Bull. Fr. Pêche Piscic. (1989) 3 1 4 : 9 8 - 1 0 8 - 9 8 -

CHAPITRE 1 PRINCIPAUX CONCEPTS ET MÉTHODES RELATIFS A LA DESCRIPTION

DE LA DIVERSITÉ GÉNÉTIQUE D'UNE ESPÈCE

R. G U Y O M A R D

I N R A - C R J , L a b o r a t o i r e d e G é n é t i q u e d e s P o i s s o n s , 7 8 3 5 0 J O U Y - E N - J O S A S

I - S T R U C T U R E D E L ' E S P È C E

1 . C o n c e p t b i o l o g i q u e d e l 'espèce

L ' a p p a r t e n a n c e d e d e u x i n d i v i d u s à u n e m ê m e e s p è c e a l o n g t e m p s é té d é t e r m i n é e d ' a p r è s l eu r d e g r é d e r e s s e m b l a n c e m o r p h o l o g i q u e . Il est p e u à p e u a p p a r u q u e l ' a p p l i c a t i o n de c e c r i t è r e ( q u a l i f i é d e t y p o l o g i q u e , ca r il d é f i n i t u n e espèce pa r u n t y p e m o r p h o l o g i q u e ) c o n d u i s a i t p a r f o i s à d e s c o n c l u s i o n s e r r o n é e s * . U n e x e m p l e f a m e u x e s t c o n s t i t u é p a r le m â l e e t la f e m e l l e d u C o l v e r t q u i a v a i e n t é t é c l a s s é s à l ' o r i g i n e d a n s d e u x e s p è c e s d i f f é r e n t e s , r e s p e c t i v e m e n t Anas boschasetAnas platyrhynchos. Les d i f f i c u l t é s r e n c o n t r é e s d a n s l ' a p p l i c a t i o n d u c o n c e p t t y p o l o g i q u e et l ' é m e r g e n c e d e la t h é o r i e d e la s é l e c t i o n n a t u r e l l e , a c c o r d a n t u n e p l a c e i m p o r t a n t e à la d i v e r s i t é i n t e r i n d i v i d u e l l e a u s e i n d e l ' e spèce , o n t p e u à p e u c o n d u i t les t a x o n o m i s t e s à a d o p t e r l ' i n t e r f é c o n -d i t é , e t n o n p l u s la s i m i l i t u d e , c o m m e p r i n c i p a l c r i t è r e d ' a p p a r t e n a n c e à u n e m ê m e e s p è c e . C e l l e - c i es t d o n c d é s o r m a i s d é f i n i e c o m m e u n e n s e m b l e d ' i n d i v i d u s c o n t e m p o r a i n s q u i , d a n s les c o n d i t i o n s n a t u r e l l e s , o n t u n e p r o b a b i l i t é n o n n u l l e d ' e n g e n d r e r u n e d e s c e n d a n c e c o m m u n e f e r t i l e ( M a y r , 1 9 7 4 ) . C e c o n c e p t est q u a l i f i é d e b i o l o g i q u e , car s a d é f i n i t i o n est d e n a t u r e b i o l o g i q u e .

L ' a p p a r i t i o n d u c o n c e p t b i o l o g i q u e d e l ' espèce a c o n s t i t u é u n p r o g r è s r e m a r q u a b l e p o u r la c o m p r é h e n s i o n des p h é n o m è n e s é v o l u t i f s e t la r é s o l u t i o n d e n o m b r e u x p r o b l è m e s t a x o n o m i q u e s . S ' i l e s t d é s o r m a i s u n a n i m e m e n t r e c o n n u p a r les b i o l o g i s t e s , s o n a p p l i c a t i o n n 'est p a s t o u j o u r s f a c i l e e t la d é f i n i t i o n d e n o m b r e u s e s e s p è c e s , n o t a m m e n t de p o i s s o n s d ' e a u d o u c e , r e p o s e e n c o r e su r d e s c r i t è r e s m o r p h o l o g i q u e s .

2 . N o t i o n d e p o p u l a t i o n

L 'a i r e d e d i s t r i b u t i o n d ' u n e e s p è c e p e u t ê t r e t r ès é t e n d u e e t m o r c e l é e ; les i n d i v i d u s q u i la c o m p o s e n t o n t a l o r s t e n d a n c e à s ' a c c o u p l e r en p r i o r i t é l o c a l e m e n t . Il f a u t d o n c a d m e t t r e q u ' u n e e s p è c e p e u t ê t r e c o n s t i t u é e d e s o u s - u n i t é s r e p r o d u c t i v e s p r i v i l é g i é e s , a p p e l é e s p o p u l a t i o n s , q u i p e u v e n t s e m a i n t e n i r s u r d e n o m b r e u s e s g é n é r a t i o n s . I d é a l e m e n t , u n e p o p u l a t i o n s e d é f i n i t c o m m e u n e c o m m u n a u t é d a n s l a q u e l l e les i n d i v i d u s de s e x e s o p p o s é s e t s e x u e l l e m e n t m û r s s ' a s s o c i e n t a u h a s a r d p o u r s e r e p r o d u i r e . O n n o m m e p a n m i x i e c e m o d e d e r e p r o d u c t i o n . Par c o n t r e , e n t r e d e u x p o p u l a t i o n s d i s t i n c t e s , m a i s a p p a r t e n a n t à la m ê m e e s p è c e , il e x i s t e r a u n i s o l e m e n t r e p r o d u c t e u r p a r t i e l . L ' u n e d e s p r i n c i p a l e s d i f f i c u l t é s a u x q u e l l e s se h e u r t e n t les t a x o n o m i s t e s es t d e d é t e r m i n e r s i l ' i s o l e m e n t r e p r o d u c t i f e n t r e d e u x p o p u l a t i o n s e s t pa r t i e l o u t o t a l et s i c e l l e s - c i a p p a r t i e n n e n t o u n o n à la m ê m e e s p è c e . D ' u n p o i n t d e v u e g é n é t i q u e , la p o p u l a t i o n p e u t ê t r e d é c r i t e c o m m e u n e n s e m b l e d e g è n e s ( le t e r m e d e " p o o l g é n i q u e " es t f r é q u e m m e n t u t i l i sé ) p a r t i e l l e m e n t i so lé des a u t r e s p o p u l a t i o n s . A c h a q u e g é n é r a t i o n , la r e p r o d u c t i o n s e x u é e a s s u r e le b r a s s a g e d e s g è n e s d a n s la p o p u l a t i o n e t l ' a p p a r i t i o n d e n o u v e l l e s c o m b i n a i s o n s g é n i q u e s ( f i g 1) . La s é l e c t i o n n a t u r e l l e f a v o r i s e les p l u s e f f i c a c e s d ' e n t r e e l l e s et les g è n e s p r é s e n t s d a n s la p o p u l a t i o n a t t e i g n e n t a i ns i u n d e g r é d e c o a d a p t a t i o n q u ' i l s n ' o n t pas n é c e s s a i r e m e n t avec c e u x d e s a u t r e s p o p u l a t i o n s . La p o p u l a t i o n c o n s t i t u e d o n c u n e u n i t é m a j e u r e de l ' é v o l u t i o n d e l ' espèce .

3. F a c t e u r s d 'évolut ion d e la var iabi l i té géné t ique d e s p o p u l a t i o n s

Il es t e x t r ê m e m e n t r a r e d e n e pas o b s e r v e r d e v a r i a b i l i t é i n t e r i n d i v i d u e l l e p o u r n ' i m p o r t e q u e l c a r a c t è r e l o r s q u ' o n p a r c o u r t le d o m a i n e d ' u n e e s p è c e . M é c o n n a î t r e la n a t u r e d e c e t t e v a r i a b i l i t é a i n s i q u e les f a c t e u r s q u i e n s o n t à l ' o r i g i n e p e u t c o n d u i r e à des i n t e r p r é t a t i o n s t o t a l e m e n t e r r o n é e s q u a n t à s a s i g n i f i c a t i o n .

L e s c a r a c t è r e s o b s e r v é s s o n t d e s p h é n o t y p e s , c ' e s t - à - d i r e le r é s u l t a t d e l ' i n t e r a c t i o n d ' u n e i n f o r m a t i o n g é n é t i q u e et d e l ' e n v i r o n n e m e n t . Il f a u t d o n c se g a r d e r d ' a f f i r m e r , a priori, q u e t o u t e v a r i a b i l i t é p h é n o t y p i q u e re f l è t e u n e v a r i a b i l i t é g é n é t i q u e c a r e l l e p e u t ê t re , d a n s c e r t a i n s cas , p u r e m e n t e n v i r o n n e m e n t a l e . Il es t n é c e s s a i r e d ' a n a l y s e r la d i v e r s i t é o b s e r v é e s e l o n des m é t h o d e s a p p r o p r i é e s (c f la p a r t i e II d e c e c h a p i t r e ) , a f in d e d é t e r m i n e r s ' i l e x i s t e u n e v a r i a b i l i t é g é n é t i q u e s o u s - j a c e n t e .

