Chapitre 5 — Les forces évolutives : sélection, dérive, spéciation · Topic 2 :
La dérive génétique · Leçon 2.1
Tu connais déjà la sélection naturelle : les individus les mieux adaptés laissent plus de
descendants. Mais tous les changements évolutifs ne sont pas dus à des « avantages ». Parfois,
c’est simplement le hasard qui décide quels allèles passent à la génération suivante.
Ce phénomène s’appelle la dérive génétique. Il peut sembler discret, mais il devient
redoutable dans les petites populations — au point d’appauvrir la diversité génétique d’espèces
entières. Le cas emblématique ? Le guépard, dont tous les individus actuels
sont génétiquement quasi identiques.
🎯 Objectifs pédagogiques
À la fin de cette leçon, tu sauras :
- Définir la dérive génétique comme une variation aléatoire des fréquences alléliques.
- Distinguer clairement dérive génétique et sélection naturelle.
- Expliquer pourquoi la dérive agit plus fortement dans les petites populations.
- Décrire l’effet fondateur et l’effet de goulot d’étranglement.
- Analyser le cas du guépard comme argument scientifique de la dérive.
🧭 Plan de la leçon
- Qu’est-ce que la dérive génétique ? Le hasard de l’échantillonnage.
- Dérive contre sélection : deux moteurs de l’évolution.
- Pourquoi la taille de la population est déterminante.
- Deux cas emblématiques : effet fondateur et goulot d’étranglement.
- Argument scientifique : le guépard, un génome quasi identique chez tous les individus.
1. Qu’est-ce que la dérive génétique ?
La dérive génétique est la variation aléatoire des fréquences
alléliques d’une génération à l’autre, due au simple hasard de l’échantillonnage
des gamètes qui participent à la reproduction. Autrement dit : sur les milliers de gamètes
produits, seuls quelques-uns donneront des descendants, et ce tirage n’est pas parfaitement
représentatif de la génération parentale.
Imagine une population de 10 lapins : 5 portent l’allèle A et 5 portent l’allèle
a (fréquence de A = 0,5). À la génération suivante, par simple hasard,
peut-être que 7 lapins auront A et 3 auront a. La fréquence de A est
passée à 0,7, sans qu’aucun allèle ne soit « meilleur » qu’un autre. C’est de la dérive.
Dérive génétique : modification aléatoire des fréquences alléliques d’une
population, provoquée par le hasard de l’échantillonnage lors de la reproduction. Elle
agit sans référence à la valeur adaptative des allèles — les allèles neutres, favorables ou
défavorables peuvent tous être perdus ou fixés au hasard.
La dérive est un phénomène permanent et universel : elle
agit dans toutes les populations, à chaque génération. Mais son effet n’est pas toujours visible…
2. Dérive contre sélection : deux moteurs de l’évolution
La sélection naturelle et la dérive génétique sont deux forces évolutives
distinctes, aux mécanismes très différents. Voici comment les comparer :
| Critère | Sélection naturelle | Dérive génétique |
|---|---|---|
| Moteur | Différentiel de succès reproducteur | Hasard de l’échantillonnage |
| Direction | Orientée (vers les allèles favorables) | Aléatoire (aucune direction) |
| Effet le plus fort | Dans toutes les populations | Dans les petites populations |
| Rôle de l’environnement | Central (pression de sélection) | Aucun |
| Résultat typique | Adaptation au milieu | Perte de diversité, fixation aléatoire |
Attention : ces deux forces agissent en même temps. Dans la nature, la
fréquence d’un allèle change à la fois parce que certains individus se reproduisent mieux
(sélection) et parce que le tirage n’est jamais parfait (dérive). On ne peut jamais totalement
séparer les deux, mais on peut estimer laquelle domine selon la taille de la population.
3. Pourquoi la taille de la population est déterminante
La dérive génétique est un phénomène statistique. Or, plus l’échantillon est
petit, plus les fluctuations aléatoires sont grandes. C’est la loi des grands nombres
appliquée à la génétique :
- Dans une grande population (millions d’individus), les fluctuations
aléatoires se compensent : la fréquence d’un allèle reste très proche d’une génération à
l’autre. La dérive est négligeable. - Dans une petite population (quelques dizaines à quelques centaines
d’individus), un allèle peut être perdu par malchance en quelques générations, ou au
contraire fixé (fréquence = 1). La dérive devient le moteur principal de
l’évolution.
