La génétique des populations : dérive génétique et sélection naturelle

Une population est un ensemble d'individus de la même espèce vivant dans un même lieu et pouvant se reproduire entre eux. Au sein d'une population, il existe souvent plusieurs allèles pour un même gène : c'est le polymorphisme. La fréquence allélique est la proportion d'un allèle donné parmi tous les allèles du gène dans la population. Par exemple, pour le groupe sanguin ABO, les allèles A, B et O ont des fréquences variables selon les populations humaines. Ces fréquences peuvent évoluer au cours des générations sous l'effet de différents mécanismes.

Le modèle de Hardy-Weinberg décrit une population théorique où les fréquences alléliques restent constantes de génération en génération. Pour cela, il faut respecter cinq conditions : population de grande taille, pas de mutation, pas de migration, accouplements aléatoires et absence de sélection naturelle. Dans ce cas, si p est la fréquence de l'allèle A et q celle de l'allèle a (avec p + q = 1), alors les fréquences génotypiques sont p² pour AA, 2pq pour Aa et q² pour aa. Ce modèle sert de référence : tout écart par rapport à ces prédictions indique qu'un mécanisme évolutif agit.

La dérive génétique est la variation aléatoire des fréquences alléliques d'une génération à l'autre, due au hasard de la reproduction. Elle est d'autant plus forte que l'effectif de la population est petit. Elle peut entraîner la fixation d'un allèle (fréquence = 1) ou sa disparition (fréquence = 0), réduisant ainsi la diversité génétique. Deux situations classiques l'illustrent : l'effet fondateur, quand quelques individus colonisent un nouveau milieu, et le goulot d'étranglement, quand une population subit une forte réduction d'effectif. Par exemple, les guépards actuels présentent une très faible diversité génétique à cause d'un goulot d'étranglement ancien.

La sélection naturelle favorise les individus dont les phénotypes confèrent un avantage reproductif dans un environnement donné. Ces individus survivent mieux et se reproduisent davantage, transmettant plus efficacement leurs allèles à la génération suivante. La fréquence des allèles avantageux augmente donc de façon directionnelle, contrairement à la dérive qui est aléatoire. Un exemple classique est la phalène du bouleau : la forme sombre est devenue majoritaire dans les régions polluées car elle était moins visible des prédateurs sur les troncs noircis. La sélection peut être stabilisante, directionnelle ou diversifiante selon les pressions de l'environnement.