Génétique conservation Flashcards
Qu’est-ce que la génétique de la conservation?
- L’utilisation de la théorie génétique et de ses techniques pour réduire le risque d’extinction
- Une compréhension de base de la génétique peut mener à une meilleure gestion des ressources.
Pourquoi la génétique de la conservation est importante et à quoi peut-elle servir?
- Si on est pas sûr de la présence de plusieurs espèces on peut l’utiliser pour faire une différenciation, en faire usage pour des considérations taxonomiques. Si on ne connait pas l’espèce la 1ère étape est de carractériser à ce quoi on a affaire. La plupart du temps on va utiliser l’ADN mitochondrial (COI1ADN unit) qui est une amorce fonctionnelle pour toutes les espèces parce que la séquence est presque la même partout et qu’il y a peu de variations entre espèces. Ceci permet de faire une différenciation entre espèces.
- On peut utiliser l’ADN environnemental pour savoir ce qu’il y a dans l’environnement
- Identifier une perte de diversité causée par la dérive qui va diminuer la diversité, la sélection (augmente ou diminue), la mutation (augmente) et la migration (augmente). Une très petite population risque d’être rapidement affectée par la dérive que par la sélection. En ce sens, les gènes avantageux pour l’espèce risquent de diminuer.
- Consanguinité : Elle ne cause pas de perte de diversité, mais une augmentation de l’homozygotie. Avec ce phénomène. Les allèles homozygotes rare risquent d’être plus présent et mener à une dépression.
- Approche de l’écologie moléculaire : Le fait d’utiliser des marqueurs génétiques peut substituer à des méthodes de terrain. On pourrait, pour calculer le nombre d’individu dans une population. On peut aussi faife le pedigree, une assignation parentale, etc. Cette méthode peut aider à construire un bon programme de réintégration.
- Aspect légal de l’exploitation et conservation des ressources naturelles : différencier des espèces qui ne devraient pas être pêchées avec celle qui devrait l’être pour identifier des cas de fraude (wildlife forensic),.
Début de la génétique de la conservation
- On parlait déjà de l’importance de la génétique avant l’arrivée de la biologique de conservation. En ce sens, les préoccupations génétiques ont été au cœur de cette science avant l’arrivée de la conservation.
Objectif de la génétique de conservation
- Préserver les espèces en tant qu’entités dynamiques, capables d’évoluer pour s’adapter aux changements environnementaux.
- Maintenir le pouvoir d’adaptation aux changements climatiques. On ne connait pas les allèles d’avance, mais on sait que le nombre d’allèle est signe d’adaptations locales. On sait aussi que la diversité génétique risque de rendre la plupart des espèces plus résistantes aux changements.
Génétique de la conservation au sens strict c’est
- La rescousse génétique
- La perte de diversité génétique (potentiel d’évolution)
- Taille efficace de population
- Dérive génétique
- Goulot d’étranglement
- Dépression de consanguinité
- Taille minimale de la population viable
- Fragmentation des populations
Qu’est-ce que permet la diversité génétique ?
- De la variation phénotypique. Plus de diversité génétique a le potentiel de mener à des variations phénotypiques ce qui permet les populations d’avoir des capacités de s’adapter à des changement.
Qu’est-ce qui est signe de diversité génétique ?
- Du polymorphisme, l’hétérozygotie moyenne et la diversité allélique. Ce sont tous des indices des capacités aux population de s’adapter aux changements. On va souvent parler de polymorphisme, l’hétérozygotie sera la proxis de la santé des populations et la diversité allélique n’est plus trop ce qui est utilisé maintenant.
Pourquoi la diversité est nécessaire ?
- Les changements environnementaux = : la diversité génétique est nécessaire pour l’évolution d’une population en réponse à ces changements. Elle permet de maximiser les chances d’adaptation à ces changemenst
- La perte de divesrité génétique est aussi généralement liée à la consanguinité et la réduction globale de la reproduction et de la survie (fitness). La consanguinité va aussi nuire à la capacité d’adaptation des population et av continuer à la spirale d’extinction.
Génétique de l’évolution des population naturelles
- Il y a plusieurs forces qui peuvent mener à mal la diversité génétique.
