Cours 11 - Génétique Flashcards
Une grande partie de la capacité d’un individu à survivre, à croître et à se reproduire dans des conditions biotiques
et abiotiques données dépend de la pertinence des caractéristiques morphologiques, anatomiques, physiologiques et comportementales produites suite à..?
L’expression de ses gènes
- Une grande partie de la capacité d’un individu à survivre, croître et se reproduire dépend de sa ____.
- Mais une autre partie provient de ..?
-Génétique
-L’expérience et de
l’apprentissage, de la stochasticité des événements et de la plasticité phénotypique
Gène définition
Unité d’information responsable de la
production d’une caractéristique d’un individu (au sens Mendélien du terme)
Le gène à exprimer est souvent formé de plusieurs ___-____ d’___.
Sous-unités d’information
Comment sont inscrites les sous-unités?
Inscrites dans un chromosome de façon discontinue (unité codante et non codante ; le gène est alors un cistron)
Chaque unité ou sous-unité d’information est inscrite dans des ..? Qui forment quoi?
Chaînes d’acides désoxyribonucléiques (ADN)
Qui forment les chromosomes
La plupart des poissons possèdent _ ensembles de
chromosomes par cellule somatique
2 (diploïdie, 2n)
Les gamètes de ces poissons sont ____
Haploïdes (1n)
Certaines espèces, naturelles ou artificielles, possèdent _ ensembles de chromosomes
4 (tétraploïdie, 4n)
Le nombre de chromosomes par ensemble (N) varie
selon les espèces entre ____
9 et 52
Quelles caractéristiques des chromosomes permettent d’établir des relations phylogénétiques entre les espèces?
Le nombre, la morphologie et la forme des chromosomes.
L’information génétique la plus précise est celle de __
L’ADN
L’ADN est structuré comme une échelle spiralée, c’est-à-dire?
Les côtés de cette échelle sont des sucres
désoxyriboses et des groupements phosphates en alternance
Les barres de l’échelle sont constitués de 4 paires de bases, lesquelles?
Adénine, guanine, thymine et cytosine
Quelles paires de base sont reliées ensemble?
A-T
C-G
La séquence des paires de bases de l’ADN détermine l’________ ______
Information génétique
Locus définition
La section spécifique d’un chromosome qui contient une séquence de bases qui correspond à une unité ou sous-unité d’information est un locus
Chaque locus ne peut contenir qu’une seule unité ou ___-___ d’information à la fois
Sous-unité
Un même locus examiné sur 2 chromosomes
homologues (chez un poisson diploïde) ou chez
plusieurs individus peut contenir différentes formes
(des séquences différentes des bases). Vrai ou faux?
Ben ouer, allèles différents
Hétérozygote caractéristiques?
• Les deux chromosomes homologues d’un individu ne portent pas exactement la même information à un
locus donné
• Allèles différents du gène au même locus sur chaque chromosome
Homozygote caractéristiques?
- Les deux chromosomes homologues d’un individu portent exactement la même information à un locus donné
- Allèles identiques du gène au même locus sur chaque chromosome
Génotype vs phénotype
Génotype: Ensemble des gènes d’un individu
Phénotype: Ensemble des caractéristiques morphologiques, anatomiques, physiologiques et comportementales d’un individu
Le succès reproducteur ou le fitness caractéristiques (3)?
• Se mesure par la participation relative de l’individu à la prochaine génération
• Est un attribut typiquement individuel : dicté en grande partie par l’information exprimée par les gènes
• Est un attribut relatif : un même individu peut être très «pertinent» dans un ensemble donné de conditions environnementales, mais très désavantagé sous
d’autres conditions
La durée de vie d’une espèce ou d’une population est généralement plus ou moins étendue que celle d’un individu?
Plus.
Les espèces ou les populations doivent faire face à une plus ___ gamme de conditions environnementales
Grande
Ainsi, la capacité à survivre et à se perpétuer dans le
temps d’une espèce ou d’une population, malgré des conditions environnementales variables, dépend de :
• La pertinence des individus qui la composent
• La variabilité génotypique et phénotypique entre les
individus
La variabilité génotypique peut faire en sorte que..?
