La diversité génétique

Mais d’abord, qu’est-ce qu’un gène ?

Toute l’information génétique permettant le développement et le fonctionnement des êtres vivants est contenue dans l’ADN des cellules. Comme le montre le schéma suivant, la molécule d’ADN a la forme d’une double hélice.

Un gène est une portion bien délimitée de la molécule d’ADN, qui programme un trait physique ou un processus biochimique de l’organisme, comme le début de la floraison par exemple.

Les plantes à fleurs dont le génome a déjà été décrypté et publié possèdent entre 15.000 et plus de 100.000 gènes 1.
Selon une dernière étude de 2018, l’homme en aurait environ 50.000 2.

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Les 4 lettres de l’alphabet génétique

Comme vous pouvez le voir sur le schéma précédent, les deux brins de la molécule d’ADN sont reliés entre eux par des barres transversales. Ces barres sont constituées de composés organiques particuliers, des paires de bases azotées.

Ce qui est important à retenir, c’est que ces barres ne sont composées que de 4 sortes de bases : l’adénine (A), la cytosine (C), la guanine (G) et la thymine (T). Ce sont en quelque sorte les 4 lettres de l’alphabet génétique.

Un gène est donc caractérisé à la fois par une position précise dans la molécule d’ADN et par l’ordre de ses composants (les bases azotées).

Voici un exemple de l’ordre (on parle plutôt de séquence) de ces bases, en ne parcourant qu’un seul brin de l’hélice : ….GAGTCATGGAAGAAAGAAGG….
La longueur d’un gène est très variable, allant d’un millier de paires de bases jusqu’à plus d’un million 5.

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Un même gène, plusieurs versions.

Au sein d’une espèce, tous les individus possèdent les mêmes gènes.
Mais un gène peut toutefois exister sous différentes versions, appelées allèles.

Chaque allèle présentera de très légères modifications dans la séquence des bases azotées.
Sur le schéma suivant, la paire de bases TA de l’allèle 1 a été remplacée par la paire CG dans l’allèle 2.

Ces modifications apparaissent de manière aléatoire, suite à une erreur lors de la copie de l’ADN ou une exposition à des radiations par exemple. Elles peuvent n’entraîner aucune conséquence, ou bien au contraire mener à la synthèse de protéines différentes. Si le nouvel allèle est défavorable pour la survie de l’individu, il sera normalement éliminé par la sélection naturelle. En revanche, un allèle plus favorable verra normalement sa fréquence augmenter dans la population.

La présence de différentes versions d’un même gène explique par exemple l’origine des différents groupes sanguins chez l’homme, ou la coloration différente des pétales au sein d’une même espèce de plante.

Prenons le cas de la Digitale pourpre (Digitalis purpurea), très courante dans les coupes forestières, sur des sols plutôt acides.

Ses fleurs, visibles tout l’été, sont normalement pourpres (photo à droite).

Pas moins de trois gènes interviennent pour fixer la couleur de ses pétales.

Le premier détermine la capacité de la plante à synthétiser le pigment pourpre (un type d’anthocyane). Ce gène possède deux versions possibles  (allèles). Munie du premier allèle, la plante est capable de synthétiser le pigment. Avec le second, elle en est incapable.

Le deuxième gène établit la quantité de pigment fabriquée. Ce gène existe également sous deux versions : la première permet de produire une grande quantité de pigment ; la seconde, une petite quantité seulement.

Et finalement le troisième gène délimite les parties du pétale sur lesquelles le pigment pourra être déposé. Deux allèles ici aussi : le premier autorise le dépôt partout ; le second le permet seulement sur la gorge 3.

L’existence de ces six allèles, leur fréquence respective dans la nature et les combinaisons possibles dans chaque individu rendent compte des diverses teintes que peuvent revêtir les fleurs d’une Digitale pourpre, depuis le pourpre vif jusqu’au blanc en passant par le rose très pâle (photo à gauche).

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La diversité génétique et ses avantages

La diversité génétique au sein d’une population est d’autant plus grande que le nombre d’allèles possibles par gène est grand.

Elle est également favorisée si les fréquences de ces allèles sont proches, c’est-à-dire qu’il n’y a pas d’allèle fortement minoritaire, qui risquerait de disparaître rapidement.

Lorsque la diversité génétique est grande, la population pourra s’adapter plus aisément à un environnement changeant ou à des attaques d’agents pathogènes.

Il est en effet plus probable dans ce cas que certains individus de cette population possèdent des allèles mieux adaptés au nouvel environnement, par exemple des allèles qui leur confèrent une meilleure résistance à la chaleur et à la sécheresse.
Ils auront alors plus de chances de survivre et de transmettre cet allèle à leur progéniture. La population pourra se perpétuer grâce au succès de ces individus.

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La diversité génétique et l’autofécondation

L’autofécondation a comme conséquence qu’il n’y a plus de brassage de gènes (car il n’y a qu’un seul parent). Les mêmes allèles se retrouvent donc chez tous les descendants. La diversité génétique au sein de cette population sera par conséquent très limitée.4.

Les individus prélevés et réintroduits ailleurs seront donc moins aptes à survivre et à se reproduire. Les biologistes disent qu’ils ont une valeur sélective moindre : c’est la dépression endogamique (inbreeding en anglais), appelée consanguinité chez l’homme.

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Sources :