samedi 4 mars 2017

Cours Génétique


livre Génétique

Table des matières

AVANT-PROPOS XI

INTRODUCTION 1

CHAPITRE 1 • DÉFINITION ET MESURE DE LA DIVERSITÉ GÉNÉTIQUE

CONSTITUTION GÉNÉTIQUE DES POPULATIONS 5

Introduction 

1.2 Les différents types de polymorphismes utiles en génétique des populations 6

1.2.1 Le polymorphisme génique 6

1.2.2 Les marqueurs polymorphes de l’ADN : Indels, SNP, RFLP, STR 8

1.2.3 Le polymorphisme chromosomique 9

1.2.4 Les différents types et niveaux de perception du polymorphisme génétique 12

1.2.5 Du génotype au phénotype : une relation souvent complexe 15

1.3 Mesure de la diversité génétique et composition génétique d’une population 18

1.3.1 La population 18

1.3.2 Variables d’état de la diversité et composition génétique d’une population 18

1.3.3 Codominance et dominance : les limites de la mesure de la diversité génétique 19

a) Phénotypes codominants : groupe sanguin MN 19

b) Phénotypes dominants et récessifs : groupe sanguin ABO 21

1.3.4 Degré de polymorphisme et degré d’hétérozygotie 22

1.4 La diversité génétique chez l’homme 24

1.4.1 La question des races chez l’homme 24

1.4.2 De la génétique des populations à l’origine de l’homme 27

1.4.3 Annexes 30

a) L’étude de l’ADN mitochondrial et la théorie de l’Ève africaine 30

b) La reconstruction phylogénétique de l’homme moderne

et sa traduction géographique 31

c) L’apport de la paléontologie sur les rapports

entre néandertaliens et cro-magnons 32


CHAPITRE 2 • LE MODÈLE GÉNÉRAL DE HARDY-WEINBERG 37

2.1 Le modèle de Hardy-Weinberg et la naissance de la génétique des populations 37

2.2 Le transfert des gènes d’une génération à l’autre suit les étapes du cycle vital 38

2.3 Le modèle de Hardy-Weinberg 39

2.3.1 Établissement du modèle de Hardy-Weinberg par le cycle vital 39

a) Formation des couples : condition de panmixie 39

b) Probabilité et fréquences des évènements

condition d’effectif infini de la population 40

c) Gamétogenèse : condition d’absence de mutations 40

d) Fécondation : condition d’absence de sélection gamétique 41

e) Développement et croissance des descendants

condition d’absence de sélection zygotique 41

f) Fréquences des génotypes chez les adultes reproducteurs

de la génération suivante : condition d’absence de sélection et de migration 41

2.3.2 Établissement du modèle de Hardy-Weinberg par le schéma de l’urne gamétique 42

a) Panmixie et pangamie : schéma de l’urne gamétique 42

b) Conditions additionnelles 42

2.3.3 Bilan du modèle de Hardy-Weinberg 43

a) La relation de Hardy-Weinberg 43

b) L’équilibre de Hardy-Weinberg 44

c) Les conditions de l’équilibre de Hardy-Weinberg 44

2.3.4 Légitimité des conditions du modèle de Hardy-Weinberg 44

2.3.5 L’équilibre de Hardy-Weinberg 46

a) Mise en évidence des situations d’équilibres allélique et génotypique 46

b) Établissement de l’équilibre quand les fréquences alléliques diffèrent entre sexes 46