Peu importe les conditions environnementales, certains
individus réussiront presque toujours à survivre et à
perpétuer l’espèce ou la population
Les chromosomes de chaque individu (génome) ne portent donc qu’une partie de l’ensemble des gènes disponibles à ..?
Une population (bagage génétique)
Les poissons constituent la plus importante source
alimentaire animale au monde. Vrai ou faux?
Vrai
La plupart des poissons proviennent de populations naturelles
(FAO, Nations Unies). Vrai ou faux?
Vrai
Les engins de pêche sont sélectifs, ce qui veut dire (par rapport à la génétique?
Ils recueillent une
portion spécifique de la variabilité phénotypique d’une population
La pêche recueille donc aussi une partie spécifique de la ___ génotypique des populations
Variabilité
L’exploitation massive et continue des stocks de poissons peut donc avoir 2 effets, lesquels?
- Retirer certains gènes de la population et par
conséquent diminuer la variabilité génotypique et
phénotypique qui permettent aux populations de se perpétuer dans le temps - Éliminer des sous-populations de faibles
abondances qui se trouvent, au moment de la pêche, en sympatrie avec une autre sous-population plus abondante
Le 2e effet de l’exploitation massive (éliminer des sous-populations de faibles abondances), peut s’expliquer comment ? (2)
-Les sous-populations peuvent différer à plusieurs niveaux:
–> Taux de fécondité ou de croissance, âge ou taille d’atteinte de la maturité, comportement (temps ou sites de frai, patron ou timing de migrations de reproduction ou de
nutrition), performance physiologique (température
optimale)
-Lorsque les conditions environnementales changent, une population peut survivre parce qu’une sous-population devient dominante alors qu’une autre devient minoritaire
L’effet protecteur de la variabilité génétique ne provient pas juste de la variabilité des individus mais de..?
La présence de sous-populations dans la population
Il est donc nécessaire de gérer les populations de poissons sur quelles bases?
Leur distribution et leur identité génétique
Quelles sont les problématiques de la génétique des poissons?
- La pêche sélective
- L’ensemencement massif
Les ensemencements massifs de poissons de pisciculture impliquent des changements au niveau de la composition
Phénotypique et génotypique des populations naturelles
Les objectifs de la pisciculture et des ensemencements sont de koi
Améliorer les stocks de poissons en favorisant les traits phénotypiques et les gènes associés à la production (particulièrement la croissance)
Les ensemencements massifs impliquent des
changements dans la même direction que ceux causés par l’exploitation des populations naturelles, c’-à-d?
Diminution de la variabilité génotypique des populations naturelles
Les ensemencements peuvent avoir 2 conséquences, lesquelles? (+ expliquer)
- Augmenter la compétition intra-spécifique au désavantage des poissons sauvages –> La production de poissons de pisciculture qui auront tendance à être plus gros que les poissons
naturels offre un avantage compétitif aux poissons
issus des piscicultures - Faire entrer dans la population naturelle des gènes avantageux en pisciculture mais néfastes pour les populations naturelles
–> Les poissons bons pour la croissance mais faibles
pour résister à la prédation ou aux infections dans les
milieux naturels
Quel devrait être l’objectif principal de la génétique des populations de poissons?
De préserver la variabilité génétique des populations sauvages.
L’objectif de la génétique des poissons pratiquée dans une perspective de pisciculture (et souvent d’ensemencement) sont _____ avec l’objectif adopté pour les populations naturelles, pk?
Incompatibles
On ne peut à la fois sauvegarder la variabilité génétique et favoriser un trait phénotypique particulier
Les implications pratiques et conceptuelles de la
génétique des poissons sont encore au stade
d’hypothèses. La vérification de ces hypothèses demande des
réponses au niveau..? (3)
- De la relation entre le génotype et le phénotype des poissons
- Des caractéristiques génétiques des populations
- De la différence inter-population des caractéristiques génétiques
À l’intérieur d’une même espèce, une caractéristique ne peut prendre qu’une valeur. Vrai ou faux?
