Biologie évolutive / Écologie

L'évolution rapide en nature

Généralement perçue comme un processus lent et imperceptible, l'évolution biologique par sélection naturelle peut au contraire se produire rapidement dans les populations naturelles1. Les bouleversements dans l'environnement causés par les actions humaines (changements climatiques, pertes d'habitat, pollution, introduction d'espèces dans de nouveaux milieux) pourraient d'ailleurs accélérer ce processus (voir ce livre pour un tour d'horizon). En modifiant la distribution des phénotypes dans une population, l'évolution rapide est à même de modifier les processus écologiques fondamentaux comme la dynamique des populations, les relations prédateurs-proies ou la structure des communautés (voir ici). La possibilité de détecter une évolution biologique à l'échelle de quelques décennies, voire années, a catalysé l'étude de la dynamique éco-évolutive qui s'intéresse à l'interdépendance entre les processus écologiques et évolutifs. La possibilité de l'évolution rapide soulève plusieurs questions fondamentales, notamment : quel est le potentiel d'évolution à court terme des populations naturelles? dans quelle mesure la réponse évolutive à la sélection varie entre les populations exposées aux mêmes conditions environnementales? comment le changement évolutif d'un trait phénotypique modifie-t-il la sélection s'exerçant sur d'autres traits fonctionnels? Pour répondre à ce type de questions, nous étudions, à l'aide de données historiques, le processus d'évolution dans les populations humaines contemporaines. Nous nous intéressons en particulier aux changements que peut induire la sélection dans l'histoire de vie (survie, âge à maturité, fécondité, etc.) des individus.

1. L'expression "population naturelle" fait simplement ici référence à une population libre de sa reproduction, excluant donc les populations expérimentales en laboratoire, ou encore celles en nature mais faisant l'objet de mesures de contrôle (par ex., l'abattage ou l'ensemencement).

 

La population du Québec comme modèle d'étude

livre

Le Québec dispose d'une information exceptionnelle sur la généalogie de la population canadienne-française depuis la fondation de la Nouvelle-France au XVIIe siècle. De cette information nous pouvons étudier les facteurs historiques, environnementaux, sociaux et biologiques impliqués dans la variation phénotypique. Nous pouvons notamment extraire un signal sur l'hérédité des traits d'histoire de vie (fécondité, longévité, etc.) à l'aide d'approches statistiques de pointe. De plus, nous pouvons y jumeler à ces généalogies des données moléculaires afin d'étudier la dynamique évolutive de certaines mutations spécifiques, entre autres celles responsables de maladies génétiques. Dans cette démarche, la critique des sources historiques est essentielle pour bien comprendre la nature et les limites des données utilisées, de même que les biais qu'ils peuvent induire. C'est pourquoi nous travaillons en interdisciplinarité avec des collabotareurs de divers horizons (anthropologie, démographie historique, épidémiologie génétique, etc.).

 

Dynamique éco-évolutive des traits d'histoire de vie dans une population humaine

Nous étudions la sélection s'exerçant sur les traits d'histoire de vie (âge à la première reproduction, fécondité, etc.) et les changements temporels dans ces traits. Nous examinons les facteurs causant ces changements : processus d'évolution contemporain, facteurs familiaux, changements socio-économiques, démographie, écologie de la reproduction, consanguinité. Nous nous intéressons à la généralité du processus d'évolution dans différentes populations préindustrielles soumises aux mêmes conditions (effets fondateurs, agriculture de subsistance, etc.), de même qu'aux contraintes génétiques et environnementales limitant ce processus. Nous étudions également la dynamique de rétroaction pouvant exister entre les processus évolutifs et démographiques (voir Figure 1). Notre équipe est la première à avoir démontré le processus d'évolution "en temps réel" (réponse génétique à la sélection) chez les humains (voir ici pour l'étude originale et ici pour la petite histoire de cette étude).

 

Milot&Pelletier2013

Figure 1

L'interaction entre les changements environnementaux et le processus de sélection dans les populations humaines contemporaines (modifié de Milot & Pelletier 2013, graphisme Mireille Courteau).

Cliquer sur l'image pour l'agrandir et pour une légende détaillée.

Sélection sur des mutations génétiques fonctionnelles

Nous étudions la sélection naturelle s'exerçant sur des mutations génétiques spécifiques dans la population canadienne-française du Québec depuis sa fondation. Nous travaillons sur l'ADN des mitochondries (qui sont les organites impliqués dans la production d'énergie de la cellule) et sur certaines variantes nucléaires, afin d'étudier l'impact des processus évolutifs sur la prévalence des maladies génétiques.

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