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Réexaminons la formule générale du changement de fréquence allélique (voir Encadré 24-6):

Dans quelles conditions le processus s’arrêtera-t-il ? Quand est Δp = 0? Deux réponses sont: lorsque p = 0 ou q = 0 (c’est-à-dire lorsque l’allèle A ou l’allèle a, respectivement, a été éliminé de la population). L’un de ces événements se produira éventuellement si A – a est systématiquement positif ou négatif, de sorte que Δp est toujours positif ou négatif quelle que soit la valeur de p. La condition pour une telle sélection unidirectionnelle est que l’aptitude des hétérozygotes soit de quelque part entre les aptitudes des deux homozygotes: les homozygotes IfA / A sont les plus aptes, alors les allèles sont plus aptes que les allèles a à la fois dans l’état hétérozygote et dans l’état homozygote. Ensuite, la forme allélique moyenne ofA, A, est plus grand que la forme physique moyenne de a, a, quelles que soient les fréquences des génotypes. Dans ce cas, A – a est positif et A augmente toujours jusqu’à atteindre p = 1. Si, en revanche, a / a sont les plus adaptés, alors A – a est négatif, eta augmente toujours jusqu’à ce qu’il atteigne q = 1.

Mais il existe une autre possibilité pour Δp = 0, même lorsque p et q ne sont pas 0:

qui peut se produire si l’hétérozygote n’est pas intermédiaire entre les homozygotes mais a une fitness plus extrême que l’un ou l’autre des homozygotes. Dans ce cas, la sélection aboutira à une fréquence d’allèle intermédiaire, ˆp (voir Encadré 24-7).

Il y a, en fait, deux possibilités qualitativement différentes pourˆp. Une possibilité est que ˆp soit un équilibre non stable. Il n’y aura pas de changement de fréquence si la population a exactement cette valeur de p, mais la fréquence s’éloignera de l’équilibre (vers p = 0 oup = 1) si la moindre perturbation de fréquence se produit. Ce cas unique existera lorsque l’hétérozygote est plus faible en forme que l’un ou l’autre des homozygotes; une telle condition est un exemple de sous-domination. La possibilité alternative est un équilibre astable, ou polymorphisme équilibré, dans lequel de légères perturbations de la valeur deˆp entraîneront un retour à ˆp. La condition pour cet équilibre est que l’hétérozygote soit plus infitness que l’un ou l’autre homozygote — une condition appelée overdominance.

Dans la nature, la chance qu’une fréquence génique reste équilibrée à la limite d’un équilibre instable est négligeable, nous ne devons donc pas nous attendre à trouver des polymorphismes naturels dans lesquels les hétérozygotes sont moins aptes que les homozygotes. Au contraire, l’observation d’un polymorphisme durable dans la nature peut être considérée comme la preuve d’un hétérozygote supérieur.

Malheureusement, la vie confond la théorie. Le locus Rh (groupe sanguin rhésus) chez l’homme présente un polymorphisme répandu avec les allèles Rh + et Rh−. Chez les Européens, la fréquence de l’allèle Rh est d’environ 0.4, alors que, chez les Africains, il est d’environ 0,2. Ainsi, ce polymorphisme humain doit être très ancien, antérieur à l’origine des races géographiques modernes. Mais ce polymorphisme provoque une incompatibilité maternelle–fœtale lorsque la mère anRH (Rh−/ Rh−homozygote) produit un fœtus Rh+ (Rh−/ Rh+ hétérozygote). Cette incompatibilité entraîne une anémie hémolytique (à partir d’une destruction des globules rouges) et la mort du fœtus dans une proportion modérée des cas si la mère a été préalablement sensibilisée par une grossesse antérieure avec un fœtus incompatible. Ainsi, il existe une sélection contre les hétérozygotes, bien qu’elle soit dépendante de la fréquence, car elle ne se produit que lorsque la mère est homozygote. Ce polymorphisme est instable et aurait dû disparaître de l’espèce, mais il existe dans la plupart des populations humaines. De nombreuses hypothèses ont été proposées pour expliquer sa stabilité apparente, mais le mystère demeure.