Les généticiens des populations utilisent une formule simple pour estimer l’intensité de la
dérive : elle est proportionnelle à 1/(2N), où N est la taille
efficace de la population. Pour N = 10 individus, la dérive est 1000 fois plus forte
que pour N = 10 000 ! C’est pourquoi les espèces menacées sont d’abord frappées
par un effondrement génétique avant même une éventuelle extinction démographique.
Deux conséquences majeures de la dérive à long terme :
- Perte de diversité génétique : certains allèles disparaissent
définitivement de la population. - Fixation d’allèles : d’autres allèles atteignent 100 % — tous les
individus deviennent identiques pour ce gène.
4. Deux cas emblématiques : effet fondateur et goulot d’étranglement
La dérive s’exprime particulièrement dans deux situations où la population devient soudainement
très petite :
a) L’effet fondateur
Un petit groupe d’individus se sépare de sa population d’origine pour coloniser un
nouveau milieu (une île, une nouvelle vallée…). Ce petit groupe ne porte, par hasard,
qu’une fraction de la diversité génétique initiale — il est biaisé par rapport à la
population source. La nouvelle population, dérivée de ces quelques fondateurs, aura donc des
fréquences alléliques très différentes de la population mère.
Exemple : les populations humaines Amish de Pennsylvanie descendent de quelques
dizaines d’immigrants suisses du XVIIIᵉ siècle. Un allèle codant pour le syndrome
d’Ellis-van Creveld (nanisme + polydactylie), très rare en Europe, est aujourd’hui
fréquent chez les Amish : l’un des fondateurs le portait, et le hasard l’a maintenu.
b) L’effet de goulot d’étranglement (bottleneck)
Une catastrophe (éruption volcanique, épidémie, chasse intensive, changement climatique brutal)
réduit brusquement la population à un très petit nombre de survivants. Ces survivants, choisis
au hasard par la catastrophe (et non selon leur valeur sélective), ne portent qu’une
fraction de la diversité génétique d’origine. Même si la population se rétablit ensuite en nombre,
sa diversité génétique reste durablement appauvrie.
L’effet fondateur concerne un départ (une émigration, une
colonisation) ; l’effet de goulot d’étranglement concerne une chute
brutale sur place (une catastrophe). Dans les deux cas, la conséquence génétique est la
même : perte de diversité et amplification de la dérive dans la petite population qui suit.
5. Argument scientifique : le guépard, un cas d’école de la dérive
Comment démontrer que la dérive génétique a réellement façonné une espèce sauvage ? Le
guépard (Acinonyx jubatus) est devenu l’un des exemples les plus célèbres.
Question de départ : Pourquoi les guépards actuels présentent-ils une
diversité génétique si faible par rapport aux autres félins ? Est-ce dû à un ou plusieurs
goulots d’étranglement dans leur histoire évolutive ?
Protocole : Stephen O’Brien et son équipe (National Cancer Institute,
USA, 1983-1985) analysent le polymorphisme génétique de dizaines de guépards de captivité et
du parc Serengeti (Tanzanie). Ils mesurent la variabilité de plusieurs dizaines de loci et
réalisent surtout une expérience choc : des greffes de peau entre guépards non
apparentés (technique utilisée pour évaluer la compatibilité immunologique — donc génétique).
Résultats observés : La diversité génétique est 10 à 100 fois plus
faible que chez le lion ou le tigre. Presque tous les loci examinés sont
monomorphes (un seul allèle). Plus spectaculaire encore : les greffes de
peau entre guépards non apparentés sont acceptées comme si les animaux étaient des
jumeaux ! Les analyses moléculaires ultérieures ont daté au moins un goulot
d’étranglement majeur il y a environ 10 000 ans, à la fin de la dernière
glaciation.
Conclusion : Un goulot d’étranglement extrême a réduit les guépards à
quelques dizaines d’individus. La dérive génétique qui a suivi a fixé un très petit
nombre d’allèles dans toute la population. Aujourd’hui, tous les guépards du monde descendent
de ces quelques survivants et partagent un patrimoine génétique quasi identique. C’est une
démonstration expérimentale de l’action historique et durable de la dérive dans une population
naturelle.