L a n a t u r e c h i m i q u e , l ' o r g a n i s a t i o n , a i ns i q u e le m o d e d e r e p l i c a t i o n et d e t r a n s m i s s i o n d e

l ' i n f o r m a t i o n g é n é t i q u e s o n t b i e n c o n n u s ( é v e n t u e l l e m e n t , se r e p o r t e r à des o u v r a g e s d e b a s e

* en classant les individus interféconds dans des espèces différentes ou, au contraire, en regroupant des entités morphologiquement semblables, mais évolutivement distinctes (espèces jumelles).

Article available at http://www.kmae-journal.org or http://dx.doi.org/10.1051/kmae:1989006

Bull. Fr. Pêche Piscic. (1989) 3 1 4 : 9 8 - 1 0 8 - 9 9 —

c o m m e , par e x e m p l e , P r é v o s t 1 9 7 6 ; c f é g a l e m e n t la f i g u r e 1 e t le g l o s s a i r e s i t u é e n f i n d e f a s c i c u l e ) . E n r e v a n c h e , i l es t p e u t - ê t r e u t i l e d e r a p p e l e r l a n a t u r e e t le r ô l e , c h e z l es o r g a n i s m e s d i p l o i d e s s e x u é s , d e s d i f f é r e n t s f a c t e u r s d ' é v o l u t i o n d e c e t t e i n f o r m a t i o n g é n é t i q u e . A c ô t é d e la sélection q u i c o n s t i t u e la n o t i o n m a î t r e s s e d e la t h é o r i e d e l ' é v o l u t i o n d e s e s p è c e s , il e x i s t e q u a t r e a u t r e s f a c t e u r s d ' é v o l u t i o n q u i s o n t la mutation, la recombinaison, la migration et la dérive génétique.

L a s é l e c t i o n f a v o r i s e les g è n e s , o u a s s o c i a t i o n s d e g è n e s , q u i c o n f è r e n t a u x i n d i v i d u s les m e i l l e u r e s c h a n c e s d e s u r v i e et d e r e p r o d u c t i o n (en fa i t , la s é l e c t i o n n 'ag i t q u ' i n d i r e c t e m e n t sur les g è n e s o u les g é n o t y p e s p a r l ' i n t e r m é d i a i r e d e s p h é n o t y p e s ) . E l l e c o n s t i t u e le seu l f a c t e u r q u i i m p r i m e , à la p o p u l a t i o n , u n e é v o l u t i o n d a n s u n s e n s b i e n p r é c i s . C e t t e é v o l u t i o n se ra c e p e n d a n t t r è s d i f f é r e n t e s e l o n les m o d a l i t é s d ' a c t i o n d e c e t t e s é l e c t i o n . C e c i p e u t ê t r e m o n t r é s i m p l e m e n t d a n s le c a s d ' u n l o c u s p r é s e n t a n t u n p o l y m o r p h i s m e d û à u n c o u p l e d ' a l l è l e s A e t a . T r o i s g é n o t y p e s s o n t p o s s i b l e s : A A , aa ( g é n o t y p e s h o m o z y g o t e s ) e t A a ( g é n o t y p e h é t é r o z y g o t e ) . C h a c u n d ' e u x p e u t ê t r e a f f e c t é d ' u n e v a l e u r s é l e c t i v e ( f i t ness c h e z les a n g l o - s a x o n s ) . C e l l e - c i es t a p p r o x i m a t i v e ­m e n t le p r o d u i t d e d e u x f a c t e u r s : d ' u n e pa r t , la p r o b a b i l i t é d e s u r v i e d u g é n o t y p e d e la f é c o n d a t i o n a u s t a d e r e p r o d u c t e u r ; d ' a u t r e p a r t , le s u c c è s r e p r o d u c t e u r , e x p r i m é p a r le n o m b r e d e g a m è t e s e f f i c a c e s ( o u d e d e s c e n d a n t s ) p r o d u i t s , d e c e g é n o t y p e . Le d e v e n i r d u p o l y m o r p h i s m e va d é p e n d r e d e c e s v a l e u r s s é l e c t i v e s . Si l ' un d e s g é n o t y p e s h o m o z y g o t e s p o s s è d e t o u j o u r s , au c o u r s d e s g é n é r a t i o n s , la p l u s f o r t e v a l e u r s é l e c t i v e , la p o p u l a t i o n n e c o n s e r v e r a f i n a l e m e n t q u e l 'a l lè le c o r r e s p o n d a n t a u g é n o t y p e a v a n t a g é ( e n l ' a b s e n c e d e m u t a t i o n o u d e m i g r a t i o n ; c f p l u s lo in) e t le l o c u s se f i x e r a p o u r c e t a l l e l e . M a i s la s é l e c t i o n a g i t p a r f o i s , a u c o n t r a i r e , c o m m e un f a c t e u r d e m a i n t i e n d u p o l y m o r p h i s m e . C 'es t le c a s l o r s q u e le g é n o t y p e h é t é r o z y g o t e a t o u j o u r s u n e p lus f o r t e v a l e u r s é l e c t i v e q u e les d e u x h o m o z y g o t e s . L e p o l y m o r p h i s m e p e u t a u s s i ê t r e s t a b l e si l e s va l eu rs s é l e c t i v e s n e s o n t pas c o n s t a n t e s e t q u e les d e u x g é n o t y p e s h o m o z y g o t e s s o n t a l t e r n a t i v e m e n t a v a n t a g é s . L a c a u s e d e s v a r i a t i o n s d e s v a l e u r s s é l e c t i v e s p e u t ê t r e les f l u c t u a t i o n s des f a c t e u r s d u m i l i e u , m a i s auss i la c o m p o s i t i o n g é n é t i q u e d e la p o p u l a t i o n : il a a i n s i é t é d é m o n t r é q u e c e r t a i n s g é n o t y p e s s o n t a v a n t a g é s l o r s q u ' i l s s o n t ra res , p u i s d é s a v a n t a g é s l o r s q u ' i l s d e v i e n n e n t f r é q u e n t s .

Q u e l q u e s o i t le m é c a n i s m e i m p l i q u é , l a s é l e c t i o n o p è r e n é c e s s a i r e m e n t à t r a v e r s d e s m o r t a l i t é s et d e s f é c o n d i t é s d i f f é r e n t i e l l e s . Il es t a d m i s q u e le t a u x m o y e n d e s u b s t i t u t i o n d ' u n g è n e p a r s é l e c t i o n n a t u r e l l e e s t f o r c é m e n t f a i b l e a u s e i n d ' u n e p o p u l a t i o n p o u r r es te r c o m p a t i b l e avec les t a u x d e m o r t a l i t é s et d e f é c o n d i t é s o b s e r v é s , m ê m e d a n s le c a s d ' e s p è c e s t r è s f é c o n d e s ( N e i , 1975) . Par c o n t r e , à l ' é che l l e d e l ' e spèce , d e s m o d i f i c a t i o n s g é n é t i q u e s r a p i d e s p e u v e n t se p r o d u i r e si c e l l e - c i es t s t r u c t u r é e e n p o p u l a t i o n s g é n é t i q u e m e n t t r è s d i f f é r e n t e s et s i l ' une o u p l u s i e u r s d ' e n t r e e l l e s s o n t é l i m i n é e s p a r s é l e c t i o n .

C o n t r a i r e m e n t à la s é l e c t i o n , les q u a t r e a u t r e s f a c t e u r s m o d i f i e n t a u h a s a r d la c o m p o s i t i o n g é n é t i q u e d e la p o p u l a t i o n . T r o i s d ' e n t r e e u x , la m u t a t i o n , la m i g r a t i o n et la r e c o m b i n a i s o n s o n t g é n é r a t e u r s d e v a r i a b i l i t é . L a m u t a t i o n c o n s t i t u e la s o u r c e p r e m i è r e d e n o u v e a u t é g é n é t i q u e . Il s e m b l e t o u t e f o i s q u e les t a u x d e s m u t a t i o n s s o i e n t , e n g é n é r a l , t r è s f a i b l e s ( d e 1 0 - 5 à 1 0 - 7 ) et q u e la g r a n d e m a j o r i t é d ' e n t r e e l l e s n ' a i e n t q u ' u n e f f e t t r è s l é g e r s u r le p h é n o t y p e . Les c o n s é q u e n c e s i m m é d i a t e s d e la m u t a t i o n s u r la d i v e r s i t é g é n é t i q u e d e s o r g a n i s m e s s e x u é s s o n t v r a i s e m b l a b l e ­m e n t m i n i m e s l o r s q u ' o n les c o m p a r e à c e l l e s d e la r e c o m b i n a i s o n g é n i q u e . C e l l e - c i est le r é s u l t a t d e d e u x é v é n e m e n t s q u i c a r a c t é r i s e n t la r e p r o d u c t i o n s e x u é e : la m é i o s e e t l a f é c o n d a t i o n . L e s é c h a n g e s e n t r e c h r o m o s o m e s p a t e r n e l s et m a t e r n e l s h o m o l o g u e s i n t e r v e n a n t au c o u r s d e la p r e m i è r e d i v i s i o n d e m é ï o s e , p u i s la s é g r é g a t i o n des c h r o m o s o m e s e n f i n d e m é i o s e a b o u t i s s e n t à la p r o d u c t i o n d ' u n n o m b r e c o n s i d é r a b l e d e n o u v e a u x t y p e s g a m é t i q u e s ( f ig 1) . Le n o m b r e p o s s i b l e d e t y p e s z y g o t i q u e s i s s u s d e l ' a s s o c i a t i o n , a u h a s a r d , d e c e s g a m è t e s e s t e n c o r e p l u s i m p r e s s i o n n a n t . La r e c o m b i n a i s o n ( i l f a u d r a i t d i r e la r e p r o d u c t i o n s e x u é e ) es t , d e l o i n , le p r i n c i p a l f a c t e u r d e r e n o u v e l l e m e n t d e la v a r i a b i l i t é g é n é t i q u e d a n s la p o p u l a t i o n .

