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Les substituts du réel ne redeviennent aux yeux des élèves que des objets manipulés. Il existe deux populations dans le sud-ouest des états unis aux fréquences alléliques différentes. Ainsi, ils se reproduisent plus et transmettent leurs allèles aux générations suivantes La modélisation consiste à étudier la fréquence des allèles au cours des générations successives. Les élèves ordonnent chronologiquement les étapes. Tout en manipulant, les élèves renseignent une feuille de tableur qui réalise automatiquement leur représentation graphique.

Nom:logiciel evolution allelique
Format:Fichier D’archive
Système d’exploitation:Windows, Mac, Android, iOS
Licence:Usage Personnel Seulement
Taille:54.71 MBytes



Développements théoriques Introduction La notion de fréquence allélique est primordiale lorsque l'on parle d'évolution des espèces. Dans le chapitre sur "stabilité et variabilité des génomes et évolution" en Terminale S, la question des mécanismes de variation des fréquences alléliques est posée. L'action des facteurs de l'environnement est bien illustrée par l'exemple des Phalènes du Bouleau ou celui de la Drépanocytose.

Les variations aléatoires de fréquences alléliques pour des allèles neutres sont par contre assez difficile à illustrer par des exemples documentés.

Ce mécanisme est pourtant au coeur des théories qui conduisent à utiliser les distances génétiques pour tracer des arbres phylogénétiques. La notion d'horloge moléculaire est basée sur le fait que les allèles sont régulièrement remplacés au cours du temps. Ce remplacement doit être indépendant des contraintes du milieu pour que l'horloge soit considérée comme fiable. Nous proposons donc une petite activité de simulation analogique permettant aux élèves de percevoir le côté aléatoire des variations de fréquences alléliques au sein d'une petite population numériquement stable.

Des compléments théoriques qui ne sont pas au programme de Terminale S ont été ajoutés à destination des enseignants. Il y a en tout 10 boules blanches, 10 boules vertes, 10 boules rouges et 10 boules bleues mais la répartition dans les sacs n'est pas connue. Dites quelles sont les fréquences alléliques dans la population de départ.

Pour simuler l'action de la reproduction sexuée au sein de cette population, mettez de côté au hasard 4 sacs qui représentent les individus qui n'auront pas de descendants à la génération suivante. Formez 8 couples avec les 16 sacs restant. Pour chacun des couples, effectuez un tirage au sort en prenant une boule dans chaque sac, notez le couple d'allèles possédé par ce premier "enfant" et remettez les boules dans leur sac d'origine.

Faites un deuxième tirage au sort en ne prenant que 6 couples au hasard parmi ceux qui avait déjà formé un "descendant", notez les génotypes des 6 enfants formés et remettez les boules en place.

Faites un troisième tirage au sort pour 4 couples pris au hasard parmis ceux qui avaient eu un second "enfant" puis pour 2 couples pris au hasard parmis ceux qui avaient eu un troisième enfant. Vous disposez maintenant des génotypes de 20 individus issus de la première génération. Calculez les fréquences alléliques dans cette population. Que constatez-vous? Confrontez vos résultats à ceux des autres groupes.

Quelle relation pouvez-vous faire entre ce résultat et l'action de la sélection naturelle? Question subsidiaire : que se passerait-il si un nouvel allèle boule jaune apparaissait dans les cellules germinales d'un des individus? Les sacs sont confectionnés avec des sac-poubelles. Au départ de la manipulation les 40 boules sont enfermées dans un seul sac. Les "génotypes" des "individus" sont constitués par tirage au sort.

Chaque sac représente un individu. Les quatre sacs des "individus" qui ne participent pas à la reproduction sont mis de côté au hasard. Les autres sont rassemblés par paires également de façon aléatoire. Pour constituer un "descendant" on prélève une boule dans chaque sac. Un des élèves, nommé secrétaire, note les résultats et les boules sont immédiatement replacées dans leur sac d'origine. Une réflexion commune à tous les membres du groupe permet de trouver une explication à la diversité des résultats : c'est la petite taille du groupe qui l'explique.

Une confrontation avec l'étude des probabilités de transmission des allèles permet de faire émerger l'idée que les fréquences alléliques vont varier de façon importante et rapide au sein de populations de taille réduite sans que la sélection naturelle soit en jeu.

L'hypothèse de la disparition probable d'un ou plusieurs allèles est posée Les élèves désirent généralement poursuivre l'expérience sur les générations suivantes pour le vérifier mais plusieurs obstacles se présentent.

Pour lancer une nouvelle étape dans la réflexion on peut évoquer le cas de l'apparition d'un nouvel allèle chez l'un des individus de la première génération. Les élèves doivent formuler des hypothèses. Il est téléchargeable en cliquant sur le lien ci-contre.