Version courte, réutilisable en devoir surveillé (moins de 100 mots) :
« La dérive génétique est la variation aléatoire des fréquences alléliques d’une
génération à l’autre, due au hasard de l’échantillonnage des gamètes. Contrairement à la
sélection naturelle, elle n’oriente pas l’évolution : elle agit sans lien avec la valeur
adaptative des allèles. Son effet est proportionnel à 1/(2N) : elle est prépondérante dans
les petites populations, notamment après un effet fondateur ou un goulot d’étranglement. Le
guépard, dont les greffes de peau entre individus non apparentés sont acceptées, illustre une
perte massive de diversité génétique par dérive. »
🧠 À retenir absolument
- La dérive génétique est une variation aléatoire des fréquences
alléliques par hasard d’échantillonnage. - Elle diffère de la sélection : hasard vs. différentiel de succès
reproducteur. - Son intensité est proportionnelle à 1/(2N) : prépondérante dans les
petites populations. - Effet fondateur : petit groupe colonisateur biaisé.
Goulot d’étranglement : catastrophe réduisant brutalement la population. - Conséquences : perte de diversité et fixation aléatoire d’allèles.
- Cas emblématique : le guépard (O’Brien, 1983-1985), quasi-monomorphisme
génétique après un goulot d’étranglement il y a ~10 000 ans.
❓ Questions fréquentes
La dérive génétique peut-elle faire évoluer une espèce à elle seule ?
Oui. Dans une petite population isolée, la dérive peut modifier profondément les fréquences
alléliques en quelques générations, indépendamment de toute pression sélective. Elle est
considérée comme une force évolutive à part entière, au même titre que la
sélection naturelle. Le biologiste Motoo Kimura a même proposé en 1968 la théorie neutre
de l’évolution moléculaire : une grande partie des variations génétiques serait
d’abord due à la dérive, pas à la sélection.
Pourquoi les greffes de peau réussissent-elles entre guépards non apparentés ?
Normalement, le système immunitaire rejette les greffes provenant d’individus non identiques
grâce aux protéines de surface codées par le Complexe Majeur d’Histocompatibilité
(CMH). Or, chez les guépards, la dérive a fixé les mêmes allèles CMH chez tous les individus.
Résultat : le système immunitaire d’un guépard « voit » les cellules d’un autre guépard
comme les siennes. C’est une preuve directe et spectaculaire de la perte de diversité génétique.
Quelle est la différence entre la mutation et la dérive ?
La mutation crée de nouveaux allèles (elle est la source de la
diversité génétique). La dérive, elle, modifie de manière aléatoire la
fréquence des allèles déjà existants (elle ne crée rien de nouveau, elle brasse au
hasard). Ces deux mécanismes complémentaires sont indispensables à l’évolution.
La dérive est-elle un problème pour les espèces menacées ?
Oui, c’est un enjeu majeur en biologie de la conservation. Une espèce
menacée passe par un goulot d’étranglement démographique, ce qui accélère la dérive et
appauvrit la diversité génétique. À long terme, l’espèce devient plus vulnérable aux
maladies, moins capable de s’adapter à un environnement qui change. C’est pourquoi les
programmes de conservation (WWF, IUCN) surveillent la diversité génétique autant que les
effectifs.
Le guépard est-il condamné à cause de sa faible diversité génétique ?
Pas nécessairement, mais son avenir est fragile. Sa faible diversité génétique le rend
particulièrement vulnérable aux maladies infectieuses (une seule épidémie peut décimer toute
la population). Il présente aussi une fertilité réduite (fort taux d’anomalies chez
les spermatozoïdes). Sa survie repose donc largement sur la conservation de ses habitats et
sur les programmes d’élevage coordonnés au niveau international.
🚀 Pour aller plus loin
Tu veux comparer les forces évolutives ou passer à la modélisation numérique de la dérive ?
- Leçon 1.1 — Le principe de la sélection naturelle
- Leçon 1.2 — La phalène du bouleau : le mélanisme industriel
- Leçon 2.2 — Modéliser la dérive avec un logiciel
- Leçon 3.1 — La spéciation : naissance d’une nouvelle espèce
Sources scientifiques : O’Brien S. et al.,
Genetic basis for species vulnerability in the cheetah, Science, 1985 ;
Freeman & Herron, Analyse évolutive (5e éd., Pearson) ; ressources CNRS —
Institut des Sciences de l’Évolution de Montpellier (ISEM) ; Muséum national d’Histoire
naturelle (MNHN) ; rapports WWF sur la conservation du guépard.
Contenu pédagogique original — Réussir SVT. L’équipe Réussir SVT.