L ' a p p o r t d e v a r i a b i l i t é d û à la m i g r a t i o n es t é v i d e m m e n t b i e n m o i n d r e q u e c e l u i d e la r e c o m b i n a i s o n g é n i q u e , m a i s res te c e r t a i n e m e n t s u p é r i e u r à c e l u i d e la m u t a t i o n d a n s la p l u p a r t d e s cas ( M a y r , 1974 ) . Le r ô l e m a j e u r d u c o u r a n t d e g è n e s es t d e m a i n t e n i r la c o h é s i o n g é n é t i q u e e n t r e p o p u l a t i o n s q u i c o m p o s e n t l ' e spèce . D e c e p o i n t d e v u e , s o n e f f i c a c i t é e s t r e m a r q u a b l e ; en e f f e t , d e s t a u x d e m i g r a t i o n e x t r ê m e m e n t f a i b l e s (de l ' o r d r e d ' u n i m m i g r a n t d a n s u n e p o p u l a t i o n d e 1 0 a à 1 0 5 i n d i v i d u s ) p e u v e n t s u f f i r e n t à p r é v e n i r t o u t e d i f f é r e n c i a t i o n , m ê m e e n p r é s e n c e d e f o r c e s s é l e c t i v e s r e l a t i v e m e n t f o r t e s ( L i , 1 9 7 6 ; N e i , 1 9 8 7 ) . Par c o n t r e , d è s q u e le c o u r a n t d e gène est i n t e r r o m p u e n t r e d e u x p o p u l a t i o n s , c e l l e s - c i p e u v e n t d i v e r g e r t r è s r a p i d e m e n t ( N e i , 1 9 7 5 ) . L ' in te r ­r u p t i o n d ' u n c o u r a n t d e g è n e p e u t ê t r e , a priori, d u e à d e s c a u s e s i n t r i n s è q u e s — c e sont les m é c a n i s m e s d ' i s o l e m e n t r e p r o d u c t e u r a c q u i s p a r u n e p o p u l a t i o n v i s - à - v i s d ' u n e a u t r e ( M a y r , 1974) — o u e x t r i n s è q u e s — c 'es t l ' i s o l e m e n t g é o g r a p h i q u e . Les g é n é t i c i e n s a d m e t t e n t p r a t i q u e m e n t t o u s qu ' i l n e p e u t y a v o i r a p p a r i t i o n d e m é c a n i s m e d ' i s o l e m e n t s a n s m i s e e n p l a c e p r é a l a b l e d ' u n i s o l e m e n t g é o g r a p h i q u e . P l u s c o n c r è t e m e n t , la d i f f é r e n c i a t i o n s u r u n m ê m e t e r r i t o i r e d ' u n e p o p u l a ­t i o n e n d e u x p o p u l a t i o n s g é n é t i q u e m e n t d i f f é r e n c i é e s s e m b l e i m p o s s i b l e (à l ' e x c e p t i o n t o u t e f o i s d e la s p é c i a t i o n pa r p o l y p l o i d i s a t i o n ; cf M a y r , 1974) .

Les e f fe t s d u s a u x f l u c t u â t i o n s d ' é c h a n t i l l o n n a g e su r la v a r i a b i l i t é g é n é t i q u e d ' u n e p o p u l a t i o n

p e u v e n t ê t r e i l l u s t r é s à l ' a ide d ' u n c a s e x t r ê m e , c e l u i d ' u n e p o p u l a t i o n c o n s t i t u é e d ' u n s e u l m â l e e t

d ' u n e s e u l e f e m e l l e à c h a q u e g é n é r a t i o n ( f i g u r e 2) . A u n e c e r t a i n e g é n é r a t i o n , c e s d e u x i n d i v i d u s

Bull. Fr. Pêche Plscic. (1989) 3 1 4 : 9 8 - 1 0 8 — 1 0 0 —

: D e v e n i r d ' u n e p a i r e d e c h r o m o s o m e s h o m o l o g u e s et ségréga t ion d e s a l l e l e s p r é s e n t s à d e u x l o c u s s i tués sur c e s c h r o m o s o m e s a u c o u r s d ' u n c y c l e b i o l o g i q u e c h e z u n o r g a n i s m e d i p l o ï d e à r e p r o d u c t i o n sexuée . G r â c e à la r e c o m b i n a i s o n , a la s é g r é g a t i o n d e s c h r o m o s o m e s ( 1 e et 2 e d i v i s i o n s d e mé iose ) et à la f é c o n d a t i o n , la r e p r o d u c t i o n s e x u é e p r o d u i t un n o m b r e c o n s i d é r a b l e d e n o u v e l l e s c o m b i n a i s o n s d e gènes à c h a q u e g é n é r a t i o n .

: G e n e s e g r e g a t i o n at l o c i l o c a l i z e d o n t h e s a m e p a i r o f c h r o m o s o m e s in a d ipo ïd , s e x u a l l y r e p r o d u c i n g , o r g a n i s m . R e c o m b i n a t i o n , c h r o m o s o m e s e g r e g a t i o n a n d f e r t i l i z a t i o n p r o d u c e a c o n s i d e r a b l e n u m b e r o f n e w g e n e c o m b i n a t i o n s a t e a c h g e n e r a t i o n .

p e u v e n t ê t r e h é t é r o z y g o t e s e t p r o d u i s e n t a l o r s d e s d e s c e n d a n t s h é t é r o z y g o t e s e t h o m o z y g o t e s . Il n 'y a q u ' u n e c h a n c e s u r q u a t r e p o u r q u e deux i n d i v i d u s t i r é s a u h a s a r d p a r m i l ' e n s e m b l e d e s d e s c e n d a n t s p o s s i b l e s s o i e n t l 'un e t l ' au t re h é t é r o z y g o t e s . La n o u v e l l e g é n é r a t i o n a d o n c u n e p r o b a b i l i t é p l u s f o r t e d ' ê t r e d i f f é r e n t e d e la p r é c é d e n t e . C e s o n t c e s f l u c t u a t i o n s d ' é c h a n t i l l o n n a g e d e s f r é q u e n c e s g é n i q u e s q u e l 'on a p p e l l e dér i ve g é n é t i q u e . E l le se p r o d u i t d a n s t o u t e s les p o p u l a ­t i o n s , m a i s se fa i t p a r t i c u l i è r e m e n t s e n t i r q u a n d l ' e f fec t i f d e la p o p u l a t i o n es t o u d e v i e n t pe t i t . E l le p e u t a l o r s c o n d u i r e à u n e p e r t e i m p o r t a n t e de v a r i a b i l i t é . I l e x i s t e u n e é c o l e de p e n s é e , d i t e n e u t r a l i s t e , q u i , s a n s n i e r l ' e x i s t e n c e d e la s é l e c t i o n , c o n s i d è r e q u e la p l u s g r a n d e p a r t i e d e la v a r i a b i l i t é g é n é t i q u e o b s e r v é e , a u s e i n d ' u n e e s p è c e , es t s é l e c t i v e m e n t n e u t r e , s a n s s i g n i f i c a t i o n a d a p t a t i v e e t q u e l ' é v o l u t i o n des e s p è c e s c o m p o r t e e s s e n t i e l l e m e n t des é v é n e m e n t s a l é a t o i r e s . A l ' o p p o s é , o n t r o u v e les s é l e c t i o n n i s t e s q u i e s t i m e n t q u e les c h a n g e m e n t s s o n t p r i n c i p a l e m e n t d u s à la s é l e c t i o n .

