Fréquences alléliques

Définition des fréquences alléliques

Lesallèles sont des gènes qui se trouvent à un endroit précis du chromosome. Les allèles peuvent se présenter par paires ou par multiples ; dans tous les cas, ils contrôlent le même caractère. Par exemple, dans l'une des expériences de Mendel sur les petits pois, les allèles étaient violet (PP) et blanc (pp). Les allèles sont généralement soit dominants, soit récessifs.

• Lesallèles dominants n'ont besoin que d'une copie pour apparaître chez un individu. Dans ce cas, l'allèle dominant est violet (P).

• Les allèlesrécessifs ne se manifestent que si un individu en possède deux copies.

Dans l'expérience de Mendel, l'allèle récessif est le blanc (p). L'expérience de Mendel l'a confirmé en croisant le violet (PP) et le blanc (pp) pour obtenir des fleurs hétérozygotes violettes (Pp), comme l'illustre la figure 1.

• Les individushétérozygotes sont des individus possédant deux allèles différents, comme Pp, dans ce cas.

• Les individushomozygotes sont des individus possédant deux allèles identiques, ou PP et pp dans ce cas.

La définition de la fréquence des all èles est présentée ci-dessous. Les fréquences all éliques nous indiquent la fréquence d'un allèle par rapport à la population à laquelle nous nous intéressons.

Lesfréquences alléliques sont généralement écrites sous forme de pourcentage ou de fraction. Nous pouvons également considérer les fréquences alléliques comme le nombre de chromosomes de la population qui portent un allèle spécifique par rapport à la taille totale de la population de notre échantillon .

Lesfréquences alléliques diffèrent des rapports phénotypiques. Les rapports phénotypiques ne concernent que les phénotypes ou les caractéristiques physiquement visibles des organismes. En revanche, nous devons prendre en compte les individus hétérozygotes pour les fréquences alléliques. En effet, les individus hétérozygotes peuvent masquer les allèles récessifs. Par exemple, Pp est une fleur hétérozygote, mais elle est toujours violette comme PP, la fleur dominante homozygote.

Figure 1 : Illustration de l'expérience de Mendel sur le plant de pois. Daniela Lin, Study Smarter Originals.

Fréquences alléliques dans une population

Maintenant que nous comprenons ce que sont les fréquences alléliques, nous devons examiner comment les fréquences alléliques sont liées à une population.

Lesfréquences alléliques sont liées à la population parce que les calculs aboutissent à des fractions ou à des pourcentages qui montrent la fréquence d'un allèle au sein d'une population.

Le génotype est un ensemble d'allèles qui détermine le phénotype d'un organisme vivant. Dans le cas des expériences de Mendel sur les petits pois, les génotypes sont PP, Pp et pp. Les phénotypes correspondants sont respectivement violet, pourpre et blanc.

Une population génotypique traite d'une combinaison de fréquences alléliques ou géniques pour tous les gènes au sein de la population spécifique qui nous intéresse. La raison pour laquelle il est important de savoir cela est que sans changement de fréquence allélique, l'évolution ne pourrait pas se produire.

Les évolutions ne se produisent pas chez les individus, mais dans les populations ! Un individu ne peut pas évoluer. L'évolution implique plutôt que les fréquences des gènes changent au sein de la population ou du pool génétique.

Fréquences alléliques et génotypiques

Après avoir compris comment les allèles et les gènes sont liés aux populations, nous devons souligner la différence entre les fréquences alléliques et génotypiques.

Lesfréquences génotypiques concernent tous les génotypes de la population ou du pool génétique. En comparaison, les fréquences alléliques concernent tous les allèles de la population ou du pool génétique.

Par exemple, si nous avions une population composée d'individus AA, Aa et aa, les fréquences génotypiques seraient AA ou homozygote dominant, Aa ou hétérozygote, et aa ou homozygote récessif. En revanche, les fréquences alléliques sont l'allèle dominant A et l'allèle récessif a.

La fréquence génotypique peut être trouvée en prenant le nombre d'individus ayant un Génotype particulier sur tous les individus d'une population ou d'un pool génétique.

Nous pouvons déterminer la fréquence de chaque génotype en divisant un génotype particulier par le nombre total d'individus présents dans la population que nous étudions.

Nous pouvons utiliser l'équation de Hardy-Weinberg pour calculer les fréquences génotypiques. L'équation de Hardy-Weinberg est une formule utilisée pour déterminer la variation génétique d'une population. L'équation de Hardy-Weinberg peut être représentée par \(p^2+2pq+q^2=1\). Nous développerons cette équation dans les sections suivantes.