Après installation, le programme est disponible dans "Program Files". Télécharger le logiciel fréquences alléliques Au démarrage, aucun tirage au sort n'est effectué. En cliquant sur "simulation" on provoque la distribution des allèles à la génération des parents et la simulation de répartition des allèles chez les enfants.

La procédure est strictement conforme à celle décrite dans la simulation analogique. Dans la colonne "Parents" les deux teintes correspondent à la constitution des couples. Dans la colonne "Génération fille" elles correspondent au rang des enfants dans les familles. En cliquant plusieurs fois sur le bouton "Simulation" on obtient toujours des résultats différents.

Un bouton "Génération suivante" a été ajouté. Elle ne respecte pas les règles de constitution des couples puisque les individus ne sont pas sexués. Tel qu'il est actuellement, ce logiciel permet de mettre en évidence que la disparition de tous les allèles sauf un est assez rapide. Lors d'une simulation nous avons constaté que la première disparition a lieu à la trente et unième génération, que la seconde disparition a lieu à la quarante sixième et qu'au bout de générations un seul allèle est présent.

Ces résultats sont très variables d'une simulation à une autre. Il est possible de reporter ces résultats sur un graphique pour schématiser le phénomène appelé dérive génétique.

Le temps de coalescence il ne reste plus qu'un seul allèle est ici de générations. Cette simulation, plus évoluée que celle qui est développée plus haut montre les mêmes résultats.

En l'absence d'apport génétique externe ou de néomutations, les petites populations tendent vers l'homogénéisation génétique. De telles conditions ne sont jamais réalisées pour les populations d'êtres vivants et la coalescence devient inéluctable.

Dans ce modèle, les néomutations ne sont pas prises en compte et le modèle suivant permet de répondre à cette objection légitime. Dans cette simulation, des néomutations ont étés introduites. On voit que la plupart des allèles disparaissent rapidement mais que certains arrivent à effectuer un remplacement.

Le temps de coalescence en nombre de générations est estimé à quatre fois l'effectif efficace Ne. Chaque nouvelle mutation neutre a la même probabilité d'arriver à la coalescence que les autres.

Bien que cette probalité soit faible, la multiplication des mutations raccourci le temps de remplacement.

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Fréquence allélique

License : Creative Common Attribution, Partage dans les mêmes conditions, modifiable Dans la deuxième moitié du XIXème siècle, la forme carbonaria se répand dans les régions industrialisées de la Grande-Bretagne. A noter qu'il existe également un allèle I, très minoritaire, qui code pour une couleur grise intermédiaire. Cet allèle est codominant avec T donnant une couleur gris claire et récessif par rapport à C. Des études récentes montrent que l'allèle C est apparu au début du XIXème siècle suite à l'insertion d'un élément transposable répété en tandem dans le premier intron du gène Cortex. Cette insertion entraine une suractivation du gène, en particulier dans les disques imaginaux à l'origine des ailes. Le contrôle exact et le lien avec la mélanisation des ailes est encore obscur.

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Définitions[ modifier modifier le code ] Le locus d'un gène sur un chromosome est l'endroit précis où se situe ce gène sur le chromosome. Chez les individus diploïdes, il y a deux allèles du même gène à un locus donné situé sur les autosomes, un allèle d'origine paternelle, le second d'origine maternelle. Ces allèles peuvent être semblables chez un sujet dit homozygote ou identiques par descendance en cas de consanguinité, ou différents chez le sujet hétérozygote ; Deux locus proches génétiquement liés constituent un haplotype. Ainsi plus de cent variants de l'hémoglobine sont connus, dont quelques-uns seulement sont pathologiques. Cependant, les allèles ne se distribuent aléatoirement que sous certaines conditions, dont l'absence de sélection. Quand ces conditions sont vérifiées, on dit que la population vérifie le modèle de Hardy-Weinberg. Les fréquences de chacun des allèles d'un gène donné sont représentées sur un histogramme des fréquences alléliques.

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Première S

Développements théoriques Introduction La notion de fréquence allélique est primordiale lorsque l'on parle d'évolution des espèces. Dans le chapitre sur "stabilité et variabilité des génomes et évolution" en Terminale S, la question des mécanismes de variation des fréquences alléliques est posée. L'action des facteurs de l'environnement est bien illustrée par l'exemple des Phalènes du Bouleau ou celui de la Drépanocytose. Les variations aléatoires de fréquences alléliques pour des allèles neutres sont par contre assez difficile à illustrer par des exemples documentés.

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Sciences de la vie et de la terre

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