4éme chapitre : Evolution et génétique

4éme chapitre : Evolution et génétique
 Apparition d’espèces nouvelles à partir d’espèces existences.
 Les espèces nouvelles possèdent des phénotypes déterminés par des
innovations génétiques : allèles ou gènes nouveaux.
 Transmission des cellules germinales.
 Innovation génétique : favorable, défavorable, neutre.
 Populations diffèrent par les allèles des gènes et leurs fréquences.
1. Propagation des innovations génétiques par sélection naturelle
La théorie de l’évolution a été énoncée en 1859 par Charles Darwin (on ne
connaissait rien sur l’existence de l’ADN), d’après cette théorie tous les
individus d’une population n’ont pas les mêmes capacités pour faire face aux
contraintes de l’environnement ; et les individus qui ont des caractères
avantageux dans des conditions
 Ex : les phalènes du Bouleau (Tp n°9)
Les papillons porteurs de l’allèle muté, responsable de l’allèle couleur sombre,
échappent aux prédateurs dans les régions polluées, leur phénotype est mieux
adapté et la fréquence de l’allèle muté augmente dans la population et peut
devenir majoritaire. On dit que l’allèle nouveau donne un avantage sélectif aux
individus qui le portent.
Ex : la drépanocytose
Dans ce cas un allèle peut être soumis à plusieurs contraintes sélectives
simultanées ; l’allèle βS est désavantageux à l’état homozygote ; il est
avantageux pour les hétérozygotes dans les régions ou sévit le paludisme. Un
allèle défavorable dans certaines conditions peut devenir favorable si les
conditions du milieu changent, la fréquence de l’allèle βS diminue rapidement
dans les populations déplacées dans un pays où le paludisme est inconnu.
Cls : La sélection naturelle favorise à chaque génération, les individus les mieux
adaptés aux conditions du milieu, on dit que la sélection naturelle est un
phénomène orienté, contrairement à l’apparition des innovations génétiques qui
est un phénomène aléatoire.
2. Evolution par mutations neutres
Une mutation neutre n’apporte ni avantage, ni désavantage à l’individu qui la
porte, pourtant on observe que certaines mutations neutres se répandent dans
une population et parfois deviennent majoritaires, alors qu’elles disparaissent
dans d’autres populations.
2.1 Doc 2p133
Allèle O des groupes sanguins : La répartition de l’allèle est très différente selon
les populations humaines mais il n’y a aucun argument pour dire qu’il y a eu
sélection naturelle, on appelle dérive génétique l’évolution aléatoire de la
fréquence d’un allèle.
2.2 Doc 3b p.133
a) Pour une protéine donnée, le taux de remplacement d’un acide aminé en
fonction du temps évolue de façon linéaire, c’est un argument pour dire que dans
ce cas les facteurs du milieu n’ont pas d’influence sélective.
On peut dire que ces mutations neutres accompagnent l’évolution mais n’exerce
pas des pressions sélectives.
b) L’étude de la vitesse d’évolution des protéines suggère que les parties
biologiquement actives évoluent plus lentement qu’une région sans rôle biologique.
On peut penser que les mutations qui affectent les sites fonctionnels sont
éliminées par la sélection naturelle. Plus la séquence d’une protéine est
importante pour la réalisation de sa fonction, plus une mutation qui affecte cette
fonction peut diminuer l’avantage sélectif de l’individu qui la porte. Cette
mutation ne sera pas transmise et disparaîtra de la population.
3. Evolution par mutation des gènes du développement
Etude du doc2
3.1 Rôles des gènes de développement
Ils imposent la chronologie de la mise en place des organes et la spécificité des
différentes parties de l’organisme.
3.2 Conséquences des mutations
a)Conséquences sur la chronologie du développement
Au cours du développement embryonnaire les étapes se succèdent dans un ordre
précis, la durée de cette étape est en partie déterminée génétiquement. Des
mutations sur des gènes du développement peuvent modifier :
 La vitesse, en la ralentissant (certaines parties du corps restent bloquées
à des stades embryonnaires précoces) ou en l’accélérant.
 La durée du développement, en l’allongeant, ou en la raccourcissant.
On appelle hétérochronies, les modifications de la vitesse et de la durée du
développement embryonnaire.
b) Conséquences sur la régionalisation du corps
Une augmentation de l’activité du gène peut conduire à un gain de fonction (ex :
développement d’une paire de pattes à la place d’une paire d’antennes chez la
drosophile) ou une diminution plus ou moins complète de l’activité du gène peut
entraîner la perte d’une fonction. Dans tous les cas il s’agit de mutations, de
faibles amplitudes, au niveau de l’ADN et pourtant elles font apparaître des
individus dont le phénotype est considérablement modifié.
3.3 Apparition des caractères spécifiques de la lignée Humaine
Cf.doc3 + correction
Les mutations des gènes du développement, si elles ne sont ni létales, ni
éliminées par sélection naturelle, peuvent avoir des conséquences phénotypiques
très importantes. On peut penser qu’elles sont responsables de ruptures
évolutives brutales, et quelles sont impliquées dans l’évolution des espèces. Nous
avons vu trois théories de l’évolution :
 Théorie par sélection naturelle
 Neutraliste3par mutation du gène de développement
Elles semblent être complémentaires pour rendre compte de l’ensemble de
l’évolution des espèces.