I I . L E S M É T H O D E S D E D E S C R I P T I O N D E LA D I V E R S I T É G É N É T I Q U E D E L ' E S P È C E

E n g é n é r a l , la d i v e r s i t é g é n é t i q u e d ' u n e e s p è c e ne p e u t ê t r e m e s u r é e à p a r t i r d ' o b s e r v a t i o n s d i r e c t e m e n t f a i t e s d a n s la n a t u r e ; l ' e x i s t e n c e p r o b a b l e d ' e f f e t s d e m i l i e u n e p e r m e t t a n t pas d ' i n t e r ­p r é t e r l es v a r i a t i o n s o b s e r v é e s . L e p r e m i e r p r o b l è m e q u e d o i t r é s o u d r e le g é n é t i c i e n e s t c e l u i d e la r e c h e r c h e e t d e l ' a c q u i s i t i o n d e m é t h o d e s a d é q u a t e s p e r m e t t a n t d ' e s t i m e r la v a r i a b i l i t é g é n é t i q u e .

f i g u r e 1

f i g u r e 1

Bull. Fr. Pêche Piscic. (1989) 3 1 4 : 9 8 - 1 0 8 — 101 —

L e s m é t h o d e s d o n t o n d i s p o s e a u j o u r d ' h u i p e u v e n t ê t r e c l a s s é e s e n t r o i s c a t é g o r i e s , s e l o n q u ' e l l e s se r a p p o r t e n t à l ' é t ude d e la v a r i a b i l i t é d e s c a r a c t è r e s q u a n t i t a t i f s , d e s v a r i a t i o n s c h r o m o s o ­m i q u e s o u d u p o l y m o r p h i s m e m o l é c u l a i r e . Q u e l q u e s o i t le c a r a c t è r e a n a l y s é , s a d i v e r s i t é g é n é t i q u e a u s e i n d e l ' e s p è c e es t g é n é r a l e m e n t d é c r i t e e n t e r m e d e v a r i a b i l i t é i n t r a e t i n t e r p o p u l a t i o n s . C e t t e d é m a r c h e t r a d u i t l ' i m p o r t a n c e q u e l ' on a c c o r d e à la n o t i o n d e p o p u l a t i o n (c f . 1,2).

I / I 6 i / 8 I / I6 I / 4 I / 8 I / I6

f i g u r e 2 : D é r i v e g é n é t i q u e à u n l o c u s a u q u e l s é g r è g e n t d e u x a l l e l e s ( A e t a ) d a n s u n e p o p u ­l a t i o n d e t a i l l e c o n s t a n t e é g a l e à 2 et c o n s t i t u é e d ' u n m â l e e t d ' u n e f e m e l l e hétéro­z y g o t e s à la g é n é r a t i o n n . L e s f r a c t i o n s p o r t é e s s u r la f i g u r e c o r r e s p o n d e n t a u x probab i l i tés d e t r a n s m i s s i o n d e A e t a a u x g a m è t e s m â l e s e t f e m e l l e s , d ' a p p a r i t i o n d e z y g o t e s d e g é n o t y p e A A , A a o u aa et d e s d i f fé rentes c o m b i n a i s o n s de d e u x g é n o t y p e s à l a g é n é r a t i o n n + 1 . L a p r o b a b i l i t é q u e l a g é n é r a t i o n n - f - 1 s o i t , c o m m e l a g é n é r a t i o n n , c o m p o s é e d e d e u x i n d i v i d u s h é t é r o z y g o t e s n 'est q u e d e 1 / 4 .

f i g u r e 2 : G e n e t i c d r i f t a t a l o c u s p o s s e s s i n g 2 a l l e l e s ( A e t a ) i n a p o p u l a t i o n o f c o n s t a n t s i z e o f 2 i n d i v i d u a l s . T h e f i g u r e s c o r r e s p o n d t o t h e p r o b a b i l i t i e s o f (1 ) a l l e l e s a m p l i n g i n g a m e t e s , ( 2 ) o c c u r r e n c e o f h o m o z y g o u s a n d h e t e r o z y g o u s z y g o t e s , ( 3 ) o c c u r ­r e n c e o f t h e d i f f e r e n t p o s s i b l e g e n e r a t i o n s n + 1 w h e n b o t h p a r e n t s a r e h e t e r o z y g o u s . T h e p r o b a b i l i t y t h a t g e n e r a t i o n n + 1 is c o m p o s e d of t w o h e t e r o z y g o u s i n d i v i d u a l s at g e n e r a t i o n n is 1 /4 o n l y .

1 . L ' a n a l y s e d e s ca rac tè res q u a n t i t a t i f s

Les c a r a c t è r e s q u a n t i t a t i f s s o n t d e s c a r a c t è r e s à v a r i a t i o n s i n t e r i n d i v i d u e l l e s c o n t i n u e s ( p a r e x e m p l e , la t a i l l e ) o u s u s c e p t i b l e s d e p r e n d r e u n n o m b r e r e l a t i v e m e n t é l e v é d e v a l e u r s ( p a r e x e m p l e , le n o m b r e d e c o e c a p y l o r i q u e s ) . L e u r d é t e r m i n i s m e g é n é t i q u e ( n o m b r e d e g è n e s c o n t r ô l a n t le c a r a c t è r e ) n 'est p a s c o n n u e t es t s u p p o s é p o l y g é n i q u e . C e s c a r a c t è r e s p e u v e n t ê t r e s e n s i b l e s a u x v a r i a t i o n s d e m i l i e u e t i l s d o i v e n t ê t r e n é c e s s a i r e m e n t é t u d i é s s u r d e s i n d i v i d u s é l e v é s d a n s d e s c o n d i t i o n s i d e n t i q u e s d e m i l i e u e t s e l o n d e s p r o t o c o l e s e x p é r i m e n t a u x q u i , c h e z les p o i s s o n s , s ' a v è r e n t l o u r d s à r é a l i s e r ( n é c e s s i t é d ' é l e v e r i n d é p e n d a m m e n t u n n o m b r e d e l o t s q u i a u g m e n t e

Bull. Fr. Pêche Piscic. (1989) 3 1 4 : 9 8 - 1 0 8 — 102 —

r a p i d e m e n t a v e c le n o m b r e d e p o p u l a t i o n s c o m p a r é e s ) . D e p l u s , les r é s u l t a t s o b t e n u s r i s q u e n t d e n ' ê t r e v a l a b l e s q u e d a n s les c o n d i t i o n s d e m i l i e u x d a n s l e s q u e l l e s o n t é té f a i t e s les c o m p a r a i s o n s , s ' i l e x i s t e d ' i m p o r t a n t e s i n t e r a c t i o n s g é n o t y p e - m i l i e u p o u r les c a r a c t è r e s é t u d i é s . C e s m é t h o d e s s o n t s u r t o u t u t i l i s é e s p o u r l ' a n a l y s e d e la v a r i a b i l i t é g é n é t i q u e d e t ra i t s z o o t e c h n i q u e s i m p o r t a n t s , d a n s le c a d r e d e p r o g r a m m e s d ' a m é l i o r a t i o n g é n é t i q u e . E l les s o n t p r é s e n t é e s , a i ns i q u e les c o n c e p t s q u i s ' y r a t t a c h e n t ( v a r i a b i l i t é g é n é t i q u e a d d i t i v e , d e d o m i n a n c e , d ' é p i s t a s i e , h é r i t a b i l i t é ) , d a n s le c h a p i t r e s u i v a n t .

f i g u r e 3 : C h r o m o s o m e s présents d a n s le n o y a u d ' u n e c e l l u l e s o m a t i q u e d e t r u i t e a r c - e n - c i e l ( l e n o m b r e d e c h r o m o s o m e s est i c i d e 6 3 ) . C h a q u e c h r o m o s o m e e s t d é d o u b l é e n d e u x c h r o m a t i d e s - s œ u r s e n c o r e rel iées p a r l e c e n t r o m e r e , c a r l a r e p l i c a t i o n d e l ' A D N q u i p r é c è d e la f o r m a t i o n d e s d e u x c e l l u l e s - f i l l e s i s s u e s d ' u n e m i t o s e a déjà e u l i e u . L e s c h r o m o s o m e s o n t d o n c d e s f o r m e s e n X C h r o m o s o m e s m é t a c e n -t r i q u e s ) o u e n V ( c h r o m o s o m e s a c r o c e n t r i q u e s ) . O u t r e le n o m b r e d e c h r o m o s o m e s , o n u t i l i s e f r é q u e m m e n t u n a u t r e p a r a m è t r e p o u r décr i re la c a r y o t y p e d ' u n i n d i v i d u : le n o m b r e f o n d a m e n t a l ( N F ) q u i est le n o m b r e t o t a l d e b r a s c h r o m o s o m i q u e s , c h a q u e c h r o m o s o m e m é t a c e n t r i q u e c o m p t a n t p o u r d e u x b r a s et c h a q u e c h r o m o ­s o m e a c r o c e n t r i q u e p o u r u n . NF e s t g é n é r a l e m e n t b e a u c o u p p l u s c o n s t a n t q u e le n o m b r e d e c h r o m o s o m e s d a n s u n e espèce et t r a d u i t m i e u x la stabi l i té d e la quant i té d ' A D N a u s e i n d e l 'espèce. C h e z la t r u i t e a r c - e n - c i e l , N F e s t t o u j o u r s éga l à 104 (c f . f i g u r e 4 ) . C l i c h é d e D. C H O U R R O U T , I N R A .

