La dérive génétique

01Les fréquences alléliques, unité de mesure de l'évolution

À l'échelle d'une population, l'évolution se traduit par une modification des fréquences alléliques au cours des générations, c'est-à-dire la proportion relative de chaque version d'un gène (allèle) parmi l'ensemble des allèles présents dans le patrimoine génétique de la population. Une population dont les fréquences alléliques restent stables de génération en génération n'évolue pas ; à l'inverse, toute variation de ces fréquences constitue, par définition, une évolution. Plusieurs mécanismes peuvent modifier les fréquences alléliques : les mutations, qui créent de nouveaux allèles, la sélection naturelle, qui favorise la transmission de certains allèles, et la dérive génétique, qui repose sur le hasard et non sur un avantage adaptatif quelconque.

02Un mécanisme lié au hasard de l'échantillonnage

Lors de la reproduction sexuée, seule une fraction des gamètes produits par les parents participe effectivement à la formation de la génération suivante : ce tirage n'est qu'un échantillon du pool génétique parental, et tout échantillonnage comporte une part d'aléa statistique. Par le seul effet du hasard, certains allèles peuvent se retrouver surreprésentés dans la génération suivante, d'autres sous-représentés, indépendamment de tout avantage ou inconvénient qu'ils procureraient à leur porteur. Contrairement à la sélection naturelle, la dérive génétique n'opère donc aucun tri en fonction de la valeur adaptative des allèles : un allèle peut voir sa fréquence augmenter, diminuer, voire disparaître totalement de la population (on parle alors de fixation de l'allèle alternatif), sans lien avec son effet sur la survie ou la reproduction des individus.

L'intensité de la dérive génétique dépend directement de la taille de la population. Dans une grande population, les fluctuations aléatoires d'échantillonnage tendent à se compenser statistiquement d'une génération à l'autre, si bien que les fréquences alléliques varient peu. Dans une petite population, en revanche, le même tirage aléatoire porte sur un nombre restreint d'individus : les fluctuations relatives sont beaucoup plus importantes et peuvent, en quelques générations seulement, faire disparaître un allèle ou au contraire le porter à une fréquence très élevée. La dérive génétique est ainsi d'autant plus forte que l'effectif de la population est petit.

03Effet fondateur et goulot d'étranglement

Deux situations particulières amplifient fortement l'effet de la dérive génétique. L'effet fondateur se produit lorsqu'un petit nombre d'individus, issus d'une population plus grande, colonise un nouveau territoire et y fonde une nouvelle population : par le seul effet du hasard de l'échantillonnage initial, les fréquences alléliques de cette population fondatrice peuvent différer nettement de celles de la population d'origine, et cet écart se perpétue ensuite dans les générations suivantes. Le goulot d'étranglement (ou goulet d'étranglement) correspond à une réduction brutale et drastique de l'effectif d'une population, à la suite d'une catastrophe naturelle, d'une épidémie ou d'une surexploitation par exemple : seuls les individus survivants, dont la composition allélique ne reflète pas nécessairement celle de la population initiale, transmettent leurs allèles à la génération suivante. Dans les deux cas, la diversité génétique de la population qui en résulte est généralement appauvrie par rapport à celle de la population de départ.

04Méthode : distinguer dérive génétique et sélection naturelle sur un exemple

1. Étape 1 identifier si la variation de fréquence allélique observée est corrélée à un avantage ou un désavantage reproductif clairement identifiable pour les porteurs de l'allèle.
2. Étape 2 vérifier la taille de la population étudiée : un effectif petit, un épisode de colonisation ou une chute brutale d'effectif orientent vers la dérive génétique.
3. Étape 3 se rappeler que les deux mécanismes ne s'excluent pas : ils peuvent agir simultanément sur une même population, en particulier lorsque celle-ci est de petite taille.

05Erreurs fréquentes

• ✗ Confondre dérive génétique et sélection naturelle : la dérive ne tient compte d'aucun avantage adaptatif, elle est purement aléatoire.
• ✗ Croire que la dérive génétique n'agit que sur de très grandes populations : c'est l'inverse, son effet est d'autant plus marqué que la population est petite.
• ✗ Penser qu'un allèle qui disparaît par dérive génétique était nécessairement désavantageux : sa disparition peut être due au seul hasard.