Diversité génétique et biodiversité
Au cœur du Svalbard, à 1 200 km du pôle Nord, un bunker creusé dans le permafrost
abrite plus d’un million de variétés de graines de plantes cultivées —
la « banque mondiale des semences », sauvegarde de la diversité génétique agricole de l’humanité.
Cette infrastructure existe parce que nous avons compris que la diversité génétique n’est pas
une curiosité biologique : c’est la matière première de toute vie future.
Cette dernière leçon sur la génétique explore le lien profond entre diversité génétique et biodiversité,
et les enjeux de sa conservation.
🎯 Objectifs de la leçon
- Distinguer les trois niveaux de biodiversité et leurs liens
- Comprendre comment la diversité génétique soutient la diversité des espèces
- Identifier les causes de l’érosion génétique et ses conséquences
- Décrire les principales stratégies de conservation de la diversité génétique
📋 Plan
- Les trois niveaux de biodiversité
- Diversité génétique : fondement de la biodiversité
- L’érosion génétique et ses causes
- Conserver la diversité génétique
1. Les trois niveaux de biodiversité
La biodiversité ne se réduit pas au nombre d’espèces. Elle s’organise en
trois niveaux imbriqués, chacun dépendant des autres.
| Niveau | Définition | Exemple | Comment la mesurer |
|---|---|---|---|
| Diversité génétique | Variété des allèles au sein des individus d’une même espèce | Les 700+ variétés de chêne pédonculé en Europe ont des profils génétiques différents | Polymorphisme, hétérozygotie, diversité nucléotidique |
| Diversité spécifique | Nombre et abondance des espèces dans un milieu | Une forêt tropicale abrite des milliers d’espèces d’insectes par hectare | Richesse spécifique, indice de Shannon-Wiener |
| Diversité écosystémique | Variété des écosystèmes sur Terre (forêts, récifs, prairies, marais…) | Chaque écosystème a des espèces, des réseaux trophiques et des cycles biogéochimiques propres | Cartographie, nombre d’écosystèmes distincts |
Ces trois niveaux sont interdépendants : si la diversité génétique d’une espèce
s’effondre, l’espèce peut disparaître → la diversité spécifique diminue → l’écosystème est
modifié (perte de pollinisateurs, de prédateurs, de décomposeurs…).
2. Diversité génétique : fondement de la biodiversité
🌿 Diversité génétique → diversité spécifique
L’évolution procède par accumulation de mutations et de recombinaisons dans un pool génique.
Sans diversité génétique intra-population, il n’y a pas de matériau pour la sélection naturelle →
pas d’adaptation → pas de spéciation possible. La diversité génétique est donc
la base de toute la diversité spécifique future.
À l’inverse, quand une espèce est réduite à une petite population génétiquement uniforme
(goulot d’étranglement, voir leçon 3.1), sa capacité à s’adapter et à éventuellement
donner naissance à de nouvelles espèces est compromise.
🌳 La diversité intra-spécifique dans la nature
Les espèces sauvages accumulent naturellement une grande diversité génétique.
Exemples :
- Le chêne sessile en forêt : différentes populations ont des allèles adaptés à leur altitude, leur sol, leur pluviométrie locale — toutes appartiennent à la même espèce mais diffèrent génétiquement.
- Le saumon atlantique : chaque rivière abrite une population génétiquement distincte, adaptée à ses caractéristiques (température, courant, prédateurs). Si une rivière est détruite, c’est un patrimoine génétique unique perdu.
- La fréquence de l’allèle HbS (drépanocytose) varie selon les régions d’Afrique : plus élevée là où le paludisme est intense, car les hétérozygotes (HbA/HbS) résistent mieux au parasite.
3. L’érosion génétique et ses causes
L’érosion génétique est la perte progressive d’allèles dans un pool génique,
réduisant la diversité disponible pour l’adaptation future. Elle touche aujourd’hui
aussi bien les espèces sauvages que les plantes et animaux domestiques.
⚠️ Causes de l’érosion génétique dans la nature
- Destruction et fragmentation des habitats : les populations sont coupées les unes des autres → petites populations isolées → dérive génétique accélérée → perte de diversité. Un massif forestier divisé par une autoroute crée deux populations qui divergent génétiquement.
- Surexploitation : pêche intensive, chasse, prélèvement → réduction des effectifs → goulot d’étranglement. La morue de Terre-Neuve, réduite à 1 % de son abondance historique par la pêche industrielle, a perdu une fraction importante de sa diversité génétique.