f i g u r e 3 : C h r o m o s o m e p r e p a r a t i o n f r o m r a i n b o w t r o u t e m b r y o n i c c e l l s . T h e c h r o m o s o m e n u m b e r is 6 3 i n t h i s i n d i v i d u a l . A l l t h e c h r o m o s o m e s a r e d i v i d e d i n 2 s i s t e r c h r o m a -t i d e s l i n k e d b y I r ie c e n t r o m e r e b e c a u s e t h e r e p l i c a t i o n w h i c h p r e c e d e s t h e c e l l d i v i s i o n h a s a l r e a d y o c c u r r e d . T h e X - a n d V - s h a p e d c h r o m o s o m e s a r e t e r m e d m e t a c e n t r i c a n d a c r o c e n t r i c r e s p e c t i v e l y . T h e m e t a c e n t r i c c h r o m o s o m e s h a v e 2 a r m s a n d t h e a c r o c e n t r i c o n e s h a v e o n l y o n e . T h e t o t a l a r m n u m b e r f o u n d in a m e t a p h a s e i s t e r m e d " f u n d a m e n t a l n u m b e r " a n d i s m o r e c o n s t a n t t h a n t h e c h r o m o ­s o m e n u m b e r w i t h i n a s p e c i e s . I n r a i n b o w t r o u t , N F = 104 ( c f . f i g u r e 4 ) . P h o t o ­g r a p h y b y D. C H O U R R O U T , I N R A .

2 . L e s m é t h o d e s c a r y o l o g i q u e s

L ' A D N , s u p p o r t d e l ' i n f o r m a t i o n g é n é t i q u e , est s t r u c t u r é e n c h r o m o s o m e s q u i p e u v e n t être o b s e r v é s e n m i c r o s c o p i e . L a m é t h o d e d e b a s e c o n s i s t e à b l o q u e r les c e l l u l e s e n d i v i s i o n à u n s t a d i p a r t i c u l i e r ( m é t a p h a s e ) l o r s q u e les c h r o m o s o m e s s o n t c o m p a c t s et à v i s u a l i s e r c e u x - c i à l 'a ide d< c o l o r a n t s a y a n t u n e a f f i n i t é p o u r l ' A D N ( f i g . 3). L e n o m b r e et la f o r m e d e c e s c h r o m o s o m e s s o n p r e s q u e t o u j o u r s les m ê m e s p o u r u n e e s p è c e d o n n é e . T o u t e f o i s , d a n s c e r t a i n e s e s p è c e s , de : v a r i a t i o n s i n t e r i n d i v i d u e l l e s d e s c a r y o t y p e s son t p a r f o i s o b s e r v é e s . L a f i g u r e 4 p r é s e n t e u n exemp le d e p o l y m o r p h i s m e c h r o m o s o m i q u e d û à la f u s i o n d e c h r o m o s o m e s p a r les c e n t r o m e r e s c h e z I; t r u i t e a r c - e n - c i e l . Les c o n s é q u e n c e s d e m é l a n g e s de p o p u l a t i o n s c o n s p é c i f i q u e s a y a n t d e s f o r m u l e s c h r o m o s o m i q u e s d i f f é r e n t e s p e u v e n t ê t re g r a v e s ( p r o b l è m e s d ' a p p a r i e m e n t d e s c h r o m o s o m e s à la m é i o s e e t f o r m a t i o n d e g a m è t e s d é s é q u i l i b r é s ) et j u s t i f i e n t c e s é t u d e s c a r y o l o g i q u e s L ' e x p é r i e n c e m o n t r e c e p e n d a n t q u e les m é t h o d e s d e base n ' a p p o r t e n t , e n g é n é r a l , q u e p e u d ' i n f o r m a t i o n s s u r la v a r i a b i l i t é i n t r a s p é c i f i q u e . D e s t e c h n i q u e s p l u s p e r f o r m a n t e s , d i t e s d e b a n d i n g (cai e l l e s f o n t a p p a r a î t r e d e s b a n d e s s u r l es c h r o m o s o m e s ) o n t é t é m i s e s a u p o i n t c h e z les v e r t é b r é : s u p é r i e u r s , m a i s leur t r a n s p o s i t i o n a u x p o i s s o n s s 'es t a v é r é e d é c e v a n t e . L ' e f f i c a c i t é d e l a c a r y o l o g k p o u r d é c r i r e la d i v e r s i t é g é n é t i q u e i n t r a s p é c i f i q u e est d o n c , p o u r l ' i ns tan t , t r è s r é d u i t e c h e z le: p o i s s o n s .

Bull. Fr. Pêche Piscic. (1989) 314 : 9 8 - 1 0 8 — 103 —

f i g u r e 4 : C h r o m o s o m e s d e s i x t r u i t e s a r c - e n - c i e l d i f fé rant p a r l e u r s n o m b r e s c h r o m o s o ­m i q u e s (59 à 6 4 ) , m a i s a y a n t le m ê m e n o m b r e f o n d a m e n t a l ( N F = 1 0 4 ) . C e s v a r i a ­t i o n s d u n o m b r e d e c h r o m o s o m e s p e u v e n t s ' e x p l i q u e r à p a r t i r d e s f i s s i o n s d e c h r o m o s o m e s m é t a c e n t r i q u e s e n d e u x a c r o c e n t r i q u e s o u , a u c o n t r a i r e , par d e s f u s i o n s d e d e u x a c r o c e n t r i q u e s d o n n a n t u n m é t a c e n t r i q u e . A i n s i , u n i n d i v i d u à 6 0 c h r o m o s o m e s p o s s è d e d e u x a c r o c e n t r i q u e s d e p l u s , m a i s u n m é t a c e n t r i q u e d e m o i n s , q u ' u n i n d i v i d u à 5 9 c h r o m o s o m e s (d 'après C H O U R R O U T e t H A P P E , 1 9 8 6 ) .

f i g u r e 4 : C h r o m o s o m e s o f s i x i n d i v i d u a l s d i f f e r i n g i n t h e i r c h r o m o s o m e n u m b e r s ( 5 9 t o 6 4 ) , b u t h a v i n g t h e s a m e f u n d a m e n t a l n u m b e r ( N F = 1 0 4 ) . T h e s e v a r i a t i o n s c a n b e e x p l a i n e d b y f i s s i o n s o f m e t a c e n t r i c c h r o m o s o m e s i n t w o a c r o c e n t r i c o n e s o r . o n t h e c o n t r a r y , f u s i o n s o f t w o a c r o c e n t r i c c h r o m o s o m e s i n o n e m e t a c e n t r i c ( f r o m C H O U R R O U T a n d H A P P E , 1 9 8 6 ) .