c) L’équilibre de Hardy-Weinberg n’est pas une situation quelconque 47

d) Signification évolutive du modèle de Hardy-Weinberg 47

2.4 Application du modèle de Hardy-Weinberg au calcul des fréquences alléliques

pour les caractères présentant des phénotypes récessifs 48

2.4.1 Estimation des fréquences alléliques d’un gène responsable de l’albinisme 48

2.4.2 Estimation des fréquences alléliques et génotypiques

d’un gène responsable d’une maladie mendélienne 50

a) Les maladies autosomiques récessives 51

b) Les maladies autosomiques dominantes 52

c) Les caractères ou les maladies génétiques liés au sexe 54

2.5 Tests statistiques de vérification de la conformité au modèle de Hardy-Weinberg 56

2.5.1 Exemple d’un gène responsable de phénotypes codominants 56

2.5.2 Exemple d’un gène responsable de phénotypes dominants et récessifs 59

2.5.3 Populations structurées et effet Walhund 61

Partie A : les tests statistiques 63

Partie B : modèle de Hardy-Weinberg 67



Génétique des populations VII

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CHAPITRE 3 • GÉNÉRALISATION DU MODÈLE DE HARDY-WEINBERG 89

3.1 Introduction 89

3.2 Généralisation du modèle de Hardy-Weinberg à un gène pluri-allélique 90

3.3 Généralisation du modèle de Hardy-Weinberg à un gène porté par un hétérochromosome 91

3.3.1 Fréquences alléliques dans chacun des sexes et dans la population 91

3.3.2 Équilibre de Hardy-Weinberg pour un gène hétérosomique

avec des fréquences alléliques égales dans chacun des sexes 92

3.3.3 Évolution de la composition génétique d’une population vers l’équilibre

de Hardy-Weinberg quand les fréquences alléliques sont inégales entre les sexes 93

3.4 Généralisation du modèle de Hardy-Weinberg au cas des générations chevauchantes 96

3.5 Modèle de Hardy-Weinberg appliqué à l’analyse de la composition génétique

d’une population pour deux gènes étudiés simultanément 96

3.5.1 Fréquences alléliques et fréquences gamétiques 97

3.5.2 Équilibre et déséquilibre gamétique 97

3.5.3 Genèse d’un déséquilibre gamétique 98

a) Genèse d’un déséquilibre gamétique à la suite de migrations 98

b) Genèse d’un déséquilibre gamétique à la suite d’une mutation 99

3.5.4 Évolution d’un déséquilibre gamétique et définition du déséquilibre de liaison 101