- Il y a le choix des partenanires qui vient affecter l’accouplement suivi de l’échantillonage aléatoire qui va pouvoir mener à une perte de la diversité génétique. Par la suite, on va avoir la sélection qui est causé par la mort, le climat, la compétition et les maladies. Les survivants vont devenir adultes et vont pouvoir participer au pool génétique avec d’autres individus venant de la migration et grâce à des mutations. Ce cycle va être la force qui va influencer le patrimoine génétique des populations.
- Les mâles d’autres sommets vont permettre d’augmenter la diversité et les mutations de créer de nouvelle gamète
- La dérive va mener à une perte de diversité surtout dans les petites populations.
Effet de la perte de diversité génétique
1- Extinction des espèces et des populations
2- Fixation d’allèles favorables par sélection : effet homogénéisant parce que tout variant aurait un effet sur un fitness moins grand. Si le trait est fondamental pour le fonctionnement des organismes il y a des conséquences très grandes.
3- Suppression sélective d’allèles délétères : plus les populations sont petites plus il est difficile de les éliminer = impacts importants
4- Perte aléatoire des allèles par échantillonage intergénérationnel au sein d’une petite population : dérive,
5- Consanguinité au sein d’une population réduisant l’hétérozygotie : si deux individus parents ont les allèles délétères il y a 1$*1% chance que l’enfant aie cet allèle. La consanguinité augmente encore plus la chance d’avoir des enfants avec des allèles délétères.
- 4 et 5 sont les plus importants
Qui est plus sujette à l’extinction ?
- Une petite population est plus sujette à l’extinction qu’une population de grande taille et stable. Si une population diminue, elle va être sujette à l’extinction et risque de rapidement atteindre 0 avec la stochasticité démographique et environnementale.
Perte hétérozygotie
- Plus le taux va être grand, et donc plus la fraction va être proche de 0 et donc le résultat proche de 1 = peu d’impact sur l’hétérozygotie. Cependant, plus le résultat est faible, plus il va y avoir eu une perte d’hétérozygotie. On fait le ratio entre l’hétérozygotie à un certain moment et celle initiale.
Taille de population
- On a deux mesures soit le Ne et le Nc. Le Nc qui est le recensement est le nombre réel d’individus dans une population. Le Ne (taille effective) représente le nombre d’individus qui participenet à la reproduction. Ils seraient considérés lors du calcul de la perte en hétérozygotie, de la consanguinité ou de la variance en fréquence allélique s’ils se comportaient comme une population idéalisée (tout le monde se reproduit).
- Ratio entre Ne et Nc sera raement proche de 1 et sera souvent proche de 0 parce que le Nc est toujours plus grand que le Ne. Parmis l’ensemble du règne des animaux. Ceryains groupes ont des ratio élevé, mais la plupart possède des ratios faible à long terme. Si on a un Nc de 50 individus, au long terme, on a plutôt l’équivalent de 3 couples qui s’accouplent ensemble. L’impact de la dérive est donc encore plus important puisqu’un faible nombre d’individus participent à la reproduction il faut prendre ce ratio en considération.
Dérive génétique
- Changement aléatoire des fréquences alléliques de génération en génération causé par des erreurs d’échantillonage. L’échantillonage aléatoire des gamètes dans une population de petite taille a des conséquences sévères sur l’évolution et la conservation de la population
- Il s’opère inversement proportionnellement à la taille efficace
- Quand un allèle arrive à 100% il y a fixation de l’allèle et plus de polymorphisme pour cet allèle. Ce genre de situation va se retrouver en génétique de population ou en conservation montrent que quand on a des grandes populations, les fréquences alléliques s’atténuent.
Tétras des prairies – exemple
- On a pu voir la perte d’allèles spécifique pour cette espèce de l’Illinoirs central suite à une contraction démographique. On a comparé le pool génétique des population de musée avec ceux en nature et on a trouvé que certains allèles n’étaient plus présents dans les individus de la nature.