Faux. À l’intérieur d’une même espèce, une caractéristique
phénotypique peut prendre plusieurs valeurs
Pour chaque caractéristique, on peut calculer une valeur
moyenne et une ___
Variance
Quelle est l’équation qui décrit que plusieurs caractéristiques sont influencées par la composition génotypique et par l’environnement?
V t = V g + V e
où
Vt : variance totale d’une caractéristique
Vg : variance causée par des variations
génotypiques (tous les individus n’ayant pas le
même génome)
Ve : variance causée par des variations
environnementales (tous les individus n’ayant pas
été soumis exactement aux mêmes conditions
environnementales ; plasticité, épigénétique)
Cette équation est plus simple que celle utilisée par les “vrais” généticiens, pk?
Exclusion de :
• Covariance environnement x génotype
• interaction environnement x génotype
• conséquences de la dominance
Pour certaines caractéristiques dont la taille à un âge donné la variance _____ domine
Environnementale (Ve > Vg)
Ex de la variance environnementale qui domine?
Croissance des perchaudes :
• Boisclair et Leggett (1989) observent que la croissance des perchaudes varie par un facteur d’environ 2 entre les populations naturelles de différents lacs
• Les perchaudes I+ capturées dans les deux lacs les plus différents en terme de croissance ont eu des taux de croissance identiques lorsqu’élevées en laboratoire dans des conditions identiques (Heath, D. et D. Roff)
Les exemples de la variance environnementale qui domine confirme l’importance de..? (2)
- La composante environnementale
- Le haut niveau de plasticité de la croissance des poissons (peu héritable)
Pour d’autres traits, dont les patrons de couleur chez les guppy, la composante ___ domine largement
Génétique
Ve «_space;Vg –> Le trait est génétiquement canalisé
Comment on définit l’héritabilité (au sens large du terme)?
H^2 = Vg / Vt
Comme la fraction de la variance totale d’une caractéristique représentée par la composante génétique (entre 0 et 1) :
L’héritabilité au sens large du terme est fonctionnellement remplacée par?
L’héritabilité au sens étroit du terme h^2. Varie aussi entre 0 et 1
L’héritabilité peut être estimée selon 3 méthodes, lesquelles?
- La méthode de corrélation
- La méthode de la pente
- La méthode de la différentielle de sélection
En quoi consiste la méthode de corrélation?
h^2 est le coefficient de corrélation entre :
• J : mesure d’une caractéristique A chez les jeunes
• P : mesure d’une caractéristique A chez leurs parents
42
Si J et P sont très corrélés –> 1
Si J et p ne sont pas corrélés –> 0
En quoi consiste la méthode de la pente?
h^2 est la pente de la relation entre «J» et «P»
Quelle est l’équation de la méthode de la différentielle de sélection?
h^2 = ΔJ / ΔP
où ΔJ est la différence entre la moyenne de la
caractéristique des jeunes des parents sélectionnés et celle de tous les jeunes
ΔP est la différence entre la moyenne d’une
caractéristique des parents sélectionnés pour la
reproduction et la moyenne de cette
caractéristique pour tous les parents (la
différentielle de sélection)
Dans l’héritabilité au sens étroit, une grande valeur de h^2 = ?
Caractéristique hautement héritable
Les mesures d’héritabilité varient entre les ____
et les ___
Caractères
Espèces
Pour les caractères étudiés à date, les mesures d’héritabilité des poissons sont plus __ que celles d’autres organismes
Petites
Le fait que l’héritabilité des poissons est plus faible suggère que..?
Les caractéristiques
morphométriques des poissons sont très plastiques et peu fiables en taxonomie
Ricker note que de 1920 à 1980..?