En revanche, aucune différence de fitness ne peut être démontrée pour de nombreux polymorphismes de groupes sanguins (et pour le polymorphisme ubiquitaire des enzymes révélé par électrophorèse). Il a été suggéré que de tels polymorphismes ne sont pas du tout une sous-sélection mais que

Cette situation de neutralité sélective satisferait également à l’exigence selon laquelleA=a, mais, au lieu d’un équilibre stable, il donne lieu à un équilibre passif (neutre) tel que toute fréquence d’allèle p est aussi bonne que toute autre. Cela laisse une réponse au problème de la façon dont les populations sont devenues très polymorphes au premier endroit. Le meilleur cas de surdominance pour la forme physique à un seul locus reste celui de l’anémie à cellules malsaines, où les deux homozygotes sont désavantagés par rapport au hétérozygote pour des raisons tout à fait différentes.

Les cas les mieux étudiés de polymorphisme équilibré dans la nature et en laboratoire sontles polymorphismes d’inversion chez plusieurs espèces de Drosophiles.La figure 24-11 montre l’évolution du changement de fréquence pour l’inversion ST (Standard) en compétition avec l’alternative de type CH (Chiricahua) dans une population de laboratoire de D.pseudoobscura. Les inversions ST et CH font partie d’un polymorphisme chromosomique dans les populations naturelles de cette espèce. Les fitnesses estimées pour les trois génotypes en laboratoire sont

En appliquant la formule pour la valeur d’équilibre ˆp, on obtient ˆp = 0,85, ce qui concorde assez bien avec les observations de la Figure 24-11.

Une autre cause d’équilibre génétique dans les populations est l’équilibre entre l’introduction de nouveaux allèles par mutation répétée et leur élimination par sélection naturelle. Cet équilibre est probablement la cause de nombreux polymorphismes de bas niveau pourmaladies génétiques dans les populations humaines. De nouvelles mutations délétères sont constammentse développent spontanément ou à la suite de l’action de mutagènes. Ces mutations peuvent être complètement récessives ou partiellement dominantes. La sélection les retire de la population, mais il y aura un équilibre entre leur apparence etmovale.

L’expression générale de cet équilibre est que la fréquence de l’allèle délétère à l’équilibre dépend du rapport entre le taux de mutation, μ, et l’intensité de la sélection, s, par rapport au génotype délétère. Pour un allèle délétère complètement récessif dont la fitness à l’état homozygote est 1−s, la fréquence d’équilibre est

Ces résultats sont présentés en détail dans la case 24-8. Ainsi, par exemple, une mutation létale récessive (s = 1) à la vitesse de µ = 10-6 aura une fréquence d’équilibre de 10-3.En effet, si nous savions qu’un gène était létal récessif et n’avait pas d’effets hétérozygotes, nous pourrions estimer son taux de mutation comme le carré de la fréquence allélique.Mais la base de ces calculs doit être ferme. L’anémie falciforme était autrefois considérée comme létale récessive sans effets hétérozygotes, ce qui a conduit à un taux de mutation estimé en Afrique de 0,1 pour ce locus.

Un résultat similaire peut être obtenu pour un gène délétère avec un certain effet danshétérozygotes. Si nous laissons les ajustements être WA/A = 1.0, WA/a = 1-hs, et Wa/a = 1−s pour un gène partiellement dominant, où h est le degré de dominance de l’allèle délétère, alors un calcul similaire nous donne

Ainsi, si μ = 10-6 et que la létale n’est pas totalement récessive mais a un effet délétère de 5% chez les hétérozygotes (s = 1,0, h = 0,05), alors

qui est inférieur de deux ordres de grandeur à la fréquence d’équilibre pour le cas purement récessif. En général, nous pouvons donc nous attendre à ce que les gènes délétères et complètement récessifs aient des fréquences beaucoup plus élevées que celles des gènes partiellement dominants.