Quelques réflexions pour conclure sur l'évolution clonale

1 - L’évolution clonale et la reproduction asexuée des organismes diploïdes

La réplication du génome du Sars-CoV-2 et les mutations qui l’accompagnent sont à la base de l’évolution clonale du virus. La succession réplication du génome avec mutations suivie de division qui accroit le nombre de cellules est aussi à l’origine de l’évolution génotypique des organismes diploïdes qui se reproduisent par reproduction asexuée. Il y a toutefois une différence qui est liée à la diploïdie. Il y a deux allèles pour chaque gène et la mutation peut toucher l’un ou l’autre. Au fil du temps les mutations s’accumulent comme dans toute évolution clonale et les individus au cours des générations successives deviennent hétérozygotes pour un nombre de gènes de plus en plus important. La variabilité génétique s’accroit ainsi sans avoir toujours pour conséquence une variabilité phénotypique.

On a l’habitude d’enseigner que les individus issus de la reproduction asexuée sont génétiquement identiques et que seule la reproduction sexuée crée de la diversité génétique grâce aux brassages chromosomiques au cours de la méiose et la rencontre au hasard des gamètes au cours de la fécondation. On ne peut opposer totalement une reproduction asexuée purement conforme à une reproduction sexuée innovatrice. Il est vrai toutefois que la reproduction sexuée génère et amplifie beaucoup plus rapidement la diversité génétique que ne le fait la reproduction asexuée.

2 - Les conséquences de la reproduction sexuée sur l’évolution de la structure génétique des populations au fil des générations

L’inéluctable évolution des génomes au sein des populations des organismes diploïdes dont la modalité de reproduction est sexuée, est au programme de spécialité de terminale, bien que dans un souci d’allègement, elle ne puisse faire l’objet d’exercices au bac.

Le paradoxe est qu’on propose de débuter par l’étude du modèle de Hardy-Weinberg dont les conditions d’application (panmixie, absence de toute force évolutive) sont telles qu’l n’y a pas d’évolution de la structure génétique des populations de génération en génération. Ce modèle implique le réinvestissement des mécanismes de base de la reproduction sexuée. Pour l’établir, il faut considérer un cas simple d’un gène qui se trouve sous forme de deux allèles dans la population. La fréquence des deux allèles dans la population est désignée respectivement par p et q avec p+q=1. La fréquence des génotypes est donnée par la formule : p2 2pq q2 avec p2+2pq+q2=1.

Pour établir la structure génétique de la génération suivante de la population il faut considérer un échiquier de croisement où on prend en compte les fréquences p et q des gamètes produits par l’ensemble des individus mâles et femelles de la population ainsi que la rencontre au hasard des gamètes au cours des fécondations.

Le croisement au hasard des individus est équivalent à l’union au hasard des gamètes. . On détermine ainsi la structure génotypique de la population de la génération suivante qui est donnée par la formule : p2 2pq q2 avec p2 +2pq+q2 =1. Les fréquences génotypiques et alléliques de la génération suivante sont les mêmes que celles de la génération parentale. Il n’y a pas d’évolution.

L’échiquier de croisement envisagé ressemble à un échiquier faisant intervenir les gamètes produits par deux individus . En réalité il est différent car c’est un tableau de croisement de populations de gamètes produits par la population.

3 - Où on réinvestit les connaissances acquises sur l’évolution clonale notamment du Sars-CoV-2.

L’intérêt de commencer par le modèle de Hardy-Weinberg est qu’il guide la démarche sur l’évolution inéluctable des structures génétiques des populations. Tout écart à l’équilibre de Hardy-Weinberg de la structure génétique signifie que l’une au moins des conditions de cet équilibre (pas de mutation, pas de sélection, pas de dérive génétique, pas de migration) n’est pas respectée. Il faut donc la rechercher et savoir comment ainsi il y a eu une évolution.

Or les forces évolutives pouvant être en cause sont les mêmes que celles envisagées pour l’évolution clonale et notamment l’évolution des populations du Sars-CoV-2.

En résumé l’évolution clonale envisagée dans la première partie du programme introduit bien les forces évolutives notamment la sélection naturelle et le modèle de Hardy-Weinberg, les conséquences de la reproduction sexuée sur la structure génétique des populations de diploïdes à reproduction sexuée, et c’est l’association des deux qui rend compte de l’évolution inéluctable des génomes.