Bull. Fr. Pêche Piscic. (1989) 3 1 4 : 9 8 - 1 0 8 — 104 —

3. L e p o l y m o r p h i s m e m o l é c u l a i r e

a. P r i n c i p e d e la t e c h n i q u e é l e c t r o p h o r é t i q u e

L a g é n é t i q u e d i s p o s e d ' u n o u t i l p u i s s a n t p o u r m e t t r e en é v i d e n c e le p o l y m o r p h i s m e m o l é c u ­l a i r e , l ' é l e c t r o p h o r è s e . Il s ' ag i t d ' u n e t e c h n i q u e p e r m e t t a n t , e n t r e a u t r e s c h o s e s , d e s é p a r e r les m o l é c u l e s b i o l o g i q u e s s o l u b l e s . E n e f f e t , ces m o l é c u l e s a c q u i è r e n t u n e c h a r g e é l e c t r i q u e l o r s ­q u ' e l l e s s o n t e n s o l u t i o n et se d é p l a c e n t d o n c en p r é s e n c e d ' u n c h a m p é l e c t r i q u e . L e u r v i t e s s e d e d é p l a c e m e n t d é p e n d d e l e u r c h a r g e e t d e l eu r ta i l le. L ' é l e c t r o p h o r è s e a é t é l a r g e m e n t u t i l i s é e p o u r é t u d i e r la v a r i a b i l i t é g é n é t i q u e d e s e n z y m e s . C o n s i d é r o n s u n l o c u s c o d a n t p o u r u n e e n z y m e d o n n é e e t p r é s e n t a n t d e u x a l l e l e s A e t B. C e s d e u x a l l e l e s p e u v e n t t r è s b i e n p r o d u i r e d e u x t y p e s d e p r o t é i n e s , P A e t P B , p r é s e n t a n t d e s d i f f é r e n c e s d e ta i l l e o u d e c h a r g e . Les d e u x f o r m e s s e r o n t d o n c s é p a r é e s s u r u n s u p p o r t d ' é l e c t r o p h o r è s e (no t re l a b o r a t o i r e u t i l i se le ge l d ' a m i d o n ) . A p r è s a r r ê t d e l ' é l e c t r o p h o r è s e , la p r é s e n c e d e s e n z y m e s PA e t P B p e u t ê t r e v i s u a l i s é e s u r le g e l à l 'a ide d ' u n e r é a c t i o n b i o c h i m i q u e , u t i l i s a n t c e l l e q u e l ' e n z y m e e f f e c t u e d a n s la c e l l u l e ; u n e t a c h e o u b a n d e a p p a r a î t r a s u r le ge l à l ' e n d r o i t o ù se t r o u v e c h a c u n e des f o r m e s . Si l ' i n d i v i d u a n a l y s é a le g é n o t y p e A A ( r e s p e c t i v e m e n t B B ) a u l o c u s c o d a n t p o u r c e t t e e n z y m e , s e u l e la f o r m e P A ( r e s p e c t i v e m e n t P B ) a p p a r a î t r a ; s ' i l e s t h é t é r o z y g o t e , les d e u x f o r m e s P A e t P B s e r o n t révé lées s i m u l t a n é m e n t ( f i g . 5 ) . L a s i m p l e l e c t u r e d e s b a n d e s o b t e n u e s p e r m e t d e d é t e r m i n e r le g é n o t y p e d ' u n i n d i v i d u a u l o c u s c o d a n t c e t t e e n z y m e . N o u s v e n o n s d e d é c r i r e u n cas t r è s s i m p l e o ù u n s e u l l o c u s a v e c d e u x a l l e l e s c o d e p o u r l ' e n z y m e é t u d i é e . L e n o m b r e d e l o c u s et a l l e l e s i m p l i q u é s p e u t ê t r e p l u s é l e v é . D e p l u s , d a n s l ' e x e m p l e p r é c é d e n t , n o u s a v o n s s u p p o s é que s e u l e m e n t d e u x i s o e n z y m e s ( e n z y m e s a y a n t la m ê m e f o n c t i o n ) , c o r r e s p o n d a n t a u x d e u x p r o t é i n e s P A et P B , e x i s t a i e n t . L ' e n z y m e es t d i t e m o n o ­m è r e . C e p e n d a n t p o u r ê t r e f o n c t i o n n e l l e s , c e r t a i n e s e n z y m e s d o i v e n t ê t r e c o n s t i t u é e s d e l ' a s s o c i a ­t i o n d e d e u x ( e n z y m e s d i m è r e s ) , t r o i s ( e n z y m e s t r i m è r e s ) o u q u a t r e ( e n z y m e s t é t r a m è r e s ) c h a i n e s p o l y p e p t i d i q u e s . D a n s le c a s d ' u n e e n z y m e t o u j o u r s c o n t r ô l é e p a r u n l o c u s a v e c d e u x a l l e l e s , m a i s c e t t e f o i s d i m è r e , t r o i s i s o e n z y m e s s e r o n t f o r m é e s : P A P A , P A P B et P B P B ; les d e u x h o m o z y g o t e s n e p r é s e n t e r o n t t o u j o u r s q u ' u n e s e u l e b a n d e , m a i s l ' h é t é r o z y g o t e en d o n n e r a t r o i s c a r il p o u r r a p r o d u i r e les t r o i s t y p e s d ' i s o e n z y m e s . L a f i g u r e 6 m o n t r e la c o m p l e x i t é d e s é l e c t r o p h o r é g r a m m e s d e c e r t a i n s s y s t è m e s e n z y m a t i q u e s c h e z les s a l m o n i d é s . P o u r i n t e r p r é t e r g é n é t i q u e m e n t les v a r i a ­t i o n s é l e c t r o p h o r é t i q u e s d ' u n e e n z y m e , il e s t n é c e s s a i r e d e f a i r e d e s h y p o t h è s e s s u r la s t r u c t u r e d e c e t t e e n z y m e ; le n o m b r e d e l o c u s e t d 'a l lè les c o d a n t p o u r c e l l e - c i (c f . P a s t e u r ef al. p o u r u n e p r é s e n t a t i o n d é t a i l l é e d e s a s p e c t s t e c h n i q u e s d e l ' é l e c t r o p h o r è s e ) . L a v a l i d i t é d e s h y p o t h è s e s d o i t ê t r e v é r i f i é e à l 'a ide d e c r o i s e m e n t s d e c o n t r ô l e ( f i g . 7 ) . C e s c r o i s e m e n t s p e r m e t t e n t é g a l e m e n t d e s a v o i r s i l es v a r i a t i o n s a l l é l i q u e s o b s e r v é e s a u x d i f f é r e n t s l o c u s s o n t l i ées ( c e q u i c o r r e s p o n d g é n é r a l e m e n t a u fa i t q u e les l o c u s s o n t s i t u é s s u r u n m ê m e c h r o m o s o m e ) ; i n f o r m a t i o n n é c e s s a i r e p o u r i n t e r p r é t e r d ' é v e n t u e l s d é s é q u i l i b r e s d e l i a i s o n (c f a n n e x e ) m i s e n é v i d e n c e d a n s les p o p u l a ­t i o n s n a t u r e l l e s ( f i g . 7 ) .

D e f a ç o n g é n é r a l e , les s y s t è m e s e n z y m a t i q u e s res ten t c o d é s pa r u n f a i b l e n o m b r e d e l o c u s e t l e u r s v a r i a t i o n s é l e c t r o p h o r é t i q u e s s o n t p r e s q u e t o u j o u r s i n t e r p r é t a b l e s e n t e r m e s d e f r é q u e n c e s a l l é l i q u e s . E n o u t r e , c e s v a r i a t i o n s , c o n t r a i r e m e n t à c e l l e s d e s c a r a c t è r e s q u a n t i t a t i f s , s o n t p e u p e r t u r b é e s p a r les v a r i a t i o n s d e m i l i e u ; c e q u i p e r m e t l ' é t ude d e p o p u l a t i o n s p r o v e n a n t d i r e c t e m e n t d e r i v i è r e s o u p i s c i c u l t u r e s d i f f é r e n t e s . L a s t r a t é g i e d ' é c h a n t i l l o n n a g e d e s p o p u l a t i o n s d a n s le m i l i e u n a t u r e l d é p e n d r a d e la d i s t r i b u t i o n g é o g r a p h i q u e d e l ' espèce et , é v e n t u e l l e m e n t , d e c e r t a i n e s c a r a c t é r i s t i q u e s de s a b i o l o g i e ( p a r e x e m p l e , la p r é s e n c e d e p h é n o t y p e s d i f f é r e n t s s u r u n m ê m e t e r r i t o i r e ) . La d e s c r i p t i o n d e la d i v e r s i t é g é n é t i q u e sera d ' a u t a n t p l u s p r é c i s e q u e l ' on e x a m i n e r a u n n o m b r e é l e v é d ' i n d i v i d u s et d e l o c u s .

b. M é t h o d e s d ' a n a l y s e d e s d o n n é e s é lec t rophoré t iques

O n d i s p o s e f i n a l e m e n t p o u r c h a q u e i n d i v i d u d ' u n e " c a r t e d ' i d e n t i t é g é n é t i q u e " r e g r o u p a n t les g é n o t y p e s o b s e r v é s s u r l ' e n s e m b l e d e s l o c u s . C e t t e i n f o r m a t i o n d o i t ê t r e p r é s e n t é e d e f a ç o n p l u s s y n t h é t i q u e p o u r p o u v o i r ê t r e i n t e r p r é t é e . Ce la p e u t ê t r e f a i t e n t r a i t a n t d i r e c t e m e n t le t a b l e a u d e s d o n n é e s b r u t e s ( i n d i v i d u s x g é n o t y p e s ) par d e s m é t h o d e s d ' a n a l y s e s m u l t i f a c t o r i e l l e s . C e s m é t h o d e s p e r m e t t e n t d e r e p r é s e n t e r l ' i n f o r m a t i o n c o n t e n u e d a n s le t a b l e a u i n i t i a l s o u s f o r m e d e p l a n s f a c t o r i e l s su r l e s q u e l s c h a q u e i n d i v i d u est l o c a l i s é e n u n p o i n t d é p e n d a n t d e sa c o n s t i t u t i o n g é n é t i q u e . P l u s d e u x i n d i v i d u s se r e s s e m b l e r o n t , p l u s i ls s e r o n t p r o c h e s l 'un d e l ' au t re s u r les p l a n s f a c t o r i e l s e t la d i s p e r s i o n d e s i n d i v i d u s s u r le g r a p h e p e r m e t d ' a p p r é c i e r les v a r i a b i l i t é s i n t r a et i n t e r p o p u l a t i o n s .

