Dispersion de gnes et structures gntiques spatiales

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Dispersion de gènes et structures génétiques
spatiales

• Etienne Klein, Julien Fayard, Sylvie
  Oddou-Muratorio
• Unité Biostatistique et Processus Spatiaux, INRA
  Avignon
• Unité Écologie Forestière Méditerranéenne, INRA
  Avignon

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Diversité neutre, dérive génétique et effectif
efficace

• Diversité neutre
• Diversité moléculaire à un locus non exprimé ou
  diversité naffectant pas la reproduction
• À léchelle évolutive migration x dérive
  génétique x mutation
• À léchelle écologique migration x dérive
  génétique (x mutation)
• Information rétrospective inférence sur
  lhistoire démographique passée ou récente
• Comparer diversité neutre et diversité
  sélectionnée pour inférer la sélection
• Information prospective inférence sur le
  potentiel adaptatif des populations et léchelle
  spatiale de la gestion
• Déf  Gène  un fragment dADN considéré pour
  linformation quil porte

Petit et al. 2002
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Diversité neutre, dérive génétique et effectif
efficace

• Dérive génétique variation des fréquences
  alléliques due au hasard des événements de
  reproduction dans une population finie
• La dérive génétique  s oppose  à la
  sélection en rendant possible la fixation par
  hasard dallèles contre-sélectionnés.
• Population idéale de taille N
• Variance(fréquence allélique en une génération)
  p(1-p)/N
• On caractérise une population non idéale par sa
  taille efficace Ne taille de la population
  idéale qui donnerait le même niveau de dérive
  génétique
• (inverse de la température)

Population de Wright-Fisher
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Espace spatialement implicite et structuration
génétique

• Fst corrélation intra-pop de létat allélique
  de deux gènes
• Q proba didentité de deux gènes tirés au
  hasard
• Dans une métapopulation de taille infinie à
  léquilibre
• Leffectif efficace dune métapopulation est

m0 N20 10 allèles
N180 10 allèles
m0.1 N20 10 allèles
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Flux de gènes en paysage spatialement explicite
Isolement par la distance

• Equivalent spatialisé du Fst autocorrélations
  spatiales
• avec

Rousset 2000 Hardy Vekemans 1999
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Flux de gènes en paysage spatialement explicite
Isolement par la distance

• Le noyau de dispersion est une fonction de
  densité (pdf) de la loi de la position du
  descendant relativement au parent
• Échelle de la dispersion s2 variance axiale de
  dispersion
• À léquilibre, en 2D, la relation entre
  lautocorrélation spatiale et le log(distance)
  est linéaire
• dedensité efficace (intégrant la variance de
  fertilité))
• Seulement léchelle affecte la pente de
  lautocorrélogramme
• Propriété utilisée pour estimer la distance de
  dispersion dans des populations à léquilibre

Rousset 2008
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Flux de gènes en paysage spatialement explicite
Isolement par quelle distance ?
McRae 2008
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Flux de gènes en paysage spatialement explicite
Importance de la dispersion à longue distance
(LDD)

• Le noyau de dispersion
• Échelle de la dispersion m, s2
• Forme de la dispersion (LDD) kurtosis, vitesse
  de décroissance de la fonction de dispersion
• Seulement léchelle affecte la pente de
  lautocorrélogramme
• Mais la forme affecte lordonnée à lorigine donc
  le niveau de différenciation globale

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Dynamiques transientes et structure génétique
spatiale Population en colonisation

• Un expansion spatiale laisse une empreinte
  génétique spatiale différente des SGS à
  léquilibre
• Diversité décroit par effets de fondation
  successifs
• Différenciation globale augmente, mais de manière
  structurée et non stationnaire

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Dynamiques transientes et structure génétique
spatialeDiffusion et surfing phenomenon

• Un gène particulier pris sur le front de
  colonisation à une date t a deux avenirs
  distincts possibles rester sur place ou surfer
  sur la vague

Edmonds et al. 2004

• Où était positionné à la date t le gène qui
  finira par envahir le front ?

Hallatschek Nelson 2008
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Dynamiques transientes et structure génétique
spatiale Population en colonisation

• Les gènes qui envahissent le front de
  colonisation proviennent de lavant du front
• La diversité mise en place par le passage du
  front décroit exponentiellement (échelle
  caractéristique v Ne/2)
• Leffectif efficace du front Ne augmente en
   N0.3

Hallatschek Nelson 2008
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Difficultés à formaliser la colonisation en
présence de LDD

• Avec une fonction à queue lourde
• les modèles déterministes aboutissent à un front
  de colonisation qui se déforme et accélère au
  cours de la colonisation
• les modèles stochastiques individus-centrés
  aboutissent à des individus épars difficile de
  définir le front
• Il ny a pas de fixation dun gène unique dans le
  front de colonisation
• Caractériser la structure génétique spatiale dun
  processus non stationnaire

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(No Transcript)
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Flux de gènes en paysage spatialement explicite

• Modèle 1 Populations panmictiques et barrières
  aux flux de gènes
• Womble (1951)

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Dynamiques transientes et structure génétique
spatiale colonisation

• Expérimentations en boîtes de Petri avec des
  souches différentes

Hallatschek et al. 2008