La Planète Revisitée : Expéditions Papouasie Nouvelle

La Planète Revisitée : Expéditions Papouasie Nouvelle-Guinée :: La dérive génétique illustrée à partir d’une comparaison entre populations humaines
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La Planète Revisitée : Expéditions Papouasie Nouvelle-Guinée
Comment réussir à identifier des mécanismes de l’évolution autres que la sélection
naturelle ?
Objectif de ces documents :
Montrer que le concept de dérive génétique peut expliquer des différences de
fréquences alléliques entre les haplogroupes de populations différentes (papous de
Nouvelle Guinée et autres peuples d’Asie/Océanie).
Contexte
Les illustrations suivantes visent à fournir une documentation scientifique actualisée
sur les haplogroupes du chromosome Y, qui sont utilisés pour mieux comprendre
l’histoire du peuplement de certaines régions ainsi que l’origine paternelle des
populations. En Papouasie Nouvelle Guinée, des résultats scientifiques suggèrent
l’existence d’un mécanisme de dérive génétique à l’origine de la prédominance d’un
haplogroupe particulier. Une documentation ethnologique permettra aux élèves de
faire des hypothèses sur les mécanismes de cette dérive génétique.
Définition d’un haplogroupe
Un haplogroupe est une combinaison particulière d’allèles présents sur un même
segment chromosomique. En pratique, les haplogroupes correspondent souvent à des
séquences d’ADN non codant et les différents allèles qu’ils regroupent varient d’un
individu à l’autre par la nature des bases présentes à une position donnée (SNP), ou
par le nombre de répétitions d’un motif particulier (microsatellite). Les haplogroupes
servent de marqueurs génétiques aux généticiens des populations.
Définition de la dérive génétique
La dérive génétique est, avec la sélection naturelle, une des forces majeures de
modification des fréquences alléliques dans les populations, via un échantillonnage
aléatoire des allèles transmis à chaque génération. En effet, dans une population de
taille finie, tous les individus ne laissent pas le même nombre de descendants.
Les effets de la dérive génétique sont particulièrement importants sur les populations
d’effectif limité. Sur le long terme, elle conduit à un appauvrissement de la diversité
génétique des populations, avec surreprésentation de l’un des allèles et sous-
représentation des autres.
Document 1 : Quelques éléments sur les populations papoues
Histoire de la colonisation :
La Nouvelle-Guinée est une île de l’Océanie partagée entre la république indépendante
de Papouasie-Nouvelle-Guinée et la partie occidentale, sous souveraineté
indonésienne.
Niveau lycée - 2nde avec extension possible en TS
La dérive génétique illustrée
à partir d’une comparaison
entre populations humaines
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- La dérive génétique illustrée
à partir d’une comparaison
entre populations humaines
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marines sur le milieu
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en Papouasie ?
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actuelles et mobilité des
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chez les Papous
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Deux femmes Hewa, une tribu papoue
Deux femmes Hewa, une tribu papoue, (hameau de Tatapap) avec leurs enfants à
l'intérieur d'une grande maison collective, 1998. [©Lorenzo Brutti - CREDO-CNRS]
Le peuplement en Nouvelle-Guinée est très ancien et date au moins d’il y a 45 000
ans voire plus, notamment grâce aux glaciations qui faisaient baisser le niveau de la
mer et rendaient la traversée des mers plus facile. A ce moment-là, la Nouvelle-
Guinée était reliée à l’Australie et les premiers habitants sont surement passés de l’un
à l’autre à pied. Il y a 6 000 à 5 000 ans, le niveau des eaux est remonté ce qui a eu
pour conséquence d’isoler les populations qui y vivaient.
Les Papous sont les descendants des premiers habitants de la Nouvelle-Guinée. Ce
sont des chasseurs-cueilleurs, ils maîtrisent aussi l’agriculture, l’horticulture et ont
notamment domestiqué le porc. Ils sont organisés en de très nombreux clans
possédant un territoire. Jusque récemment, les affrontements et les guerres étaient
fréquents entre les tribus avec des affrontements parfois mortels chez les hommes.
Organisation sociale :
Le mariage est souvent basé sur la virilocalité, c’est-à-dire que les hommes restent et
se marient dans le village où ils sont nés tandis que les femmes doivent quitter leur
village et aller vivre dans le village de leur mari. On a donc au sein d’un village un
apport de nouveaux allèles provenant d’autres village au niveau de la lignée
maternelle alors que c’est beaucoup plus restreint au niveau de la lignée paternelle où
il y a peu de mobilité des hommes.