a) Évolution d’un déséquilibre gamétique 101

b) Déséquilibre gamétique et déséquilibre de liaison 102

3.5 Utilité du déséquilibre de liaison dans les analyses génétiques 103

3.5.1 Analyse de la diversité génétique des populations et de leurs parentés 103

3.5.2 Épidémiologie génétique 104

3.5.3 Dépistage et diagnostic génétique 104

CHAPITRE 4 • LES ÉCARTS À LA PANMIXIE : CONSANGUINITÉ, AUTOGAMIE, HOMOGAMIE 115

4.1 Introduction 115

4.2 Choix du conjoint en fonction de la parenté et consanguinité 116

4.2.1 Trois définitions et une propriété 116

4.2.2 Mesure de la parenté et de la consanguinité 118

a) Formule générale relative à un ancêtre 118

b) Coefficients de parenté et de consanguinité en cas d’ancêtres multiples 120

c) Réseaux généalogiques complexes 120

d) Coefficients des parentés les plus courantes 121

e) Le coefficient de parenté et la réalité biologique : définition des IBD 123

f) Un exemple de généalogie complexe : la généalogie

de la reine-pharaon Hatshepsout 124

4.2.3 Croisements consanguins systématiques 128

a) Autofécondation totale 128

b) Autofécondation ou autogamie partielle 130

c) Croisements frère x sœur systématiques 133



VIII Table des matières

4.3 Composition génétique des populations consanguines 136

4.3.1 Choix du conjoint en fonction de la parenté

et composition génétique de la population 136

a) Coefficient moyen de parenté et de consanguinité

dans une population non panmictique 136

b) Composition génétique des populations consanguines 136

c) Cas d’un gène pluri-allélique 139

d) Calcul des fréquences alléliques dans une population consanguine 139

4.3.2 Consanguinité, effet Walhund et « statistiques F » de Wright 140

a) Écart à la panmixie associé à l’effet Walhund 140

b) Statistiques « F » de Wright 142

4.3.3 Consanguinité, conseil génétique et santé publique 143

a) Consanguinité, risque familial et conseil génétique 144

b) Consanguinité, risque collectif et santé publique 145

4.3.4 Consanguinité et cartographie des gènes : « homozygosity mapping » 146

4.4 L’homogamie 148

4.4.1 L’homogamie génotypique totale 148

4.4.2 L’homogamie génotypique partielle 149

4.4.3 L’homogamie phénotypique 150

4.4.4 Homogamie et maintien du polymorphisme 150

CHAPITRE 5 • LA DÉRIVE GÉNÉTIQUE 171

5.1 Introduction 171

5.2 Fluctuation des fréquences alléliques 171

5.2.1 Approche intuitive de la dérive génétique 171

5.2.2 Formulation mathématique de la dérive génétique 172

5.2.3 Conséquences génétiques de la dérive sur la diversité génétique 174

5.2.4 L’effet fondateur 174

5.3 Augmentation récurrente de la consanguinité 175

5.3.1 Approche intuitive 175

5.3.2 Formulation mathématique de l’augmentation récurrente

de la consanguinité résultant de la limitation de l’effectif 175

5.3.3 Limite du processus d’augmentation récurrente de la consanguinité 178

5.3.4 Vitesse du processus d’augmentation récurrente de la consanguinité 178

5.3.5 Signification de l’effectif efficace 180

5.3.6 Effectif efficace et variance de la fréquence allélique 181

5.3.7 Variation de l’effectif efficace dans le temps 182

5.4 Rôle de la dérive dans l’histoire génétique des populations 182

5.4.1 Dérive et différenciation ethnique chez l’homme 183

5.4.2 Dérive et spéciation 183

5.4.3 Dérive et migrations 184



Génétique des populations IX

© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.

CHAPITRE 6 • MUTATIONS ET MIGRATIONS 191

6.1 Introduction 191

6.2 Mutations réciproques 191

6.2.1 Définition et approche intuitive 191

6.2.2 Formulation mathématique 192

6.2.3 Limite du processus et conséquences génétiques 193

6.2.4 Vitesse du processus 193

6.3 Migrations unidirectionnelles 195

6.3.1 Définition et approche intuitive 195

6.3.2 Formule de récurrence 195

6.3.3 Limite du processus et conséquences génétiques 197

6.3.4 Vitesse du processus 197

6.3.5 L’exemple de la population noire des États-Unis 198

CHAPITRE 7 • LA SÉLECTION 207

7.1 Introduction 207

7.2 Modèle général de sélection à coefficients constants 208

7.2.1 Définitions et approche intuitive 208

7.2.2 Développement mathématique 210

a) Effet de la sélection sur les fréquences alléliques :

composition de l’urne gamétique 210

b) Variation des fréquences alléliques d’une génération à l’autre 212

c) Limite du processus sélectif 212

7.2.3 Valeurs limites des fréquences alléliques sous l’effet de la sélection 213

a) Relations d’ordre entre valeurs sélectives 213

b) Allèles favorables et défavorables : relations d’ordre 1 et 2 213

c) Avantage ou désavantage de l’hétérozygote,

ou ce que le darwinisme n’avait pas prévu 216

d) La drépanocytose, exemple le plus évident d’avantage

de l’hétérozygote 218

e) L’avantage de l’hétérozygote : aspects génétiques et philosophiques 220

f) Le désavantage de l’hétérozygote : conséquences génétiques

et théoriques 221

7.2.4 Vitesse du processus sélectif pour les maladies létales récessives 224

7.2.5 Le fardeau génétique 227

7.3 Autres modèles de sélection 229

7.3.1 Introduction 229

7.3.2 Modèles à coefficients variables fonction des fréquences alléliques 229

7.3.3 Modèles à niches écologiques multiples 230

7.4 Le paysage adaptatif 230



X Table des matières

CHAPITRE 8 • EFFET COMBINÉ DE PLUSIEURS FACTEURS DÉTERMINISTES

ET NON DÉTERMINISTES 239

8.1 Introduction 239

8.2 Équilibres sélection-mutation 240

8.2.1 Définition et approche intuitive 240

8.2.2 Changement de formalisme pour les valeurs sélectives 240

8.2.3 Équilibre sélection-mutation pour un allèle défavorable à effet sélectif « dominant » 241

a) Effet de la sélection 242

b) Effet des mutations 242

c) Équilibre sélection-mutations de novo 242

d) Application à la mesure des taux de mutation 243

d) L’effet dysgénique de la médecine 243

8.2.4 Équilibre sélection-mutation pour un allèle défavorable à effet sélectif « récessif » 245

a) Effet de la sélection 245

b) Effet des mutations 246

c) Équilibre sélections-mutations 246

d) Application aux maladies génétiques récessives chez l’homme 246

e) Les paradoxes de la mucoviscidose 247

8.2.5 Équilibre sélection-mutation pour un gène « lié au sexe » : la règle de Haldane 248

8.3 Action combinée de facteurs déterministes et stochastiques 250

8.3.1 Approche intuitive 250

8.3.2 Effet combiné dérive-sélection 251

a) Dérive et fixation d’un allèle favorable 251

b) Petite population et fixation d’une mutation défavorable 251

8.3.3 Effet combiné dérive-mutation : le polymorphisme transitoire