Variations phénotypiques

Définition de la variation phénotypique

Le phénotype d'un organisme fait référence à ses traits observables - son apparence physique, son comportement, sa capacité d'apprentissage, son mode de reproduction, etc.

La figure 1 ci-dessous montre quatre phénotypes de digitale, chacun avec des pétales de couleurs différentes. La coloration est un exemple de trait phénotypique.

Figure 1. Quatre phénotypes de digitale, chacun avec des pétales de couleur différente.

Causes des variations phénotypiques

Les causes de la variation phénotypique peuvent être résumées en deux facteurs principaux : la variation génotypique et l'influence de l'environnement (figure 2).

Figure 2. Le phénotype d'un organisme est déterminé par son génotype et son interaction avec l'environnement .

Variation génotypique

Legénotype fait référence à l'information génétique d'un organisme. Plus précisément, il s'agit de la combinaison d'allèles (variantes de gènes) que possède un organisme. Le génotype contribue au phénotype d'un organisme. Les organismes peuvent être homozygotes ou hétérozygotes pour un génotype spécifique (Fig. 3) :

• Homozygote: lorsque deux allèles d'un gène sont identiques.

• Hétérozygote: lorsque deux allèles d'un gène sont différents.

Fig. 3. Exemple d'une variation de génotype qui présente une variation phénotypique dans les ailes de mouche.

Il est important de faire la distinction entre les génotypes homozygotes et hétérozygotes car ils affectent la façon dont les phénotypes sont transmis des parents à la progéniture . Nous y reviendrons plus loin dans les exemples.

Lesdifférences de génotype (ou variations génotypiques) contribuent à la variation phénotypique. Les variations génotypiques sont causées par les mutations, le flux génétique et la reproduction sexuelle :

• Lamutation est un changement dans la séquence des gènes de l'ADN. C'est la source ultime de nouveaux allèles.

• Leflux génétique est l'introduction de gènes d'une population d'organismes à une autre. Cela peut se produire lorsque les organismes migrent vers une population différente et se reproduisent avec elle, ou lorsque le pollen ou les graines sont dispersés vers une population séparée géographiquement.

• Lareproduction sexuée favorise la variation génétique en créant de nouvelles combinaisons de gènes.

Influence de l'environnement

Les conditions environnementales telles que le climat, la disponibilité de la nourriture et les interactions avec d'autres organismes peuvent influencer le développement des caractères héréditaires, contribuant ainsi à la variation phénotypique. La capacité d'un génotype à produire différents phénotypes en réponse à différentes conditions environnementales est appelée plasticité phénotypique.

Par exemple, les différences de disponibilité de la nourriture peuvent entraîner des différences de taille et de poids parmi les organismes d'un même génotype. De même, les différences de climat (saison sèche ou saison humide) peuvent entraîner des différences de rendement des cultures. Dans les deux cas, un retard de croissance pourrait résulter d'un manque de nutrition.

Il est important de noter que les variations phénotypiques dues à l'influence de l'environnement ne sont pas transmises des parents à la progéniture .

Types de variations phénotypiques dans une population

La variation phénotypique dans une population peut être classée comme discrète ou continue. Des exemples de chaque type seront abordés dans la section suivante.

Variations variations

Les variations discrètes sont des traits présentant des différences qualitatives . Il s'agit de catégories distinctes et séparées , sans rien "entre les deux". Pense au groupe sanguin : tu ne peux avoir qu'un seul des quatre groupes possibles : A, B, AB ou O.

Dans les variations discrètes, la combinaison des allèles au niveau d'un seul locus génétique (la position d'un gène sur un chromosome) a un impact significatif sur le phénotype . Quelques exemples : l 'hérédité de la drépanocytose chez l'homme et la couleur de la tige des plants de tomates. Discutons brièvement de ces exemples.

Variations continues

Les variations continues sont des caractères exprimés sous forme de différences quantitatives avec une large gamme de valeurs. En effet, pour les variations continues, la combinaison d'allèles à un seul locus génétique a des effets faibles ou additifs sur le phénotype. La taille, le poids et la couleur de la peau sont des exemples de variations continues chez l'homme.

Exemples de variations phénotypiques

Voyons maintenant quelques exemples de variations phénotypiques discrètes et continues.

Figure 4. Schéma montrant l'hérédité de l'hémoglobine drépanocytaire chez l'homme.

