De la dynamique des populations aux dynamiques adaptatives

4.1 LA THÉORIE DE L’OPTIMISATION
4.1.1 Un phénotype associé à une valeur de fitness
L’approche traditionnelle (développée par WRIGHT-FISHER) pour étudier l’adaptation d’une population
est de considérer qu’un phénotype est associé à une valeur sélective. Autrement dit :
un phénotype ⇒ une valeur sélective
Ensuite, les individus qui ont la plus forte valeur sélective envahissent la population.
Si on suppose que les individus d’une même espèce ne varient que par un trait phénotypique quantitatif, on
peut tracer un paysage adaptatif, c’est-à-dire un graphe où chaque valeur du trait phénotypique est associée à
sa valeur de fitness (figure 4.2).
FIG. 4.2 – Paysage adaptatif pour un trait xi
Chaque valeur du trait phénotypique (x) est associée à une valeur de fitness W (x). La sélection naturelle (les flèches) correspond à une marche
vers le pic adaptatif (x ∗ ).
Géométriquement, la sélection du phénotype optimal correspond à une ‘‘ascension’’ du pic adaptatif.
Si on part d’une population résidente avec un trait quelconque (x), le déplacement sur la courbe (c’est-à-dire
l’évolution du trait) se fait par des sauts qui correspondent à des processus de mutation-sélection.
Pour prédire la dynamique du trait dans le temps il faut connaître la fréquence des ‘‘sauts’’ (c’est-à-dire le
taux de mutation) et la taille et la direction des ‘‘sauts’’ (c’est à dire le facteur de sélection) :
d x
= vitesse de mutation × facteur de sélection (4.1)
d t
Le facteur de sélection dépend de la valeur du trait choisie : plus on se place loin de l’optimum, plus il est
important. Si on se place l’optimum (x∗ ), ce facteur est nul.
Autrement dit,
d x
d t
= k(x) × d W
d x
où k(x) est le taux évolutif (la vitesse des mutations), W est la fonction de fitness (valeur sélective) et dW/dx
est le gradient de sélection (vitesse selon l’intensité de sélection).
Dans ce modèle (utilisé en génétique des populations ou en génétique quantitative), l’évolution maximise la
fitness. En fait, d’un point de vue écologique, les cas où la fitness est maximisée sont des cas pathologiques (la
sélection ne maximise rien du tout).
Remarques :
- plus on se rapproche d’un maximum (local) et plus la vitesse d’évolution va ralentir (la pente diminue) :
atteindra-t-on jamais le maximum ?
- si la population est piégée dans un faux maximum local, elle en sort dans un modèle de Wrigh fisher au
bout d’un certain temps par dérive
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(4.2)