question 6

Question 6 (chapitre 13)

Comment mesurer ou estimer un coefficient d’héritabilité au sens large et étroit?
Illustrez votre réponse par la détermination d’un protocole?

Le degré d’héritabilité peut être défini comme la contribution de la variance
génétique à la variance totale.

Quantification de l’héritabilité :

La variation au sein des phénotypes d’une population découle de deux sources :

1) les différences moyennes entre génotypes
2) le milieu qui induit une variance phénotypique pour chaque génotype.

Héritabilité au sens large :

- La variance phénotypique totale (s²p): variance génétique (s²g) + variance due à l’environnement (s²e)

H² = s²g/s²p= s²g/s²g+s²e

- Estimer s²e – Comment?

a) Créer des lignées homozygotes à partir d’une population,
b) les croiser 2 à 2
c) et mesurer la variance phénotypique au sein de chaque génotype hétérozygote.

- Soustraire s²e de s²p → s²g

Limites de H²

Bien que l’héritabilité au sens large est la mesure la plus généralement utilisée pour mesurer de l’importance des gènes dans le façonnement d’un caractère, même en connaissant
l’héritabilité d’un caractère, nous ne sommes pas à même de prévoir la variabilité qu’il présentera après une manipulation de son génotype ou du milieu car :

- La variance génétique dépend des milieux auxquels la population est soumise
(L’héritabilité d’un caractère est variable selon la population et selon l’ensemble des milieux dans lesquels celle-ci se développe ; il n’est donc pas permis d’extrapoler sur la valeur de H²
d’une population ou d’un milieu à l’autre)

- La variance du milieu dépend des fréquences des génotypes

o Comme le génotype et le milieu interagissent pour modeler un phénotype, aucun partage de la variation ne permet de conclure au partage des causes de cette variation.
o Une héritabilité élevée ne signifie pas que le caractère en question n’est pas influencé par son environnement, H² n’est pas une caractéristique fixée d’un trait; elle est dépendante de la population étudiée et des milieux où évolue la population.

Si on veut connaître la relation gène-caractère (comment les gènes peuvent influencer le
développement d’un caractère chez l’organisme), on doit étudier des normes de réaction des différents génotypes de la population dans une gamme d’environnements. La compréhension du concept d’héritabilité au sens large H² représente une première étape de l’introduction du concept d’héritabilité au sens étroit, dont l’importance est considérable pour l’amélioration génétique des plantes et des animaux.

Héritabilité au sens étroit

La variation génétique et celle due à l’environnement peuvent elles-mêmes être subdivisées de telle façon à fournir une information sur l’action des gènes et les possibilités de modeler la composition génétique d’une population.

s²g = s²a + s²d avec s²g = variance génétique totale
s²a = variance génétique additive (due à l’effet moyen de la substitution de A par a)
s²d = variance due à la dominance (la variance génétique qui
résulte de la dominance partielle de A sur a chez les hétérozygotes)

Variance phénotypique totale: s²p = s²g + s²e = s²a + s²d + s²e
Héritabilité au sens large : H² = S²g/S²p
Héritabilité au sens étroit : h² = S²a/S²p = S²a+ S²d + S²e

- L’effet de la sélection dépend de la part due à la variance génétique additive et non de la variance génétique en général
-C’est l’héritabilité au sens étroit h² et non l’héritabilité au sens large H², qui permet de prédire la réponse à la sélection (si oui ou non un programme des sélections réussira à modifier la population).

Plus h² est grande, plus grande sera la différence entre les parents sélectionnés et la
population dans son ensemble qui sera maintenue dans la descendance de ces parents.

Méthode d'héritabilité au sens étroit

• On estime les composantes de la variance
  
• Similitude dans la parenté
  

a) analyse de régression

- des parents plus grands ont des enfants plus grands et
- des parents plus petits ont des enfants plus petits, de telle sorte que
=> la pente de la droite est positive.

Mais la pente n’est pas égale à
1 : des parents très petits ont des enfants légèrement plus grands et de très grands parents ont des enfants légèrement plus petits qu’eux-mêmes. Cette pente moindre que 1 de la droite de régression provient de ce que l’héritabilité est loin d’être parfaite.

Si le phénotype était hérité additivement avec une fidélité parfaite, la taille
des descendants serait identique à la valeur mi-parentale et la pente de la droite serait égale à 1.