D’autres part, la polygynie, le fait qu’un homme puisse avoir plusieurs femmes, était
traditionnellement acceptée dans la plupart des populations papoues. Cependant cette
pratique n’était pas accessible à tous les hommes car le mariage chez les Papous était
soumis au paiement d’une dot au clan de la mariée. La dot est souvent constituée de
porcs, de bijoux, d’armes ou d’outils agricoles ainsi que plus récemment d’argent. La
dot n’est généralement pas versée entièrement à la famille de la mariée. Les
éventuels retard ou défaut dans le paiement de la dot peuvent conduire à des conflits
entre les clans. En effet, le clan d’où est issue la mariée considère qu’il s’est privé
d’une force de travail et qu’il doit donc avoir une compensation. Si cette compensation
n’est pas versée ou de manière incomplète, le clan peut alors estimer juste de priver
le clan du mari d’une vie d’homme, lors d’affrontements. Une fois cette compensation
obtenue, le conflit s’arrête.
PRESSE
MÉCÈNES
PARTENAIRES
LA PLANÈTE REVISITÉE
MADAGASCAR 2010
MOZAMBIQUE 2009
SANTO 2006
LETTRE D'INFORMATION

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Groupe de jeunes hommes Hewa
Groupe de jeunes hommes Hewa (hameau de Tatapap) au petit matin autour du feu,
1998 [©Lorenzo Brutti - CREDO-CNRS]
Carte de répartition
Carte de répartition des fréquences alléliques des différents haplogroupes du
chromosome Y en Nouvelle Guinée, Polynésie et Asie. (Kayser et al, 2003)
Document 2 : Carte de répartition des fréquences alléliques des différents
haplogroupes du chromosome Y en Nouvelle Guinée, Polynésie et Asie.
(Kayser et al, 2003)
Chaque secteur coloré correspond à un haplogroupe du chromosome Y et la surface
du secteur est proportionnelle à sa fréquence au sein de la population. Cet
haplogroupe est un regroupement de différents marqueurs sur le chromosome Y qui
existe sous différents allèles. Ces marqueurs ont été choisis car ils se trouvent sur la
partie non recombinante du chromosome Y et sont peu influencés par la sélection
naturelle car ils se situent dans des régions non codantes de l’ADN.
L’échantillonnage pour les populations de Nouvelle Guinée a été effectué en 1996. Les
autres échantillons proviennent des années 90. Les personnes incluses dans
l’échantillonnage sont natives de la région et leurs ascendants le sont aussi sur
minimum 2 générations.
Les disques entourés en rouge (WNH et WNL) représentent le regroupement
d’échantillonnage provenant de plusieurs populations (points bleus) papous.
WNH = West New Guinea Highland pour les populations vivant dans les régions
montagneuses.
WNL = West New Guinea Land coast pour les populations vivant dans les plaines.
Observations :
Dans les différentes populations, on retrouve généralement plusieurs haplogroupes Y à
des fréquences variables avec parfois un haplogroupe Y majoritaire et généralement 5
à 6 haplogroupes Y différents.
Chez les papous de Nouvelle Guinée, on ne retrouve qu’un haplogroupe Y majoritaire
nommé « M » (rouge) présent dans au moins ¾ de la population, ainsi que 2 à 4
autres haplogroupes Y très minoritaires. On peut voir que les populations vivant dans
les régions montagneuses (WNH) ont une diversité d’haplogroupes Y encore plus
faible.
Analyse :
On observe que la diversité des haplogroupes chez les papous est plus faible que chez
les autres populations de la région. Les populations papoues devaient donc
vraisemblablement posséder une diversité proche de celle des populations alentours,
qu’elles ont ensuite perdue : c’est l’hypothèse la plus parcimonieuse.
Les haplogroupes sont définis sur des régions non codantes : la sélection naturelle
n’affecte donc vraisemblablement pas leur fréquence. Un effet de la dérive génétique
devient donc l’hypothèse la plus probable.

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Arbre phylogénétique des haplogroupes du chromosome Y
Document 3 : Arbre phylogénétique des haplogroupes du chromosome Y.
Cet arbre phylogénétique est un arbre moléculaire qui retrace les relations de parenté
entre les différents variants des haplogroupes du chromosome Y. Chaque lettre
représente un haplogroupe différent.
Pour construire un arbre phylogénétique moléculaire, la méthode est similaire à celle
basée sur la comparaison de caractères morphologiques sauf qu’ici, le caractère
considéré est la séquence ADN des différents allèles. Plus le pourcentage de
similitudes entre séquences est proche et plus les haplogroupes sont apparentés.
Schématisation d’un phénomène de goulot d’étranglement
Observations :
On constate que tous les haplogroupes sont reliés par un nœud unique « en haut » de
l’arbre.
