La biodiversité change en permanence : les effectifs des populations varient et leur composition génétique évolue au fil des générations. Pour étudier ces changements, on estime les effectifs par des méthodes d’échantillonnage et on compare les fréquences des allèles à un modèle mathématique de référence, celui de Hardy-Weinberg. Les écarts au modèle révèlent les forces évolutives à l’œuvre.
Une question sur ce cours ?
ULU, le tuteur d’ULUMINE, t’aide à partir de ce cours.
Objectifs
- Estimer l’effectif d’une population par capture-marquage-recapture
- Calculer des fréquences alléliques et génotypiques avec le modèle de Hardy-Weinberg
- Identifier les facteurs qui écartent une population de l’équilibre (sélection, dérive, mutations, migrations)
- Expliquer l’intérêt de préserver les populations et leur diversité génétique
1. Estimer l’effectif d’une population
On ne peut presque jamais compter tous les individus d’une population. On utilise des échantillons et des méthodes statistiques.
Capture-marquage-recapture (CMR) : On capture n₁ individus, on les marque et on les relâche. Plus tard, on capture n₂ individus, dont m sont marqués. Si les marqués se sont bien mélangés à la population, la proportion de marqués dans l’échantillon est égale à celle dans la population.
= , donc N =
Estimer une population de tritons
On marque 120 tritons. Plus tard, on en capture 150, dont 30 sont marqués.
- N = 120 × 150 ÷ 30
- N = 18 000 ÷ 30 = 600
La population compte environ 600 tritons.
2. Le modèle de Hardy-Weinberg
Considérons un gène à deux allèles A et a, de fréquences p et q dans la population (p + q = 1). Si les gamètes s’associent au hasard, les fréquences des génotypes à la génération suivante sont :
| Génotype | AA | Aa | aa |
|---|---|---|---|
| Fréquence attendue | p² | 2pq | q² |
p² + 2pq + q² = (p + q)² = 1
Équilibre de Hardy-Weinberg : Dans une population très grande, à reproduction aléatoire (panmixie), sans sélection, sans mutation et sans migration, les fréquences des allèles et des génotypes restent constantes de génération en génération.
Retrouver les fréquences
Dans une population à l’équilibre, 4 % des individus ont le génotype aa (phénotype récessif).
- q² = 0,04 donc q = 0,2
- p = 1 − 0,2 = 0,8
- Hétérozygotes : 2pq = 2 × 0,8 × 0,2 = 0,32
32 % de la population est hétérozygote (porteuse de a sans l’exprimer).
3. Les forces qui font évoluer les populations
Dans la réalité, les conditions du modèle ne sont jamais toutes réunies. Un écart entre fréquences observées et attendues révèle l’action de forces évolutives.
| Force | Effet sur les fréquences alléliques |
|---|---|
| Sélection naturelle | Les allèles qui augmentent la survie ou la reproduction dans un milieu donné deviennent plus fréquents |
| Dérive génétique | Variations aléatoires des fréquences, d’autant plus fortes que la population est petite ; un allèle peut disparaître ou se fixer par hasard |
| Mutations | Apparition de nouveaux allèles (très lentement) |
| Migrations | Arrivée ou départ d’individus, qui modifie les fréquences |
4. Préserver la biodiversité
- Les activités humaines (destruction et fragmentation des habitats, surexploitation, pollutions, espèces exotiques envahissantes, changement climatique) réduisent les effectifs des populations.
- Une petite population isolée subit une forte dérive et perd de la diversité génétique : elle s’adapte moins bien aux changements et risque davantage l’extinction.
- Les corridors écologiques (haies, passages à faune, trames vertes et bleues) reconnectent les populations et rétablissent des échanges.
- Les aires protégées et le suivi des populations (sciences participatives notamment) permettent de mesurer et d’enrayer le déclin.
À retenir
- CMR : N = n₁ × n₂ ÷ m, sous conditions (population fermée, bon mélange).
- Hardy-Weinberg : p + q = 1 et p² + 2pq + q² = 1 ; à l’équilibre, les fréquences restent constantes.
- Conditions : très grande population, panmixie, ni sélection, ni mutation, ni migration.
- Sélection, dérive (forte dans les petites populations), mutations et migrations font évoluer les fréquences.
- Fragmentation et petites populations réduisent la diversité génétique ; les corridors la préservent.
Et maintenant, à toi !
Vérifie que tu as compris avec les exercices, puis révise avec la fiche.