effet fondateur.

Parmi les mécanismes qui donnent lieu à des changements évolutifs, nous avons la sélection naturelle et la dérive génétique. Ce dernier provoque des changements dans la fréquence des allèles dans la population par des événements fortuits.

La dérive génique se produit dans toutes les populations, mais a un effet plus marqué et agit plus rapidement dans les petites populations. Dans les grandes populations, les événements qui surviennent par hasard n'affectent pas de manière significative le pool génétique.

Ainsi, il existe deux causes ou exemples de dérive génétique: l'effet de goulot d'étranglement de la population et l'effet fondateur. Certains auteurs considèrent l'effet fondateur comme un cas particulier de goulot d'étranglement.

Exemples de dérive génétique

Cet événement se produit en raison de «l'erreur d'échantillonnage». Supposons que nous ayons un sac avec 200 haricots: 100 blancs et 100 noirs. Si je fais l'extraction de 10 grains, peut-être, par pur hasard, j'obtiens 6 blancs et 4 noirs, et pas la proportion attendue: 5 et 5. C'est ainsi que fonctionne la dérive.

Maintenant, nous pouvons extrapoler cet exemple au règne animal. Supposons que nous ayons une population de mammifères avec des individus à fourrure blanche et d'autres à fourrure noire.

Par pur hasard, seuls les cheveux noirs se reproduisent - un événement fortuit a empêché la reproduction des membres à fourrure blanche. Ce changement stochastique des fréquences alléliques est une dérive génique.

Dans la nature, elle peut survenir en raison d'une catastrophe environnementale: une avalanche a anéanti la plupart des mammifères à fourrure blanche.

Quand se produit l'effet fondateur?

L'effet fondateur se produit lorsque peu d'individus s'isolent de la «mère» ou de la population initiale et forment une nouvelle population entre eux. Les nouveaux colonisateurs peuvent être constitués d'une seule paire, ou d'une seule femelle inséminée - comme dans le cas des insectes, qui peuvent stocker le sperme.

Les populations d'animaux différents qui vivent aujourd'hui sur les îles sont les descendants de quelques colonisateurs venus sur ces territoires par dispersion aléatoire.

Si la nouvelle population croît rapidement et atteint une taille significative, la fréquence des allèles ne sera probablement pas fortement modifiée par rapport à cette population qui les a engendrés, bien que certains allèles rares (par exemple, provoquant une maladie ou un état délétère) aient été portés par le fondateurs.

Si la colonie reste petite, la dérive génétique agit en modifiant les fréquences alléliques. La petite taille de la population colonisatrice peut se traduire, dans certains cas, par une perte de variation génétique et d'hétérozygotie.

En outre, il faut tenir compte du fait que dans les petites populations, la probabilité que deux parents s'accouplent est plus grande, augmentant ainsi les niveaux de consanguinité.

Effet fondateur au laboratoire

Au milieu des années 1950, deux chercheurs, Dobzhansky et Pavlovsky, ont démontré expérimentalement l'effet fondateur. La conception consistait à démarrer des populations contrôlées de diptère Drosophila pseudoobscura.

Le genre Drosophila est le protagoniste d'un large éventail d'expériences dans les laboratoires de biologie, grâce à sa culture facile et son court temps entre les générations.

Cette population était partie d'une autre qui portait un certain réarrangement chromosomique du troisième chromosome, avec une fréquence de 50%. Ainsi, il y avait deux types de populations: certaines grandes ont commencé avec 5000 individus et d'autres avec seulement 20.

Après environ 18 générations (environ un an et demi), la fréquence moyenne de réarrangement chromosomique était de 0,3 dans les deux populations. Cependant, la gamme de variation était beaucoup plus grande dans les petites populations.

En d'autres termes, dans un premier temps, les populations à faible nombre de fondateurs sont à l'origine d'une variation considérable entre les populations en termes de fréquences de réarrangement étudiées.

Source: Par Bbski, de Wikimedia Commons

Exemple dans les populations humaines

L'effet fondateur est un phénomène qui peut s'appliquer aux populations humaines. En fait, cet événement de colonisation explique la fréquence élevée des troubles héréditaires dans de petites populations isolées.

Migrations vers les petites îles

Au début du XIXe siècle, un peu plus d'une dizaine d'individus venus d'Angleterre se sont installés sur une île située dans l'océan Atlantique. Ce groupe de personnes a commencé sa vie sur l'île, où ils se sont reproduits et ont créé une nouvelle population.

On suppose que l'un des «fondateurs» initiaux portait l'allèle récessif pour une maladie qui affecte la vision, appelée rhytinite pigmentaire.

En 1960, alors que la population avait déjà atteint un nombre beaucoup plus important de membres - 240 descendants - quatre d'entre eux souffraient de la condition susmentionnée. Cette proportion est environ 10 fois supérieure à la population qui a donné naissance aux fondateurs.

L'amish

Les Amish sont un groupe religieux qui, en plus d'être connu pour leur style de vie simple et loin du confort moderne, se distingue par une forte proportion d'allèles délétères récessifs. Au 18e siècle, un petit groupe d'individus a migré d'Allemagne vers la Suisse et de là vers les États-Unis d'Amérique.

Parmi les pathologies homozygotes très courantes chez les Amish, le nanisme et la polydactylie se distinguent - une condition où les individus naissent avec plus de cinq doigts.

On estime que 13% de la population sont porteurs de l'allèle récessif à l'origine de cette affection délétère. Des fréquences extrêmement élevées, si on les compare à la population humaine qui les a engendrées.

Source: Par Gadjoboy de flickr.com - https://www.flickr.com/photos/gadjoboy/, via Wikimedia Commons

Références

1. Audesirk, T., Audesirk, G., et Byers, BE (2004). Biologie: science et nature. Pearson Education.
2. Curtis, H., et Schnek, A. (2006). Invitation à la biologie. Panamerican Medical Ed.
3. Freeman, S. et Herron, JC (2002). Analyse évolutive. Prentice Hall.
4. Futuyma, DJ (2005). Évolution. Sinauer.
5. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC et Garrison, C. (2001). Principes intégrés de zoologie (Vol. 15). New York: McGraw-Hill.
6. Mayr, E. (1997). Évolution et diversité de la vie: essais sélectionnés. Presse universitaire de Harvard.
7. Rice, S. (2007). Encyclopédie de l'évolution. Faits au dossier.
8. Russell, P., Hertz, P. et McMillan, B. (2013). Biologie: la science dynamique. Nelson Education.
9. Soler, M. (2002). Evolution: la base de la biologie. Projet sud.