Dossier 3 - Impacts des forces évolutives sur la biodiversité
La comparaison de la structure génétique d'une population théorique et réelle permet de mettre en évidence certaines "forces évolutives" comme la dérive génétique ou la sélection naturelle.
On veut utiliser la loi de Hardy-Weinberg pour mettre en évidence des forces évolutives.
Source (Wilhelm Weinberg et Godfrey H. Hardy) : https://medsphere.wordpress.com/2018/04/28/hardy-weinberg/
Notions évoquées dans ce dossier
un chromosome, un gène, un allèle, une mutation, un caryotype
un génotype, un phénotype
une fécondation
un échiquier de croisement
la dérive génétique, la sélection naturelle
la structure (ou composition) génétique d'une population
une fréquence, une probabilité
la "loi des grands nombres"
la loi de Hardy-Weinberg
structure (ou composition) génétique : ensemble des allèles présents chez les individus d'une population (synonyme : "pool génique")
Document 1 - Transmission des allèles au cours de la reproduction sexuée
Soit un gène possédant 2 allèles (qu’on appellera A et a), portés par un autosome (= chromosome non sexuel).
On suppose qu'au départ tous les individus portent les deux allèles.
Pistes d'exploitation
Proposer un moyen de simuler une reproduction sexuée à l'aide du matériel disponible.
Réaliser un « échiquier de croisement » représentant symboliquement cette fécondation.
Faire d'autres simulations et calculer la proportion de chaque type de génotypes obtenus dans la génération N+1.
Ces valeurs sont-elles conformes aux résultats attendus ?
À quelle(s) condition(s) les valeurs théoriques sont-elles proches des valeurs réelles ?
Modèle "popgen"(permet de simuler sur de grands effectifs et même une population "infinie")
On note p la fréquence de l’allèle A et q la fréquence de l’allèle a.
Calculer la fréquence théorique des différents génotypes et phénotypes avec cette notation.
Document 2 - Structure génétique d’une population à l’équilibre
phénotype (couleur des fleurs)
rouge
rose
blanc
génotype
(R//R)
(R//b)
(b//b)
effectif
164
192
44
Les "gueules de loup" ou mufliers (Antirrhinum majus) présentent différents coloris. On a échantillonné 400 fleurs prises au hasard dans une prairie et noté leur couleur.
Cette couleur est sous la dépendance d'un seul gène dont il existe deux allèles (notés R et b).
Source (valeurs) : manuel d'enseignement scientifique de Terminale (Nathan, 2020)
Pistes d'exploitation
Quelle est la relation de dominance entre les allèles R et b ?
Faire un échiquier de croisement avec les génotypes et les phénotypes (couleur des fleurs).
Établir les fréquences théoriques des génotypes et des phénotypes.
Simuler des croisements à l'aide du tableur, puis comparer les résultats réels aux résultats théoriques. Peut-on dire que la population de mufliers "suit la loi de Hardy-Weinberg" ?
Écrire dans les cellules vertes le nom des allèles, des phénotypes et les effectifs correspondants.
Écrire dans les cellules jaunes les formules permettant de calculer les fréquences p et q des allèles en fonction des génotypes. Vérifier que la somme des fréquences (p+q) vaut 1.
Écrire dans les cellules beiges (en bas de page) les formules permettant de calculer :
les fréquences des allèlesdans la population issue de la simulation des 400 croisements (génération N+1) ;
l'effectif théorique prédit par le modèle de Hardy-Weinberg.
Écrire dans les cellules les formules permettant de calculer la fréquence de chaque génotype dans la génération N+1 selon :
la simulation ;
le modèle de Hardy-Weinberg ;
les effectifs réellement observés.
Quand une population respecte les conditions du modèle de Hardy-Weinberg, elle est "à l'équilibre", c'est-à-dire que les fréquences des allèles restent constantes.
Piste d'exploitation
Montrer que les fréquences des allèles à la génération N+1 sont égales aux fréquences des allèles à la génération N.
On notera :
f(R)N la fréquence de l'allèle R à la génération N
f(b)N la fréquence de l'allèle b à la génération N
Document 3 - Mise en évidence de forces évolutives
Les loups du Yellowstone
Source : National Geographic
Les loups du parc de Yellowstone ont une fourrure noire ou grise. La couleur de la fourrure est contrôlée par un gène qui existe sous forme de deux allèles : N et g.
Des chercheurs ont déterminé le génotype des loups du parc.
On a comparé la survie et le succès reproducteur des loups en fonction de leur génotype. Au cours de cette étude, on a remarqué que les loups gris et noirs s’accouplent préférentiellement avec un loup d'une couleur différente.
Génotype
(N//N)
(N//g)
(g//g)
Survie moyenne annuelle
0,47
0,77
0,75
Nombre moyen de petits
0,031
2,35
1,83
Valeur sélective
0,013
1
0,779
La valeur sélective (= succès reproducteur, valeur adaptative ou fitness en anglais) décrit la capacité d'un individu d'un certain génotype à se reproduire. (source : wikipedia)
La comparaison de la structure génétique d'une population théorique et réelle permet de mettre en évidence certaines "forces évolutives" comme la dérive génétique ou la sélection naturelle. 