U n e a u t r e s t r a t é g i e c o n s i s t e t o u t d ' a b o r d à c a l c u l e r , p o u r c h a q u e l o c u s , les f r é q u e n c e s g é n i q u e s d a n s c h a q u e p o p u l a t i o n , p u i s , à par t i r d u t a b l e a u d e f r é q u e n c e s o b t e n u , les v a r i a b i l i t é s i n t r a p o p u l a t i o n ( t a u x d ' h é t é r o z y g o t i e ) e t i n t e r p o p u l a t i o n s ( d i s t a n c e g é n é t i q u e ) . C e t t e f a ç o n d e p r o c é d e r o f f r e l ' a v a n t a g e d ' ê t r e b e a u c o u p m o i n s l o u r d e q u e la p r é c é d e n t e , m a i s a l ' i n c o n v é n i e n t d e n e p a s u t i l i s e r t o u t e l ' i n f o r m a t i o n d i s p o n i b l e . Il es t , e n e f fe t , é v i d e n t q u e les d o n n é e s i n i t i a l es , c ' e s t - à - d i r e l es g é n o t y p e s d e c h a q u e i n d i v i d u , n e p e u v e n t pas ê t r e r e c o n s t i t u é e s . D e p l u s , c e t t e m é t h o d e i m p o s e de r e g r o u p e r les i n d i v i d u s , en g é n é r a l s e l o n leu r é c h a n t i l l o n d ' o r i g i n e , a v a n t le c a l c u l d e s f r é q u e n c e s ; c e q u i n 'est pas n é c e s s a i r e m e n t j u s t i f i é d ' u n p o i n t d e v u e g é n é t i q u e . Il es t d o n c r e c o m m a n d é d e s ' a s s u r e r a u p r é a l a b l e q u e les é c h a n t i l l o n s a n a l y s é s ne s o n t pas i ssus d e

Bull. Fr. Pêche Piscic. (1989) 314 : 9 8 - 1 0 8

E c h a n t i l l o n

f i g u r e 5 : L 'é lec t rophorèse d e p ro té ines c o m p o r t e t r o i s é tapes : (1 ) ia p r é p a r a t i o n d ' e x t r a i t s p ro té iques à p a r t i r d e t i s s u s d e d i f fé rents i n d i v i d u s , ( 2 ) la m i g r a t i o n e t la sépara t ion d e s pro té ines c o n t e n u e s d a n s c e s e x t r a i t s s o u s l ' a c t i o n d ' u n c o u r a n t é lec t r ique c o n t i n u , l e s d i f férents é c h a n t i l l o n s p r é p a r é s é tan t insérés c ô t e à c ô t e d a n s l e gel , ( 3 ) à l ' i ssue d e la m i g r a t i o n q u i d u r e d e u x à t r o i s h e u r e s , la révé la t ion d ' u n e e n z y m e q u i e s t o b t e n u e e n r e c o u v r a n t le g e l d ' u n e s o l u t i o n d e révé la t ion s p é c i f i q u e d e c e t t e e n z y m e . S u r le s c h é m a , n o u s a v o n s f iguré u n e e n z y m e m o n o m è r e c o d é e par u n l o c u s a u q u e l s é g r è g e n t d e u x a l l e l e s .

f i g u r e 5 : E l e c t r o p h o r e s i s i n c l u d e s t h r e e s t e p s : ( 1 ) p r e p a r a t i o n o f c r u d e p r o t e i n e x t r a c t s f r o m s e v e r a l i n d i v i d u a l s , ( 2 ) m i g r a t i o n a n d s e p a r a t i o n of t h e p r o t e i n s o f t h e s e e x t r a c t s u n d e r a n e l e c t r i c f i e l d , ( 3 ) a f t e r a m i g r a t i o n o f t w o t o t h r e e h o u r s , v i s u a l i z a t i o n o f a p a r t i c u l a r e n z y m e w i t h a s p e c i f i c s t a i n i n g s o l u t i o n p o u r e d o n t h e g e l . T h e f i g u r e s h o w s a m o n o m e r i c e n z y m e e n c o d e d b y o n e l o c u s p o s s e s s i n g t w o a l l e l e s .

Bull. Fr. Pêche Piscic. (1989) 3 1 4 : 98-108 - 106 —

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121314 15 16 17 1819 20 21 22 23 2425 26

B

f i g u r e 6

V a r i a t i o n s é lec t rophoré t iques o b s e r v é e s c h e z la t r u i t e c o m m u n e et la t r u i t e a r c -e n - c i e l . A : P M I ( p h o s p h o m a n n o s e i somérase ) , e n z y m e d i m è r e c o d é e p a r u n l o c u s d a n s le m u s c l e d e la t r u i t e c o m m u n e ; les v a r i a t i o n s observées , i c i c h e z 26 i n d i v i d u s , s o n t d u e s à d e u x a l l e l e s . B et C : M D H ( m a l a t e d é s h y d r o g é n a s e ) , e n z y m e d i m è r e c o d é e p a r d e u x l o c u s , M d h - 1 e t 2 , d a n s le f o i e d e s s a l m o n i d é s ( e n B, v a r i a t i o n s observées d a n s le f o i e d e c i n q t r u i t e s c o m m u n e s et d u e s à d e u x a l l e l e s s é g r é g e a n t a u l o c u s M d h - 2 ) et d e u x au t res l o c u s , M d h - 3 e t 4 , d a n s le m u s c l e ( e n C , v a r i a t i o n s d u e s à q u a t r e a l l e l e s ségrégeant a u x l o c u s M d h - 3 et 4 c h e z s e p t t r u i t e s a r c - e n - c i e l ) .

E l e c t r o p h o r e t i c v a r i a t i o n s in b r o w n t r o u t a n d r a i n b o w t r o u t . A : p h e n o t y p e s o f a t w o - a l l e l e p o l y m o r p h i s m f o r o n e l o c u s e n c o d i n g a m o n o m e r i c e n z y m e , p h o s p h o ­m a n n o s e i s o m e r a s e , f r o m s k e l e t a l m u s c l e of t w e n t y - s i x b r o w n t r o u t s . B : p h e n o t y p e s o f a t w o - a l l e l e p o l y m o r p h i s m f o r o n e o f t h e t w o l o c i e n c o d i n g a d i m e r i c e n z y m e , m a l a t e d e h y d r o g e n a s e ( M D H ) , f r o m l i v e r s o f f i v e b r o w n t r o u t s . C : p h e n o t y p e s o f a f o u r - a l l e l e p o l y m o r p h i s m f o r t w o l o c i e n c o d i n g M D H f r o m s k e l e t a l m u s c l e o f s e v e n r a i n b o w t r o u t s .

f i g u r e 6

c

Bull. Fr. Pêche Piscic. (1989) 3 1 4 : 9 8 - 1 0 8

Locus 1

- 107

f i g u r e 7 : P r i n c i p e d e s a n a l y s e s d e s é g r é g a t i o n s s i m p l e s e t c o n j o i n t e s p e r m e t t a n t d e vérifier la n a t u r e g é n é t i q u e d e s v a r i a t i o n s é l e c t r o p h o r é t i q u e s observées e t l ' indépendance d e s l o c u s é tudiés . U n e e n z y m e m o n o m è r e et u n e e n z y m e d i m è r e o n t é té e x a m i n é e s c h e z u n m â l e e t u n e f e m e l l e a i n s i q u e d a n s l e u r d e s c e n d a n c e . F a i s o n s l 'hypothèse q u e la var iabi l i té o b s e r v é e p o u r la p r e m i è r e e n z y m e e s t d u e à u n p o l y m o r p h i s m e g é n é t i q u e à u n l o c u s , q u e le m â l e e s t h é t é r o z y g o t e et la f e m e l l e h o m o z y g o t e . D a n s c e c a s (e t si a u c u n e sé lec t ion n e s e p r o d u i t ) , l es f r é q u e n c e s d ' i n d i v i d u s hé té rozy ­g o t e s et h o m o z y g o t e s n e d o i v e n t p a s ê t re s i g n i f i c a t i v e m e n t d i f fé rentes c h e z l e s d e s c e n d a n t s . L a m ê m e h y p o t h è s e p e u t ê t re tes tée p o u r la d e u x i è m e e n z y m e . S i t o u t e s c e s h y p o t h è s e s s o n t vér i f iées , l ' i n d é p e n d a n c e d e s d e u x l o c u s p o l y m o r p h e s p e u t être testée . P o u r c e l a i l f a u t d é n o m b r e r les q u a t r e d i f férents t y p e s d ' i n d i v i d u s r e c o n n u s d a n s la d e s c e n d a n c e à p a r t i r d e s v a r i a t i o n s d e s d e u x e n z y m e s : les d e u x p h é n o t y p e s i d e n t i q u e s à l 'un o u l ' a u t r e d e s p a r e n t s s o n t a p p e l é s t y p e s p a r e n t a u x ( p a r e x e m p l e , le d e u x i è m e d e s c e n d a n t e x a m i n é e s t h o m o z y g o t e a u x d e u x l o c u s e t i d e n t i q u e à la m è r e ) e t l e s d e u x a u t r e s . t y p e s r e c o m b i n é s . S i l e s d e u x l o c u s s o n t indé­pendants , les n o m b r e s d e t y p e s p a r e n t a u x et recombinés ne d o i v e n t être s ign i f i ca t ivement di f férents.