- la taille moyenne des saumons chinook (Oncorhyncus tshawytscha) a diminué de 50 % (de 7 kg à 3,5 kg)
- l’âge à la maturité a diminué de 2 ans (de 6 à 4 ans)
Quelle est la cause de ces diminutions?
La pêche sélective et intense de ces saumons
Ryman et Utter (1987) rapportent qu’à cause des prises sélectives des plus gros saumons atlantique (Salmo salar) en mer, la fréquence des ___ augmente
Jacks
Chez certaines populations, de saumons, la majorité des mâles ne sont plus ____
Anadromes - Ils restent en eau douce
Il est utile, pour des fins de gestion, de savoir si on peut espérer la _____ des plus gros poissons
Réapparition
L’interprétation génétique d’événements tels que ceux
rapportés par Ricker, Ryman et Utter demande la
caractérisation de ..?
La structure génétique des populations
La variabilité génétique est généralement quantifiée à
l’aide d’un coefficient de…?
Consanguinité “F” variant de 0 et 1
Avec le coefficient de consanguinité, 0 = ? et 1 = ?
0 indique que la population ne comprend pas
d’homozygotes par descendance
–> La variabilité génétique est jugée maximale
1 indique que tous les loci de la population sont
homozygotes par descendance
–> La variabilité est jugée minimale
Homozygotes par descendance définition?
Les deux loci portent
des séquences de bases obtenues d’un même ancêtre
La taille des populations et le mode de reproduction
peuvent influencer la variabilité génétique, quel est le cas le plus drastique?
La seule façon de se reproduire est par autofertilisation
reproduction bisexuelle monoïque, 2 sexes, 1 individu
Chaque allèle a donc une probabilité de __ de se recombiner avec lui-même durant l’autofertilisation
0.5
Si tous les individus d’une population sont dans une situation similaire, le coefficient de consanguinité dans cette situation sera de __
0.5 (la moitié des loci de la prochaine génération seront homozygotes par descendance)
En contraste, si au départ les individus sont complètement homozygotes, à la méiose ces individus produiront un seul type d’allèle pour chaque __ et le coefficient de consanguinité sera de _ pour la prochaine génération
Locus
1
Selon ces exemples extrêmes (autofertilisation), on déduit que..? (2)
• Le coefficient de consanguinité minimal de la génération suivante est 0,5
• Dans les conditions où les parents sont déjà à 100 %
homozygotes par descendance, un autre 0,5
s’ajoute au coefficient de consanguinité de la
génération suivante
Équations de F sachant cela?
F 1 = 0,5 +(0,5 * F0)
ou F 1 = 0,5 (1 + F0)
Quelle est l’autre situation extrême?
Lorsque la reproduction bisexuelle dioïque (2 sexes, 2 individus différents) se produit entre des frères et soeurs
La situation reproduction bisexuelle dioïque diffère de l’autofertilisation par..?
• Le fait que des gènes identiques peuvent être reçus selon plus d’une trajectoire :
1) E peut recevoir deux fois les gènes de A par la
relation de A avec C et D
2) E peut recevoir deux fois les gènes de B par la
relation de B avec C et D
• Le fait qu’il y ait plus de générations qui contribuent à l’échange génétique (particulièrement à partir de G et H)
(Parents = A et B, produisent des individus C et D)
La situation reproduction bisexuelle dioïque diffère de l’autofertilisation par..?
• Le fait que des gènes identiques peuvent être reçus selon plus d’une trajectoire :
1) E peut recevoir deux fois les gènes de A par la
relation de A avec C et D
2) E peut recevoir deux fois les gènes de B par la
relation de B avec C et D
• Le fait qu’il y ait plus de générations qui contribuent à l’échange génétique (particulièrement à partir de G et H)
(Parents = A et B, produisent des individus C et D, les premiers individus à être consanguins sont les membres de la génération 2 (E et F))
La consanguinité de E due à un ancêtre commun (A) sera
donc fonction:
- du nombre de générations entre A et la mère de E (m)
* du nombre de générations entre A et le père de E (p)
Plus le nombre de génération est grand entre A et les parents de E, plus la consanguinité de E est ___
Petite
Le coefficient de consanguinité de E est la somme des coefficients de consanguinité dus à..?