Exemple de variation phénotypique discrète chez l'homme : la drépanocytose

Supposons qu'un gène détermine si un être humain est atteint ou non de drépanocytose. Les allèles de ce gène peuvent donner une hémoglobine normale ou drépanocytaire. Comme nous l'avons déjà mentionné, un génotype peut être soit homozygote, soit hétérozygote, ce qui donne les génotypes suivants (Fig. 4) :

• Un génotype homozygote aura des allèles à la fois normaux et drépanocytaires.
  • Un génotype homozygote avec deux allèles drépanocytaires sera atteint de drépanocytose. Toute leur hémoglobine aura des difficultés à transporter l'oxygène.
  • Un génotype homozygote avec deux allèles normaux aura une hémoglobine tout à fait normale.
• Un génotypehétérozygote aura un allèle normal et un allèle drépanocytaire .
  • Il aura un trait drépanocytaire mais semblera normal.

D'autres exemples de variations discrètes chez l'homme sont la capacité de rouler la langue (si on peut ou non) et la main utilisée pour écrire (dominante gauche ou droite).

Exemple de variation phénotypique discrète chez les plantes : couleur de la tige de tomate.

Il existe également des cas où lephénotype d'un organisme hétérozygote est affecté par un seul allèle.

Par exemple, la couleur de la tige d'un plant de tomate est déterminée par deux allèles : l'un produit des tiges vertes et l'autre des tiges violettes. Un plant de tomates qui possède un allèle pour les tiges violettes et un allèle pour les tiges vertes aura des tiges violettes identiques à celles d'un plant de tomates qui possède deux allèles pour les tiges violettes .

Dans cet exemple, l'allèle qui produit des tiges violettes est dominant, tandis que l'allèle qui produit des tiges vertes est récessif.

• Allèledominant: affecte le phénotype
• Allèle récessif: n'affecte pas le phénotype

Exemple de variation phénotypique continue

Disons que la taille d'un organisme est déterminée par deux gènes : Aa et Bb, où les allèles dominants (A et B) ajoutent 2x cm chacun et les allèles récessifs ajoutent 1x cm chacun.

Cela signifie que :

• Un homozygote récessif (aabb) peut mesurer jusqu'à 4 cm.
• Un homozygote dominant (AABB) peut mesurer 8x cm.
• Les 14 autres génotypes se situent dans cette fourchette. Par exemple :
  • Un hétérozygote avec les allèles AaBb mesure potentiellement 6x cm.
  • Un hétérozygote avec les allèles AABb peut mesurer 7x cm.

En réalité, plus de gènes sont impliqués dans la détermination de la taille de l'organisme, chacun ayant un effet additif. Les caractères déterminés par plusieurs gènes sont appelés caractères polygéniques.

Pourquoi la variation phénotypique est-elle nécessaire à l'évolution par sélection naturelle ?

La variation phénotypique est nécessaire à l'évolution parce que la sélection naturelle agit sur le phénotype d'un organisme et non sur son génotype (bien qu'ils soient liés). Les variations phénotypiques entraînent des taux de survie et de reproduction différents entre les organismes. L'évolution par sélection naturelle - où les individus ayant des traits plus adaptés à l'environnement ont plus de chances de survivre et de se reproduire - ne peut avoir lieu que lorsque ces différences sont présentes. Sans variation phénotypique, une population ne peut pas évoluer.

Certains facteurs peuvent entraîner une réduction de la variation phénotypique. La consanguinité, ou le fait que des individus étroitement liés se reproduisent , en est un exemple. Cela peut se produire dans la nature lorsqu'une population devient si petite que les individus capables de se reproduire sont étroitement liés. Cela peut également se produire lorsque les humains pratiquent la sélection artificielle, c'est-à-dire le processus d'élevage d'organismes présentant des caractéristiques souhaitables . Laconsanguinité entraînera une réduction du nombre d'allèles dans le patrimoine génétique de la population, ce qui entraîner a une perte de la variation génétique .

Un autre exemple est la dérive génétique.On parle de dérive génétique lorsque des événements fortuits entraînent une modification aléatoire de la fréquence des allèles. Cela signifie que les allèles transmis aux générations suivantes ne sont pas les mieux adaptés à l'environnement, ce qui peut entraîner la disparition des individus présentant ces traits héréditaires, réduisant ainsi la variation génétique.

Avec moins de variation génétique, il y a moins de chances qu'il y ait des individus possédant les traits nécessaires pour survivre aux changements des conditions environnementales (par exemple, le changement climatique ou l'émergence de maladies infectieuses), ce qui peut conduire àl'extinction de la population ou même de l'espèce tout entière.