Hardy-Weinberg peut également nous aider à déterminer si une population évolue ou non.

Les facteurs qui maintiennent une population en équilibre de Hardy-Weinberg sont l'accouplement aléatoire, l'absence de mutations, lataille infinie de la population, l 'absence de sélection naturelle et l'absence de flux génétique.

• L'accouplementaléatoire se produit dans les populations qui peuvent choisir leurs partenaires au hasard.

• Leflux génétique est le transfert ou l'échange de gènes d'une population à une autre.

• Lesmutations sont généralement des changements dans l'ADN d'un organisme vivant.

• Lasélection naturelle fait généralement référence au processus par lequel des individus spécifiques présentant de meilleures caractéristiques survivent et se reproduisent par rapport à d'autres.

• Despopulations de taille infinie sont nécessaires pour arrêter les effets de la dérive génétique. La dérive génétique est le changement de la fréquence des gènes dans une population en raison du hasard. La dérive génétique se produit dans les petites populations parce qu'il y a moins de variations entre les individus, ce qui entraîne moins d'adaptation.

Exemple de fréquence des allèles

Ci-dessus, nous avons abordé les bases des fréquences génotypiques et alléliques. Nous allons maintenant voir un exemple de calcul de la fréquence des allèles.

Nous pouvons calculer les fréquences alléliques de l'allèle dominant A en considérant que les individus homozygotes dominants AA représentent 0,36 de la population totale.

En revanche, l'Aa de l'individu hétérozygote représente 0,48 de la population totale. L'allèle dominant A est "présent à 100 %" chez les individus AA et "présent à 50 %" chez les individus Aa ; par conséquent, la fréquence de l'allèle A dans la population est de 0,36 + 0,24 = 0,6, comme le montre la figure 2. On obtient 0,24 en divisant 0,48/2.

Pour l'allèle récessif a, c'est la même chose que pour l'allèle dominant A, sauf que les individus homozygotes récessifs aa représentent 0,16 de la population totale. Il s'agit donc de 0,16 + 0,24 =0,4, comme le montre la figure 2.

Figure 2 : Fréquences génotypiques et alléliques liées à l'équation HWE. Wikimedia.

Une fois que nous avons trouvé la fréquence de chaque génotype et la fréquence de chaque allèle dans la population, nous pouvons considérer la progéniture de la génération parentale (mère et père) en utilisant un carré de Punnett.

Les descendants reçoivent un allèle de leur père et un autre de leur mère. La figure 2 montre qu'alors les fréquences génotypiques de la progéniture sont les suivantes : \(p^2 =0,36\) pour AA, \(pq =\) 0,24 + 0,24 ou 0,48 pour Aa, et \(q^2 =0,16\) pour aa.

Formule de fréquence des allèles

La formule des fréquences génotypiques est \(p^2+2pq+q^2=1\) où \( p^2\) est la fréquence dominante homozygote, \( q^2\) signifie la fréquence récessive homozygote, et la valeur 2pq représente la fréquence hétérozygote.

La formule pour nos fréquences d'allèles est p+q=1, ce qui signifie que les deux allèles combinés, p et q, sont égaux à 1. En d'autres termes, lorsqu'ils sont additionnés dans une population, les deux allèles ont une fréquence de 100 %. Pour trouver p ou q, nous prenons la racine carrée de \( p^2\) et \( q^2\), respectivement.

Pour trouver p, on peut aussi soustraire q d'une unité, car p+q=1 quand on résout la question de q, c'est p= 1-q. En général, on ne calcule pas d'abord p parce que les allèles dominants peuvent masquer ou cacher les allèles récessifs chez les individus hétérozygotes. Ainsi, au lieu de calculer p en regardant simplement la population, nous devrions essayer de trouver q en premier et utiliser q pour calculer p.

Après avoir compris ce que sont les fréquences alléliques, comment elles sont liées aux populations et aux fréquences génotypiques, et comment les calculer, nous devons nous rendre compte que les fréquences alléliques ne sont pas nécessairement en corrélation avec l'aptitude d'un allèle. Par exemple, les mutations récessives non bénéfiques ou délétères peuvent être masquées chez les individus hétérozygotes, ce qui donne l'impression que l'allèle est plus rare qu'il ne l'est dans une population.

En biologie, l'aptitude fait référence au succès reproductif d'un individu, d'un organisme, etc. Plus la condition physique est élevée, plus le succès reproductif est important.