Chacun des ancêtres communs au père et à la mère de E
De façon plus générale, le coefficient de consanguinité
peut être estimé par..?
F = Σ 0,5 ^(m + p + 1) (1 + Fn)
où
«N» est le nombre d’ancêtres communs entre les parents de l’individu pour lequel on estime «F» et
l’ancêtre le plus vieux
«Fn» est le coefficient de consanguinité d’un
ancêtre commun «n»
On peut donc estimer le coefficient de consanguinité si on connaît quoi? (5)
• L’identité des parents
• L’identité des ancêtres communs des parents
• Le nombre de générations entre les ancêtres communs
et les parents
• Le coefficient de consanguinité des ancêtres communs
• Toutes les trajectoires possibles de transmission des
gènes entre les ancêtres et les parents
Le modèle présenté permet de faire quoi? (2)
• De calculer la vitesse avec laquelle les poissons deviennent homozygotes par descendance selon le
type de croisement effectué (autofertilisation, frère·soeur, etc.)
• De noter que plus on augmente la probabilité de se reproduire avec un poisson avec qui on partage un ancêtre (petite population)
–> plus on augmente l’homozygocité
–> plus on diminue la variabilité génétique
Les informations nécessaires pour estimer le facteur de consanguinité par la formule présentée plus haut limite son utilisation à des situations où on connaît le..?
Pedigree des poissons (comme dans les piscicultures)
Le système frère-sœur est très utile en pisciculture pour s’assurer quoi?
Qu’une lignée de poissons possède une caractéristique phénotypique ou génotypique spécifique
Il faut sélectionner à chaque étape de ____, les
individus qui correspondent le mieux aux caractéristiques recherchées
Croisement
En créant une lignée parfaitement ____ en un
locus, on s’assure que les jeunes produits à partir de ces poissons (géniteurs) auront aussi le gène d’intérêt
Homozygote
Quel est le danger du processus de créer un système frère-sœur ?
L’homozygocité pour un allèle désirable est souvent, sinon toujours, accompagnée par l’atteinte de l’homozygocité à d’autres
loci dont l’allèle pourrait être mal adapté pour la vie en
nature (homozygocité pour un trait favorable –> peut amener homozygocité d’un autre trait pas favorable)
Le développement d’un modèle applicable pour estimer le coefficient de consanguinité au niveau d’une population naturelle peut se faire à partir de l’exemple de..?
D’une population qui compte 2 individus diploïdes
hétérozygotes et tout à fait différents
Dans des conditions de panmixie:
• Si lors de la méiose, chaque individu produit un même nombre de gamètes portant un des allèles
• et si on permet l’autofécondation et la reproduction
bisexuelle dioïque (rapport sexuel 1:1)
• et si l’association des gamètes pour former un zygote se
fait tout à fait au hasard
alors…?
Alors la probabilité pour un gamète qui porte l’allèle A de s’associer avec un autre gamète qui porte l’allèle A est de 0.25 (1/4)
(Check prochaines diapos bhy AA)
Dans le cas où on permet l’autofécondation, la
probabilité d’obtenir un homozygote de descendance dès la première génération est..?
1 / (2 * N) où N est le
nombre de parents dans la population
(dans notre premier exemple : 1 / (2 * 2) = 1/4)
Si l’autofécondation est impossible, la probabilité
d’obtenir un homozygote de descendance à la
deuxième génération est
1 / (2N – 2)
(dans notre
deuxième exemple : 1 / (2 * 4 – 2) = 1/6)
Lorsqu’on examine des populations plus abondantes que celles utilisées pour nos exemples, la différence entre 1/ (2 * N) et 1 / (2 * N – 2) devient négligeable et pour des fins de simplicité on utilise le rapport..?