Analyse :
Les haplogroupes du chromosome Y dérivent tous d’un haplogroupe ancestral virtuel,
figuré au nœud le plus basal (rouge). Chaque nœud représente un ancêtre commun.
Par exemple, R1a et R1b ont un ancêtre commun (bleu) récent mais ils possèdent
aussi un ancêtre commun plus éloigné avec R, Q et P (vert).
En savoir plus sur la lecture des arbres phylogénétiques : http://plateforme-
depf.mnhn.fr/mod/resource/view.php?id=352
Discussion autour des documents :
En utilisant les éléments du document 1 sur la population papoue et le document 2, on
peut amener les élèves à formuler des hypothèses pouvant expliquer la diversité
réduite actuelle des haplogroupes du chromosome Y dans la population papoue :
Migration : L’historique des migrations (document1) peut permettre de déduire
qu’une population restreinte est arrivée en Nouvelle-Guinée et s’est retrouvée isolée :
on est alors en présence d’un goulot d’étranglement :

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Suite à un événement quelconque (maladie, guerre… mais aussi une migration)
l’effectif de la population diminue et sa diversité génétique se modifie de façon
aléatoire (les différents allèles sont ici représentés par des couleurs différentes). Ce
phénomène est connu sous le nom de goulot d’étranglement.
Ce goulot d’étranglement conduit à la formation d’une population réduite sur laquelle
la dérive génétique sera donc plus importante.
Isolement des populations : Les populations papoues sont divisées en de nombreux
clans qui vivent plutôt isolés les uns des autres (document 1). On a donc de petites
populations à l’habitat fragmenté.
En effet dans de petites populations, si tous les individus ne se reproduisent pas ou
n’ont pas le même succès reproducteur, le déséquilibre dans la variabilité des allèles
transmis va être accentué par rapport à une plus grosse population où le nombre
d’individus va normaliser ces variations. Il s’agit donc ici de faire comprendre aux
élèves que dans les petites populations, la dérive génétique a plus d’impact. (Lien
possible avec l’exploitation d’un logiciel de simulation du type :
http://darwin.eeb.uconn.edu/simulations/drift.html où on peut faire varier la taille de
la population et montrer ainsi son influence sur l’évolution de la fréquence d’un allèle
au cours des générations successives)
Organisation sociale de la population papoue : La virilocalité chez les papous
explique qu’on n’observe peu de mouvements parmi les reproducteurs hommes : ils
ne quittent pas leur village et se marient en son sein. Dans une population, on a donc
peu d’apports de nouveaux allèles au niveau des haplogroupes du chromosome Y, ce
qui joue sur la diminution de diversité de ces haplogroupes au cours des générations
successives.
De plus, ces sociétés sont fréquemment polygynes et le mariage est assujetti au
paiement d’une dot à la famille de la mariée. Ainsi on a un biais dans la transmission
des allèles paternels car certains hommes peuvent avoir plusieurs femmes et donc
multiplier la transmission de leurs allèles tandis que d’autres n’en ont qu’une, voire
aucune, ce qui occasionne une différence de succès reproducteur et accélère la dérive
génétique.
Il est important d’insister sur le fait que les différents allèles de l’haplogroupe Y ne
confèrent aucun avantage sélectif (cf définition d’un haplogroupe) et que les variations
de fréquences alléliques ne peuvent donc a priori pas être expliquées par de la
sélection naturelle mais plutôt par un processus aléatoire tel que la dérive génétique.
La perte de variabilité des haplogroupes du chromosome Y observée dans les
populations papoues par rapport aux populations limitrophes s’explique donc
probablement par la dérive génétique. Il est raisonnable de penser qu’une
combinaison des trois hypothèses énoncées est à l’origine de l’accélération de la
dérive génétique.
Pour aller plus loin
Document 4 (niveau TS) :
Prérequis : la méiose doit être un phénomène connu des élèves
Adapté de (Cabrol, 2006)
Sur le schéma suivant, les régions PAR1 (bleue) et PAR2 (rose) sont deux régions
d’homologues entre le chromosome X et Y et qui sont appariées (et donc susceptibles
de recombiner) lors de la méïose. Les régions en noir sont des zones où se situent
des gènes transcrits (euchromatine) alors que les régions en blanc sont des zones où
l’ADN n’est pas codant (hétérochromatine). Le trait vert représente la zone où sont
choisis les marqueurs permettant de définir les haplogroupes (surtout dans
l’hétérochromatine).
Pourquoi l’haplogroupe du chromosome Y est un bon marqueur de génétique des
populations ?