GENETIQUE DES POPULATIONS

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1 GENETIQUE DES POPULATIONS Etudie La distribution des gènes à l intérieur des populations Les facteurs qui maintiennent ou modifient la fréquence des gènes ou des génotypes d une génération à une autre Il s agit là d un problème central de L étude de l évolution La génétique médicale: Conseil génétique, Dépistage génétique

2 LA LOI DE HARDY WEINBERG p+q = 1 Fréquence des homozygotes = p 2 et q 2 Fréquence des hétérozygotes = 2pq Décrit en 1908 indépendamment par un Mathématicien Anglais HARDY Physicien Allemand WEINBERG Ce concept explique pourquoi Les traits dominants ne supplantent pas les traits récessifs Les fréquences des allèles et des génotypes ne varient pas au cours des générations

3 LA LOI DE HARDY WEINBERG Applications Fréquence des malades Fréquence des gènes morbides Programmes de dépistage des couples hétérozygotes AUTOSOMIQUE RECESSIVE : Mucoviscidose : 1/3600 naissances (sujets blancs, Nord et centre de l Europe) q 2 = 1/3600 ; q = 1/60 p = 59/60 2pq ~ 1/30 Tay Sachs : Malades Couples d hétérozygotes Juifs Ashkénazes : 1/3600 1/10 3 Autres : 1/ /10 5 AUTOSOMIQUE DOMINANTE : q 2 rares (létal probable) fréquence des malades ~ 2pq

4 LA LOI DE HARDY WEINBERG Applications LIEE A L X (X* = chromosome muté) Fréquence des génotypes Femmes XX XX* X*X* p 2 2pq q 2 Hommes (hémizygotes) X X* p q Fréquence des malades RX DX femmes = q 2 hommes = q hommes >> femmes femmes ~ 2 pq hommes = q femmes = 2 x hommes si q petit

5 POPULATIONS Population théorique (PANMICTIQUE) VASTE UNIONS ALEATOIRES PAS DE SELECTION PAS DE MUTATION PAS DE MIGRATION Déviations (NON PANMICTIQUE) DERIVE GENETIQUE CONSANGUINITE ENVIRONNEMENT + OU MODIFICATION GENETIQUE FLUX GENETIQUE

6 CONSANGUINITE Boucle de consanguinité Unions non aléatoires entre apparentés Individu consanguin Le coefficient de consanguinité F Probabilité qu un individu issu d une union entre apparentés ait hérité d un ancêtre commun 1/2 i+j deux copies identiques d un gène 1/2 Pour n ancêtres: F = n (1/2) i+j+1

7 CONSANGUINITE Intérêt en génétique médicale Probabilité d être atteint de maladie RA pour un enfant issu de: Population Générale (=q 2 ) Cousins Ger mains =Fq Oncle Nièce =Fq Phenylcétonurie (q = 1/10 2 ) Mucoviscidose (q = 1/60) 1/10 4 1/1600 1/800 12,5 fois 1/3600 1/960 1/480 7,5 fois

8 CONSANGUINITE Conséquences en santé publique homozygotes donc maladies récessives rares! Toujours poser la question! Psychologiques Facteurs favorisants Géographiques: rural > ville Culturels +++ Italie du sud: Fille donnée à l oncle maternel Inde et Japon: mariages «arrangés»

9 SELECTION Effet de l environnement sur un phénotype particulier Positive (avantage sélectif) ou négative Induit des différences dans l indice de fertilité D où évolution des fréquences génotypiques Gènes dominants : effet direct et rapide patients décèdent avant de procréer fréquence allèle muté Gènes récessifs : effet sur les hétérozygotes et lent (2pq >q 2 ) meilleure résistance au paludisme fréquence allèle drépanocytose

10 MUTATIONS Modification du matériel génétique Fréquence = µ = 10 6 à 10 5 /locus/gamète/génération µ = n/2n (n = nb de cas avec parents sains, N = nb de naissances) évaluation plus facile pour les maladies autosomiques dominantes Ex : von Recklinghausen (NF1) et myopathie de Duchenne µ = 10 4

11 MIGRATIONS (Admixture Admixture) Migrations de populations dans de nouvelles régions et mariages mixtes Groupe sanguin B décroît de l Asie vers l Europe de l ouest Aux USA: 25 % des gènes des sujets noirs sont d origine caucasienne (comparaison noirs Afrique de l ouest / noirs USA / blancs USA)

12 DERIVE GENETIQUE (Modèle de l île) Dans chacune des 160 îles du Pacifique, un couple s'installe. Les 320 individus ont un groupe sanguin MN Chaque couple a un garçon et une fille, qui seront les ancêtres des habitants de l'île par unions incestueuses Aucun génotype ne confère d'avantage ni de désavantage sélectif Quels sont les génotypes attendus en F1 et leur proportion respective? Pr opor tion attendue pour chaque couple de ger mains (fr èr es sœur s)?

13 DERIVE GENETIQUE (genetic drift) Fluctuation génétique fixation d allèle (effet fondateur) extinction d allèles Effet fondateur : Fréquence élevée d'un allèle dans une petite population, ayant pour origine un ancêtre porteur par hasard de cet allèle Isolats : Populations de petite taille: Géographiques (îles) Religieux (endogamie) Culturels (associations de malades)

14 EFFET FONDATEUR Conséquences en santé publique Si un allèle avec effet fondateur = gène muté : Augmentation de la fréquence des maladies héréditaires rares Surtout si : Population de départ petite En expansion rapide Consanguinité; Avantage sélectif! Toujours poser la question! Mal de Méléda (Croatie) Porphyrie variegata (Afrikaners). Un ancêtre hollandais Mucoviscidose (Canadiens français, bretons) Tay Sacchs (Juifs Ashkenazes) politique de santé publique: dépistage massif des couples hétérozygotes

15 EFFET FONDATEUR Conséquences médicales et scientifiques Archives remarquables + Secteur géographique limité AMISH (pennsylvanie) Localisation des gènes Datation des mutations Flux migratoires FINLANDE Europe Centrale (4000 ans) Estonie (2000 ans) Fréquentes (>30) Syndrome néphrotique congénital Même fréquence Moins fréquentes Tay Sacchs Gaucher Mucoviscidose, forme pancréatique