1 / (2 * N)
Tout comme dans le cas de la consanguinité déterminée par l’analyse des pédigrees, l’homozygocité par descendance d’une population d’une génération (Ft) dépend de ?
• de la réorganisation des allèles durant l’association
des gamètes (1 / [2 * N])
• du niveau de consanguinité des parents
Équation mesure minimale de consanguinité?
Ft = 1 / (2 * N)
Équation mesure maximale de consanguinité?
Ft = 1 / (2 * N) + F t - 1
Une partie de l’homozygocité d’une génération est ___
durant la reproduction
Détruite
Le taux de destruction d’un homozygote est égal à la
probabilité de produire un hétérozygote soit …
1 – 1 / [ 2 * N ]
d’où
F t = 1 / ( 2 * N) + ( F t-1 * ( 1 – 1 / [ 2 * N ]))
Ce modèle permet de tirer 2 conclusions importantes, lesquelles?
-Même pour une grande population, le coefficient de
consanguinité tend à augmenter avec le temps
• La vitesse avec laquelle la consanguinité augmente est
plus lente pour des populations plus abondantes
Cependant, en contraste avec les piscicultures, même si la direction du phénomène est inéluctable, l’identité du locus ou des loci qui seront touchés par ce phénomène est
purement _____
Stochastique
Influences de la migration sur la consanguinité?
- Les modèles de consanguinité examinés à ce point ne permettent pas d’incorporer l’influence potentielle de l’entrée de gènes étrangers dans le pool génétique
- Le processus le plus courant et le plus intense par lequel des gènes s’introduisent dans une population est la migration
La sélection naturelle opère sur une base temporelle
beaucoup trop ___ et les mutations sont beaucoup trop ___ pour égaler l’influence de la migration à court terme
Longue
Rare
Si on note la probabilité qu’un des parents soit un
immigrant par « M » alors la probabilité qu’un des parents ne soit pas un immigrant est ?
1 - M
De plus, la probabilité que ni l’un ni l’autre des parents ne soit un immigrant est de..?
(1-M)^2
Si effectivement, ni l’un ni l’autre des parents n’est un
immigrant (M = 0) alors l’immigration n’a aucun effet sur le ..?
Coefficient de consanguinité de la génération future
Ainsi, on peut représenter l’influence de l’immigration sur la consanguinité par..?
F t = 1 / ( 2 * N) + (( F t-1 * ( 1 – 1 / [ 2 * N ])) * (1 – M) 2)
Cette équation permet de noter qu’il ne faut en réalité
qu’une proportion parfois très faible d’immigrants (1%)
pour …. d’intensification de la consanguinité et une proportion ____
d’immigrants pour renverser cette tendance
Annuler la tendance
Mineure (5%)
Des manipulations effectuées en pisciculture ont permis d’observer l’influence de la consanguinité sur plusieurs
caractéristiques des poissons. Par exemple..?
-Une augmentation de 10 % de consanguinité chez les ombles de fontaine (Salvelinus fontinalis) résultent en :
Une diminution de 11 à 14% de la masse à un âge donné
-Une augmentation de 10 % de consanguinité chez les
truites arc-en-ciel (Oncorhynchus mykiss) résultent en :
• Une diminution de 7 % de la masse d’oeuf produite
par les femelles
• Une augmentation de 11 à 19 % des alevins
anormaux
• Une augmentation de 6 à 12 % de la mortalité des
alevins
• Une diminution de 4 à 8 % de la masse à un âge
donné
On interprète habituellement que l’augmentation de la
consanguinité, c’est-à-dire, l’augmentation d’homozygocité et la diminution d’hétérozygocité, provoque la perte de..?
Certains allèles qui sont bénéfiques aux poissons
L’influence néfaste de la consanguinité se nomme la..?
Dépression de consanguinité
Il est assez rare (10 % des cas) que l’augmentation de la consanguinité amène une ?
Augmentation de la performance des poissons