- Espèces invasives : compétition avec l’espèce native → réduction des effectifs → perte de diversité génétique. L’écureuil roux d’Eurasie a vu sa diversité génétique chuter dans les zones envahies par l’écureuil gris américain.
- Changement climatique : déplacement rapide des niches écologiques → populations réduites à des refuges → goulots d’étranglement thermiques.
🌾 Érosion génétique en agriculture
L’agriculture industrielle a provoqué une érosion génétique massive des plantes cultivées :
- Uniformisation des variétés : quelques variétés à haut rendement ont remplacé des milliers de variétés locales. En 1900, les agriculteurs cultivaient ~7 000 variétés de pommes aux États-Unis → aujourd’hui moins de 50 variétés commerciales représentent 90 % des ventes.
- Abandon des races domestiques : des centaines de races de bovins, ovins et porcins locaux ont disparu au profit de quelques races industrielles à hauts rendements.
- Conséquence directe : si la variété dominante est attaquée par un nouveau pathogène, il n’y a pas de variétés alternatives résistantes (rappel : banane Cavendish, leçon 3.1).
📋 La Liste rouge de l’UICN
L’Union Internationale pour la Conservation de la Nature (UICN) maintient la
Liste rouge des espèces menacées, qui évalue le risque d’extinction
selon plusieurs critères dont la taille des populations et leur tendance.
Catégories principales : Préoccupation mineure → Quasi menacée → Vulnérable →
En danger → En danger critique → Éteint à l’état sauvage → Éteint.
En 2024, plus de 44 000 espèces (sur ~157 000 évaluées) sont menacées d’extinction.
4. Conserver la diversité génétique
🔗 Corridors écologiques
Pour contrer la fragmentation des habitats, des corridors écologiques
(bandes de végétation, passages à faune sous les routes, haies bocagères) relient
les fragments d’habitat. Ces corridors permettent aux individus de se déplacer entre
populations → échanges génétiques → maintien de la diversité.
Exemple : les passages à lynx aménagés sous les autoroutes des Vosges et du Jura permettent
à cette espèce de maintenir un flux génique entre populations de France, Allemagne et Suisse.
🌱 Banques de graines et cryo-conservation
La conservation « ex situ » (hors du milieu naturel) préserve des allèles même si une espèce
ou variété disparaît du terrain :
- Banque mondiale de semences du Svalbard (Norvège) : ouverte en 2008, abrite plus d’1,3 million d’échantillons de variétés végétales de 98 % des pays. Stockées à −18 °C dans le permafrost, elles peuvent rester viables des siècles. Première utilisation en 2015 : des graines de céréales syriennes ont été retirées après la destruction du laboratoire syrien à cause de la guerre.
- Banques de gènes nationales : chaque pays conserve des collections de variétés agricoles locales. La France conserve ~80 000 accessions de plantes cultivées au Centre de Ressources Biologiques.
- Cryo-conservation pour les animaux : congélation de sperme, d’ovules et d’embryons d’espèces menacées. Des « zoos congelés » conservent du matériel génétique de plus de 800 espèces.
🏞️ Aires protégées et élevage en captivité
La conservation « in situ » (dans le milieu naturel) est prioritaire :
- Aires protégées (parcs nationaux, réserves naturelles) : 17 % des terres émergées et 8 % des océans sont protégés (objectif mondial : 30 % d’ici 2030, accord Kunming-Montréal 2022). L’objectif est de maintenir des populations suffisamment grandes pour éviter la dérive génétique.
- Programmes d’élevage en captivité gérés par studbooks internationaux (voir leçon 3.1) : permettent de maintenir la diversité génétique et préparer des réintroductions dans la nature. Le bison d’Europe (4 individus en 1927 → +6 000 aujourd’hui grâce à ce programme) en est l’exemple le plus célèbre.
🌾 Valoriser les variétés paysannes
Pour l’agriculture, la conservation passe aussi par l’utilisation des variétés :
des associations et des réglementations encouragent les agriculteurs à cultiver des variétés
anciennes et locales. En France, des « semences de pays » ou variétés « population »
peuvent être échangées entre agriculteurs depuis 2016. Ces variétés, sélectionnées localement
pendant des siècles, abritent souvent des allèles de résistance à des maladies ou à la sécheresse
que les variétés industrielles n’ont plus.
🧠 À retenir absolument
- Biodiversité = 3 niveaux : génétique (allèles), spécifique (espèces), écosystémique (milieux).
- La diversité génétique est la base : sans elle, pas de sélection naturelle possible, pas d’adaptation, pas d’évolution.