Sex-ratio inégal
- C’est ratio de mâle et femelle reproducteur. Il se peut que ce ratio soit inégal. Plusieursf facteurs, dont lui, vont affecter la taille à long terme. Plus l’inégalité du sex ratio est grande, moins le recrutement va être équivalent pour les sexes. Il va affecter la taille efficace. Normalement dans une taille normale, on a 5 mâles et 5 femelles ce qui permet d’avoir 20 gamètes qui peuvent participer. Si il y a une seul mâle qui participe, ce nombre diminue de beaucoup.
SUCCÈS REPRODUCTEUR BIAISÉ
- Dans une population idéale, tous les individus ont la même probabilité de contribuer par leur progéniture à la génération suivante. Ceci va aussi venir influencer la taille efficace de la population en la diminuer d’autant elle est grande. La majorité des mâles produisent peu de mâles et d’autres beaucoup plus. La population suit donc une distribution poisson où quelques individus font beaucoup de jeunes et beaucoup en font peu.
Goulot étranglement
- Réduction prononcée de la taille de la population qui est causée par des événements aléatoires (ex : événements environnementaux, activités humaines, etc.). C’est une manifestation extrême de la dérive. Il y aura perte des allèles et des fréquences ce qui va produire une population avec des alléles différentes. C’est différent de la sélection parce qu’ici même si les jeunes ont des avantages de compétition, c’est le hasard qui détermine ceux qui sont proche du goulot et ceux qui survivent. CE n’est pas un phénomène sélectif. Icic, tout les marqueurs vont perdre de la diversité laors qu’avec la sélection naturelle on a un trait avantageux qui va être choisis. On peut donc séparer les effets globaux des effets spécifiques.
- Ex : Crécerelle de Maurice = Il restait 3 couples même si avant il y avait pas beaucoup d’individus maintenant c’est vraiment pas beaucoup et c’est la limite. ON avait de petits carnivores qui mangeait les œufs donc on a décédé d’enlever les œufs pour que les parents ressayent de nouveau
Et augmenter les opportunités de reproduction. Ceci a permis de réaugmenter à 100 couples ou presque la population. Si on compare le pool génétique avec les individus des musées, on voit qu’avant la taille efficace tournait autour de 9 – 10 et on a réussi à remonter à 6. Dépression de consanguinité. La depression de consanguinité dans ces population fait que La probabilité de ne pas garder des allèles nocives et deésavantageux comme si c’était une gross population qui est devenue petite ?
Fardeaux génétiques
- Quand une population devient une grosse population et décline peu à peu et devient une pop de peu d’individus. Les allèles rares pour la population deviennent homozygotes et mène à une diminution du fitness par augmentation de traits non avantageux. On fait ça en comparant un individu avec les meilleurs traits et ce qu’on observe maintenant.
Consanguinité
- La consanguinité survient quand des individus d’une même famille s’accouplent. Ceci est plus fréquent dans les petites populations. Le coeeficient de consanguinité désigne la probabilité que les allèles sur un locus soient identiques par descendance. Il sera souvent la ½ du coefficient d’apparentement. Plus le coefficient est petit (proche de 0), plus il y a une faible consanguinité. On compare l’hétérozygotie observée avec celle attendue dans une population idéale
- Nous avons maintenant des exemples claires de la dépression de consanguinité dans des populations captives et sauvage. Nous avons le puma de Floride où l’on retrouve, chez les individu, des signes de consanguinité (courbure dans la queue) ou les tigres blancs qui sont signes d’une accumulation de consanguinité,On a aussi des signes de consanguinité pour l’ancien roi charles 2 d’Espagne. On a pu voir qu’avec de la consanguinité de faible coefficient qui c’est accumulé au court des générations qu’on peut obtenir un coefficient élevé.
Fragmentation des populations
- Avec un flux de gènes limité, la fragmentation mène typiquement à une consanguinité plus élevée et une perte de diversité génétique au sein des fragments. La gestion des populations en milieu naturel diminue la taille efficace des populations.
- Les pis sont un bon exemple où l’hétérozygotie dépend beaucoup de la taille des populations.
Qu’est-ce que prédit l’équilibre de Weinberg ?
