Les variations génétiques au sein d'une espèce (diversité génétique) aident les populations à s'adapter ; quand cette diversité baisse, le risque d'extinction augmente.

Diversité génétique et espèces menacées

Thème : Classification du vivant et biodiversité — niveau 3ème

Objectifs

Comprendre ce qu'est la diversité génétique et pourquoi elle est importante.
Connaitre les causes de la diminution de la diversité et les risques pour les espèces.
Savoir lire des exemples simples et effectuer un calcul de fréquence d'allèle (niveau 3ème).

Diversité génétique

Définition

La diversité génétique désigne les différences d'allèles et de gènes entre individus d'une même espèce. C'est la « réserve » de possibilités adaptatives.

Notion mathématique simple (modèle de base)

Si dans un gène il existe deux allèles \(A\) et \(a\), on note leurs fréquences par \(p\) et \(q\) avec :

\(p+q=1\).

Dans un modèle idéal (population grande, reproduction aléatoire), les fréquences génotypiques sont données par :

\[p^2 + 2pq + q^2 = 1\]

Cela signifie : proportion d'AA = \(p^2\), d'Aa = \(2pq\), et d'aa = \(q^2\).

Quiz

Si \(p=0.8\) pour l'allèle \(A\), quelle est la fréquence de \(aa\) (génotype \(aa\)) dans le modèle ci-dessus ?

\(0.04\)
\(0.04\)
\(0.20\)

Avec \(q=1-p=0.2\), la fréquence \(aa\) est \(q^2=0.2^2=0.04\).

Exemple résolu : calcul de fréquences (cherche d'abord)

Considérons une population où la fréquence de l'allèle \(A\) est \(p=0.7\).

Voir la solution

Étape 1 : calculer \(q\) : \(q=1-p=1-0.7=0.3\).

Étape 2 : fréquence des génotypes : \(AA=p^2=0.7^2=0.49\).

Étape 3 : \(Aa=2pq=2\times 0.7\times 0.3=0.42\).

Étape 4 : \(aa=q^2=0.3^2=0.09\).

Interprétation : ici près de la moitié des individus sont \(AA\), et 9 % sont \(aa\).

Causes de la diminution de la diversité génétique et espèces menacées

Principales causes

Baisse des effectifs (petites populations) : la dérive génétique fait perdre des allèles par hasard.
Isolement des populations : moins d'échanges génétiques entre groupes (moins de migrants).
Sélection artificielle : élevage et cultures réduisent la diversité par choix humains.
Pollution et maladies : éliminent des individus porteurs d'allèles rares.

Schéma à légender : cellule et noyau (où se trouvent les gènes)

Quiz

Quel facteur réduit le plus directement la diversité génétique ?

La diminution importante et rapide des effectifs d'une population
La création d'un nouveau parc naturel
L'augmentation de la taille des populations par migration

La baisse des effectifs augmente la dérive génétique et la perte d'allèles rares.

Conséquences et actions de protection

Conséquences d'une faible diversité

Moins de résistance aux maladies.
Moins d'aptitude à s'adapter aux changements climatiques.
Risque supérieur d'extinction locale ou globale.

Actions de protection courantes

Création de corridors pour favoriser le flux génétique entre populations fragmentées.
Programmes de reproduction en captivité en gardant une diversité maximale.
Réintroduction d'individus issus de populations variées.
Conservation des habitats naturels.

Exemple résolu (recherche puis étapes)

Un petit groupe isolé subit une catastrophe qui réduit la population à 10 individus : pourquoi la diversité baisse-t-elle ?

Étape 1 : avec peu d'individus, certains allèles (rare) peuvent ne pas être transmis et disparaître.

Étape 2 : les descendants descendront d'un nombre réduit d'allèles (effet fondateur / goulot d'étranglement).

Étape 3 : résultat = moins de combinaisons possibles et plus de vulnérabilité.

Quiz

Parmi ces actions, laquelle augmente directement la diversité génétique ?

Fermer un habitat pour empêcher toute migration
Élever deux lignées identiques en captivité
Favoriser l'échange d'individus entre populations

L'échange d'individus permet le mélange d'allèles et restaure la diversité génétique.

Erreurs fréquentes

Autres confusions : confondre mutation (source de nouveauté) et dérive (perte aléatoire), ou penser que sélection naturelle augmente toujours la diversité (parfois elle la réduit en éliminant des variantes).

Quiz

La sélection naturelle réduit-elle toujours la diversité génétique ?

Oui, toujours
Non, parfois elle favorise la diversité si plusieurs niches existent
Non, elle n'a aucun effet

La sélection peut réduire la diversité en favorisant un seul trait, ou la maintenir/augmenter si différents environnements favorisent des traits différents.

Récapitulatif

La diversité génétique = variations d'allèles au sein d'une espèce, importante pour l'adaptation.
Causes de perte : petites populations, isolement, activités humaines.
Actions : corridors, gestion des populations, conservation d'habitats.

Cartes mémo

Diversité génétique

Variations d'allèles au sein d'une espèce

Dérive génétique

Perte aléatoire d'allèles dans les petites populations

Effet fondateur

Nouvelle population créée par peu d'individus, diversité réduite

Corridor écologique

Passage favorisant les échanges entre populations