- Érosion génétique : perte d’allèles par fragmentation des habitats, surexploitation, espèces invasives, agriculture uniforme.
- Conservation in situ : corridors écologiques, aires protégées, élevage contrôlé.
- Conservation ex situ : banques de graines, cryo-conservation, studbooks.
- Objectif : maintenir des populations assez grandes pour éviter la dérive génétique.
❓ Questions fréquentes
Peut-on recréer une espèce éteinte à partir d’ADN ancien ?
En théorie partielle, en pratique encore très limité. L’ADN ancien (extrait de fossiles ou de spécimens de musée) se fragmente en petits morceaux difficiles à assembler. Le projet Colossal Biosciences tente de « de-éteindre » le mammouth laineux en éditant le génome d’éléphants d’Asie (espèce la plus proche) pour y introduire les gènes du mammouth liés au froid. Mais même si cela réussit, le résultat serait un hybride éléphant/mammouth, pas un vrai mammouth. De plus, l’espèce ne retrouverait pas son écosystème d’origine (la steppe à mammouth n’existe plus). Pour les espèces récemment éteintes (pigeon migrateur américain, thylacine), les projets avancent mais restent expérimentaux. La conservation préventive reste infiniment plus efficace et moins coûteuse.
Pourquoi 30 % d’aires protégées est-il l’objectif mondial d’ici 2030 ?
L’accord de Kunming-Montréal (COP15, décembre 2022) a fixé l’objectif « 30×30 » : protéger 30 % des terres, eaux douces et océans d’ici 2030. Ce seuil est fondé sur des études de biologie de la conservation montrant qu’il faut protéger une surface suffisante pour que les populations animales maintiennent une taille minimale viable (évitant la dérive génétique) et pour que les réseaux d’écosystèmes restent fonctionnels. En dessous de certains seuils de surface, l’extinction en cascade s’emballe. Ce n’est pas magique — 30 % protégés mais mal gérés ou fragmentés valent moins que 15 % bien connectés et gérés. La qualité de la protection compte autant que la quantité.
Les OGM peuvent-ils aider à conserver la diversité génétique des plantes cultivées ?
C’est un sujet complexe avec des arguments dans les deux sens. Contre : si les OGM dominent le marché, ils peuvent accélérer l’uniformisation génétique (quelques variétés transformées pour quelques gènes de résistance → même problème qu’avant). Pour : la transgénèse peut introduire dans une variété commerciale des gènes de résistance identifiés dans des variétés sauvages ou paysannes, évitant de remplacer une variété entière. Les nouvelles techniques (CRISPR-Cas9 pour l’édition de génomes) permettent des modifications plus précises. La vraie solution n’est pas technologique seule : elle passe d’abord par le maintien des variétés sauvages et paysannes comme réservoirs d’allèles utiles à découvrir.
Qu’est-ce que la « taille minimale viable » d’une population ?
La taille minimale viable de population (MVP, Minimum Viable Population) est le seuil en dessous duquel une population a une probabilité élevée de s’éteindre dans un futur prévisible (souvent définie comme : 95 % de probabilité de survie pendant 100 ou 1 000 ans). Elle dépend de l’espèce, mais des règles empiriques suggèrent 50 individus comme seuil d’urgence (pour éviter la dépression de consanguinité à court terme) et 500 individus pour une viabilité à long terme (pour maintenir la diversité génétique face à la dérive). Ces chiffres sont contestés : des études récentes suggèrent que 5 000 individus seraient nécessaires pour vraiment maintenir le potentiel adaptatif. Ces seuils guident les priorités de conservation, mais chaque espèce est différente (un éléphant MVP ≠ un virus MVP).
Y a-t-il des espèces qui ont récupéré leur diversité génétique après un goulot d’étranglement ?
Oui, mais lentement — et jamais complètement pour les allèles perdus. Le bison d’Amérique du Nord est passé de ~60 millions d’individus au XIXe siècle à ~1 000 individus en 1890 (chasse intensive) → goulot d’étranglement sévère. Les ~500 000 bisons actuels descendent de ces quelques survivants. Des études génomiques montrent qu’ils ont moins de diversité génétique que leurs ancêtres, mais que la sélection naturelle a pu partiellement compenser en éliminant les allèles les plus délétères. La récupération numérique n’efface pas la perte génétique : les allèles disparus pendant le goulot ne « reviennent » pas. Seules de nouvelles mutations (très lentes) ou l’introduction d’individus d’une autre population peuvent apporter de nouveaux allèles.