f i g u r e 7 : S i n g l e a n d j o i n t s e g r e g a t i o n a n a l y s i s at e n z y m e l o c i i n f u l l - s i b f a m i l i e s . T w o e n z y m e s , o n e m o n o m e r i c a n t t h e o t h e r d i m e r i c , h a v e b e e n e x a m i n e d i n o n e m a l e , o n e f e m a l e a n d t h e i r p r o g e n y . W e a s s u m e t h a t (1 ) t h e p o l y m o r p h i s m o b s e r v e d f o r t h e f i r s t e n z y m e r e s u l t s f r o m g e n e t i c v a r i a t i o n at o n e l o c u s (2 ) t h e m a l e is h e t e r o ­z y g o u s a n d t h e f e m a l e h o m o z y g o u s . U n d e r t h i s h y p o t h e s i s a n d if n o s e l e c t i o n o c c u r s , t h e n u m b e r o f h e t e r o z y g o u s a n d h o m o z y g o u s o f f s p r i n g s h o u l d n o t d i f f e r s i g n i f i c a n t l y . T h e v a r i a t i o n o f t h e s e c o n d e n z y m e c a n b e t e s t e d f o r t h e s a m e h y p o t h e s i s . F o u r d i f f e r e n t p h e n o t y p e s c a n b e r e c o g n i z e d if w e c o n s i d e r t h e t w o s y s t e m s s i m u l t a n e o u s l y . T w o of t h e m a r e i d e n t i c a l t o t h e p a r e n t s ( p a r e n t a l t y p e s ) ; t h e t w o o t h e r s a re t e r m e d " r e c o m b i n a n t t y p e s " . If t h e t w o e n z y m e s are e n c o d e d b y t w o i n d é p e n d a n t p o l y m o r p h i c l o c i , t h e n u m b e r of p a r e n t a l a n d r e c o m b i n a n t i n d i v i d u a l s s h o u l d n o t s i g n i f i c a n t l y d i f f e r in t h e p r o g e n y .

Bull. Fr. Pêche Piscic. (1989) 3 1 4 : 9 8 - 1 0 8 — 108

m e l a n g e s d e p o p u l a t i o n s d i s t i n c t e s . O n c o n s i d è r e q u e c e t t e c o n d i t i o n est r e m p l i e si les é c h a n t i l l o n s r e s p e c t e n t la l o i d e H a r d y - W e i n b e r g e t ne p r é s e n t e n t pas d e d é s é q u i l i b r e d e l i a i son (c f a n n e x e ) .

D e s é t u d e s t h é o r i q u e s et e x p é r i m e n t a l e s o n t m o n t r é q u e la p r é c i s i o n des e s t i m a t i o n s d e d i s t a n c e s g é n é t i q u e s ( v a r i a b i l i t é i n t e r p o p u l a t i o n s ) et d e s t a u x d ' h é t é r o z y g o t i e ( v a r i a b i l i t é i n t r a p o -p u l a t i o n ) n e d é p e n d p r a t i q u e m e n t p l u s q u e du n o m b r e d e l o c u s a n a l y s é s d è s l o rs q u e le n o m b r e d ' i n d i v i d u s é t u d i é s p a r p o p u l a t i o n es t s u p é r i e u r à 10 ( N e i , 1 9 7 8 ; G o r m a n et R e n z i , 1979 ) .

L ' é l e c t r o p h o r è s e d e p r o t é i n e p r é s e n t e d e u x l i m i t e s m a j e u r e s . D ' u n e par t , e l l e n e m e t e n é v i d e n c e q u e les d i f f é r e n c e s g é n é t i q u e s se t r a d u i s a n t p a r d e s d i f f é r e n c e s é l e c t r o p h o r é t i q u e s , c ' e s t - à - d i r e e n v i r o n u n t i e r s d e la v a r i a b i l i t é g é n é t i q u e t o t a l e d e s g è n e s é t u d i é s . D ' a u t r e pa r t , u n e p a r t i m p o r t a n t e d u g é n o m e ( les g è n e s d e r é g u l a t i o n et c e r t a i n s g è n e s d e s t r u c t u r e ) es t e x c l u e d e s o n c h a m p d ' a n a l y s e . C e s p r o b l è m e s s o n t a u j o u r d ' h u i s u r m o n t é s g r â c e au d é v e l o p p e m e n t d e t e c h n i ­q u e s d ' a n a l y s e d u p o l y m o r p h i s m e d e l ' A D N p e r m e t t a n t d ' a c c é d e r à l ' e n s e m b l e d u g é n o m e .

M a l g r é c e r t a i n e s f a i b l e s s e s , l ' é l e c t r o p h o r è s e d e p r o t é i n e res te u n e m é t h o d e p r i v i l é g i é e p o u r o b t e n i r r a p i d e m e n t d e s i n f o r m a t i o n s s u r la p h y l o g é n i e d e s e s p è c e s et l eu r d i v e r s i t é g é n é t i q u e . D a n s le c a s d e s e s p è c e s d e p o i s s o n s , e l l e a c o n t r i b u é à r é s o u d r e c e r t a i n s p r o b l è m e s t a x o n o m i q u e s d é l i c a t s , a u n i v e a u d e l ' e s p è c e (c f . p a r e x e m p l e le c a s d e s f o r m e s s y m p a t r i q u e s n a i n e s et n o r m a l e s d ' O m b l e c h e v a l i e r ; H i n d a r et al., 1986) o u d u g e n r e , et f o u r n i t la p l u p a r t d e s d o n n é e s r e l a t i v e s à la v a r i a b i l i t é g é n é t i q u e i n t r a s p é c i f i q u e . N o u s a v o n s i l l u s t r é l ' a p p o r t d e l ' é l e c t r o p h o r è s e d e p r o t é i n e à p a r t i r d e l ' e x e m p l e d e la t r u i t e c o m m u n e (cf . 3 e c h a p i t r e ) .

A n n e x e

L o i d e H a r d y - W e i n b e r g :

O n a d m e t q u e , l o r s q u e c e t t e lo i es t vé r i f i ée , la p o p u l a t i o n d o n t es t i ssu l ' é c h a n t i l l o n e x a m i n é es t p a n m i c t i q u e . C o n s i d é r o n s u n l o c u s a u q u e l s é g r è g e n t d e u x a l l e l es , A e t a . A p a r t i r d e f r é q u e n c e s g é n o t y p i q u e s o b s e r v é e s d e s g é n o t y p e s A A , Aa e t aa , o n c a l c u l e les f r é q u e n c e s g é n i q u e s d e A et a, s o i e n t p e t q r e s p e c t i v e m e n t . S i les g é n i t e u r s s ' a c c o u p l e n t a u h a s a r d (e t s' i l n 'y a ni s é l e c t i o n , n i m u t a t i o n ) , les f r é q u e n c e s g é n o t y p i q u e s o b s e r v é e s d e A A , A a et aa ne d o i v e n t p a s d i f f é r e r s i g n i f i c a -t i v e m e n t d e s p r o p o r t i o n s d e H a r d y - W e i n b e r g : p 2 , 2 p q , q 2 r e s p e c t i v e m e n t (c f . G é n e r m o n t , 1979 , p o u r p l u s d e d é t a i l s ) .

D é s é q u i l i b r e d e l i a i s o n :

S i , d a n s u n é c h a n t i l l o n , c e r t a i n s a l le les d ' u n l o c u s p o l y m o r p h e s o n t p l u s f r é q u e m m e n t a s s o c i é s à c e r t a i n s a l l e l e s d ' u n a u t r e l o c u s p o l y m o r p h e q u e n e le l a i s s a i e n t p r é v o i r les f r é q u e n c e s a l l é l i q u e s o b s e r v é e s à c e s l o c u s d a n s l ' é c h a n t i l l o n , o n d i t q u e la p o p u l a t i o n d ' o r i g i n e d e c e l u i - c i es t e n d é s é q u i l i b r e d e l i a i s o n . L o r s q u ' o n m é l a n g e d e u x p o p u l a t i o n s a y a n t d e s f r é q u e n c e s a l l é l i q u e s d i f f é r e n t e s à d e u x l o c u s , u n d é s é q u i l i b r e d e l i a i son a p p a r a î t a u t o m a t i q u e m e n t à c e s d e u x l o c u s . C e l u i - c i p e r s i s t e r a p e n d a n t p l u s i e u r s g é n é r a t i o n s m ê m e si le m é l a n g e c o n s t i t u é pa r les d e u x p o p u l a t i o n s s e r e p r o d u i t c o m m e u n e s e u l e un i té p a n m i c t i q u e (cf . N e i , 1975 , p o u r p l u s d e d é t a i l s s u r c e p h é n o m è n e ) .

R E M E R C I E M E N T S : L e s f i g u r e s 1 , 2 , 5 et 7 ont é t é r éa l i sées p a r J . G A L L E ( I N R A ) .

B I B L I O G R A P H I E

C H O U R R O U T D., H A P P E A. , 1986 . I m p r o v e d m e t h o d s o f d i r e c t c h r o m o s o m e p r e p a r a t i o n in r a i n b o w t r o u t , Salmo gairdneri. Aquaculture, 52 , 2 5 5 - 2 6 1 .

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