C’est une comparaison et herero entre observée et idéale (une population idéale) : si on dévie de ces attentes ça veut dire que des actions d’évolution sont en marche dans la population
- Un accouplement aléatoire
- Une absence de mutations
- Une grande taille de population (infinie) si pas l’effet de la dérive on aurait des fréquences pour génotypique et phénotypique
- Absence de sélection naturelle
- Absence d’immigration sinon changerait les fréquences attendues
l’hypothèse nulle est que sui tout ça est respecté, on devrait avoir les fréquences phénotypiques à l’aide des fréquences alléliques.
Les statistiques F
- C’est une mesure de différenciation. Il y a le Fst qui compare ce qui se passe au niveau des sous-groupes comparé au total et le Fis qui compare inter sous populations. Si la donnée donne 0 les deux groupes sont pareils et il n’y a pas de sous-groupes d’individus et si on a 1 on est en présence de deux sous-groupes étrangers où il y a aucun échange de gènes entre eux.
- Cette mesure a été utilisée en Nouvelle -zélande pour comprendre la structure génétique d’un poisson qui est crucial pour l’économie du pays et pour pouvoir mieux le gérer. On voulait d’assurer d’avoir un revenu soutenable d’une année à l’autre. On voulait s’assurer que la gestion des stocks était cohérente avec la biologie en gérant les populations. Si les différentes population ne sont pas reliées, si on surexploite à un endrout on a pas d’impacts sur le reste des populations. Si il y a connection alors oui on a un impact global et il pourrait avoir un danger pour l’ensemble de la population. Ce qu’on a découvert c’est qu’il n’y avait pas de différence significative entre les Fst : ici on est surpris parce qU,on se demandait à qul point ils étaient interconnectés et si ça servait de mettre des quotas et on c,est rendus compte qu’il étaient tous très similaire. En analysant les données avec l’espèce sud-américaine on a pu remarqué qu’elles étaient aussi très similaire. Pour les locus étudiés, on a remarqué que la plupart étaient très similaires (la taille des bulles représentant le nombre de de fois que l’allèle a été retrouvé, les couleurs sont les populations). On remarque une différence de 4 entre chaque allèles, tout est à peu prêt pareil. Peu importe l’échantillon, tout est pareil = ce sont pa juste les stocks de l’australie qui sont similaires, mais ceux de l’hémisphère sud aussi. Mais pourquoi un Fst aussi faible ? En fait la dérive est nulle parce que les populations sont très grandes. Le Fst peux donc rester très faible parce qu’il y a des faibles effets de différenciation entre les populations. Aussi, on estime qu’il y a une certaine dispersion ce qui permet une connectivité entre les populations. Aussi, même si les microsatellites sont des régions du génome non-codante ; elles peuvent être proches des régions non codantes sous sélection naturelle. On peut utiliser l’approche des outliers. Les marqueurs vont montrer de la divergence plus élevée par rapport aux autres ce qui pourrait montrer que certains locus ont de fortes différences et ont donc été soumis à de la sélection qui a influencé des chose en particulier.
- Si les populations sont petites la force qui risque d’expliquer le mieux la différenciation est la dérive, si ce sont des grosses populations ça risque d’être la sélection.
- On a plusieurs exemple de gènes Fst élevée chez des espèces marines avec des petits Fst. Mais pourquoi c’est plus facile de le détecter des adaptations locales pour des espèces marines ? Pour la Morue on a regardé; plusiuers marqueur qui ont montrés des différences importantes comaprés aux autres. On a été capable de réassigner ceux-si avec des zones chromosomique. On a pu voir qu’elle était lié à la résistance thermique (se différenciait au centre de l’océan mais était tràs élevé proche de l’Europe).
- Ce sont les conditions envrionnementales qui vont influencer ces fréquence. On dit qu’on veut protéger les adaptations locales, mais on les connait rarement : Avec ces anlyses on devrait essayer de regarder les données pour notetr les adaptations locales et voir celle qui existente et savoir pour quel trait. Miantenant on peut génotyper des dizaines de milliers de sites avec des puces.
Quelle conclusion prendre si on a 1/3 de hétérozygotes et on pense avoir 50% de T et 50% de A? et pourquoi?
- On devrait avoir la moitié des points en verts avec l’équilibre de Weinberg. Ceci serait signe d’un avantage potentiel à être hétérozygote ce qui pourrait mener à un rejet de l’hypothèse nulle. Il y aurait un effet de la sélection sur les résultats obtenus.