Facteurs évolutifs et persistance des populations Facteurs évolutifs et persistance des populations Facteurs évolutifs vs démographiques Variabilité et persistance à une échelle de temps évolutive Taille effective de la population Dérive génique Endogamie Immigration et variabilité Étude de cas: Lions du cratère de Ngorongoro, Tanzanie Il y a deux types de facteurs qui déterminent la probabilité de survie d une population: écologiques, qui agissent sur une échelle temporelle écologique et qui impliquent principalement les caractéristiques démographiques de la population évolutifs, qui agissent sur une période plus longue (échelle temporelle évolutive), et qui impliquent les caractéristiques s de la population Persistance/extinction des populations Probabilité de survie sur des décades Facteurs démographiques (r, immigration, émigration, etc.) Probabilité de survie sur plusieurs générations Facteurs évolutifs (variabilité, structure des populations, sélection) La pertinence des facteurs évolutifs pour la survie des populations Comme la plupart des menaces se produisent à des échelles temporelles écologiques, les facteurs évolutifs (comme la perte de diversité ) sont relégués au second rang toutefois, les facteurs s peuvent être importants si ils peuvent agir à une échelle temporelle écologique Dans quelles circonstances les facteurs évolutifs peuvent-ils être importants? Lorsque l échelle temporelle caractéristique des processus évolutifs (durée d une génération) est du même ordre ou plus petite que l échelle temporelle du stress. Durée d une génération Facteurs évolutifs peu pertinents Échelle temporelle du stress (ans) Facteurs évolutifs La capacité d une population à s adapter (i.e répondre à une pression de sélection ou résister à une extinction déterminée) dépend de la quantité de variabilité donc, les facteurs qui réduisent la variabilité augmentent le risque d extinction (sur une échelle temporelle évolutive) Variabilité Adaptabilité Grande Risque Faible Adaptabilité/Risque 5
Variabilité intraspécifique Taille effective de la population (N e ) A une composante interpopulation (D) et une composante intrapopulation (H) Pour une espèce donnée, la variabilité totale est la somme des deux composantes D D H H H HT = D + H D N e est le nombre d individus qui transmettent des gènes à la prochaine génération. N e peut être beaucoup plus petit que la population totale à cause de sex-ratio inégaux, du comportement reproducteur ou autres facteurs empêchant certains adultes de se reproduire En général la variabilité (hétérozygosité) augmente avec N e. Heterozygosité N e 7 8 Heterozygosité et taille de la population chez un conifère de Nouvelle-Zélande, Halocarpus bidwillii Adapté de Billington 99 Chez cette espèce, L l hétérozygosité ÿ augmente avec la taille effective de la population Hétérozygosité (%) Heterozygosité et taille de la population chez un pic,picoides borealis Hétérozygosité (%) Adapté de Sangel et al. 99 8 9 Conséquences des faibles N e I: dérive génique Petits échantillons tirés d une grande population de gamètes créent des fluctuations dans les fréquences des gènes d une génération à l autre, menant éventuellement à la fixation d un allèle et l extinction de l autre Donc, la variabilité diminue graduellement p g p g Fréquence ( ) g p Faible N e g Générations p Grande N e Conséquences des faibles N e II: endogamie Dans les petites populations les probabilités d accouplements consanguins sont plus grands Cela fait augmenter l homozygosité et baisser l hétérozygosité et donc la variabilité Fréquence du génotype..8.... Exogamie (F=) Autogamie (F=) aa Aa AA Génotype
Accroissement de l homozygosité à différents niveaux d endogamie Conséquences de faibles N e II: dépression consanguine % Homozygotes 9 8 7 5 Autofertilisation Frère et soeur Cousins doubles Cousins Cousins de ieme niveau 8 Génération Comme la consanguinité augmente l homozygosité, certaines maladies congénitales qui ne se manifestent pas chez les hétérozygotes s expriment Cela entraîne fréquemment une réductiondelafertilitéoudela mortalité infantile (dépression consanguine) qui affecte le taux de croissance de la population. Numbre de populations 7 5 Pas d effet de consanguinité ( populations) 5 7 8 9 % d augmentation de mortalité juvénile Effets de la consanguinité sur la mortalité juvénile de populations captives de mammifères Adapté de Ralls et Ballou 98 Dans presque toutes les populations captives, l endogamie fait augmenter la mortalité juvénile % mortalité juvénile - exogames 7 5 Ongulés Primates Petits mammifères 8 % mortalité juvénile - endogames Perte de variabilité dans les petites populations La perte de variabilité se fait plus rapidement dans les plus petites populations La variabilité est perdue par endogamie et dérive génique % de la variabilité initiale 9 8 7 5 N e = N e = N e = N e = 5 7 8 9 Générations 5 Goulots et effets des fondateurs Un goulot ( population bottleneck ) se produit lorsqu une population subit une sévère réduction temporaire de sa taille effet des fondateurs se produit lorsqu une nouvelle population est formée à partir de quelques individus. Dans les deux cas, le pool est grandement réduit. Goulot Temps Effet des fondateurs Perte de variabilité lors des goulots Après un étranglement, N e est grandement réduit, et la variabilité diminue à cause de la dérive génique ou l endogamie. Le % de variabilité originale de la population qui reste après l étranglement diminue avec la sévérité de celui-ci. % variabilité restante 9 8 7 5 8 (N e ) 7 8
Effet fondateur dans une population naturelle de Poeciliopsis monacha Heterozygosité réduite àzérolorsde l extinction, demeure basse après la recolonisation à cause de l effet des fondateurs, puis augmente lorsque le pool est augmenté par la translocation d individus (immigration). Heterozygosité.5.... Sécheresse/ extinction Tributaire Recolonisation Ruisseau principal Translocation de individus 975 97 978 98 98 985 Année Immigration et variabilité Mouvements d individus entre les populations tend à faire décroître la variabilité inter-population (D) mais fait augmenter la variabilité intra-population (H). D D H H H HT = D + H D 9 Le rôle de l immigration dans le maintien de la variabilité Grizzly immigration de deux ours chaque ans permet de réduire la perte de variabilité Les lions du cratère de Ngorongoro % variabilité restante 95 9 85 8 N=, isolés Avec immigration 75 8 Années Populations des lions de Ngorongoro Historique de la population du cratère Nombre de lions 5 75 5 5 Petits (< Years) Juvéniles (- years) Adultes Goulot 9 97 98 99 Année En 9, la population de plus de adultes est décimée par une épidémie de mouches piqueuses. Une douzaine d individus survivent femelles survivantes s accouplent avec 7 mâles immigrants. Pas d immigration depuis le goulot 5 des groupes de lions actuels sont des descendants directs des adultes originaux, évidences très claires de consanguinité
État actuel Présentement, les mâles ont une forte fréquence de spermatozoïdes non fonctionnels Au cours des 8 dernières années, cela a causé un déclin du succès de reproduction Niveaux actuels de variabilité sont bas. Les lions de Ngorongoro ont une forte probabilité de disparaître. 5