Par contre, si les descendants ne présentaient aucune similarité avec leurs parents,tous les parents auraient une descendance de même taille moyenne et la pente de la droite serait égale à 0
Donc la pente de la droite de régression (b = coefficient de régression) = estimation de l’héritabilité (h²) = régression de la descendance/moyenne des valeurs parentales

b) analyse de corrélation

Le coefficient de corrélation entre une descendance y et sa moyenne parentale est équivalent à h² (r = h²)
→ Utilisation de h² pour prévoir les effets de la sélection artificielle
→ Utilisation de h² dans la prédiction des effets de la sélection naturelle :
Ecart de sélection: écart entre les parents sélectionnés et la moyenne générale
Réponse à la sélection : écart entre leurs descendants et la génération précédente = h² x écart de sélection

• Réponse à la sélection : sélectionner pendant une génération et comparer la réponse avec l’écart de sélection.
  

h² = réponse à la sélection/écart de sélection

Bonjour à tous…désolé de poster ma réponse si tard mais je suis en abbaye et mon accès à internet est très limité…
J’espère que vous serez indulgents.

Question 6: Comment mesurer ou estimer un coefficient d’héritabilité au sens large et étroit? Illustrez votre réponse par la détermination d’un protocole?


Définition
L’héritabilité se réfère à des caractères partagés par des génotypes communs.

Héritabilité au sens large
La variation au sein des phénotypes d’une population découle de deux sources :
-différences moyennes entre génotypes
-variance phénotypique suite à variation du milieu

H2=S2g/S2p=S2g/S2g+S2e

Avec -S2g : Variance au sein des valeurs génotypiques moyennes
-S2p : Variance phénotypique totale
-S2e : Variance restante
-H2 : Héritabilité
On peut donc connaître quelle proportion de la variation des phénotypes peut etre imputée à la variation des génotypes. Mais on ne peut cependant pas savoir quelle proportion du phénotype d’un individu peut être attribuée à l’héritabilité.

Méthode d’estimation de H2

La méthode la plus directe pour estimer l’héritabilité et la variance génétique consiste à estimer S2e.
1) Créer des lignées homozygotes à partir d’une population,
2) les croiser 2 à 2
3) et mesurer la variance phénotypique au sein de chaque génotype hétérozygote.
S2g=S2p-S2e

Signification de H2

Malgré son usage généralisé en tant que mesure de l’importance des gènes dans le façonnement d’un caractère, H2 ne revêt en fait qu’une signification particulière et limitée.
1) L’héritabilité d’un caractère est variable selon la population et selon l’ensemble des milieux dans lesquels celle-ci se développe, il n’est donc pas permis d’extrapoler d’une population ou d’un milieu à l’autre.
2) Comme le génotype et le milieu interagissent pour modeler un phénotype, aucun partage de la variation ne permet de conclure au partage ds causes de cette variation.
3) Une hérédité élevée ne signifie pas que le caractère en question n’est pas influencé par son environnement.

Héritabilité au sens étroit

La connaissance de l’héritabilité au sens large d’un caractère dans une population n’est pas tres utile en soi, mais une subdivision plus fine de la variance phénotypique peut fournir une information intéressante pour les sélectionneurs. La variation génétique et celle due à l’environnement peuvent elles-mêmes être subdivisées de telle façon à fournir une information sur l’action des gènes et les possibilités de modeler la composition génétique d’une population.
Parfois, les hétérozygotes ne sont pas exactement intermédiaires par rapport aux homozygotes, il y a un effet de dominance.

Donc, S2g=S2a+S2d
Avec S2a= variance génétique additive (du à l’effet moyen de la substitution de A par a
S2d= variance due à la dominance


S2p=S2g + S2e = S2a + S2d + S2e (variance phénotypique totale)
h2 = S2a/S2p = S2a/S2a + S2d + S2e (héritabilité au sens étroit)

L’effet de la sélection dépend de la part due à la variance génétique additive et non de la variance génétique en général. Il en résulte que c’est l’héritabilité au sens étroit, h2, et non l’héritabilité au sens large, H2, qui permet de prédire la réponse à la sélection.

Méthode d’estimation de h2

Estimation par la covariance

Les composantes génétique de la variance peuvent etre estimees à partir de la covariance entre individus apparentés ( rxy = cov xy/SxSy). La covariance est le produit des écarts de chaque valeur d’une variable (x) à la moyenne des valeurs de y. Les relations entre individus apparentés, combinés avec la variance phénotypique totale, permettent d’estimer h2(S2a/S2p).

Estimation par régression linéaire

Soit un graphique des phénotypes des descendants par rapport aux phénotypes moyens des deux parents.
La droite de régression passera par la moyenne de tous les parents et la moyenne de tous les descendants, qui sont égales puisque aucun changement ne s’est produit dans la population d’une génération à l’autre. En outre, des parents plus grands ont des enfants plus grands et des parents plus petits ont des enfants plus petits, de telle sorte que la pente de la droite est positive. Mais la pente n’est pas égale à un, des parents très petits ont des enfants légèrement plus grands et des parents très grands ont des enfants légèrement plus petits. Cette pente moindre que un que la droite de régression provient de ce que l’héritabilité est loin d’être parfaite. Si le phénotype était irrité additivement avec une fidélité parfaite, la taille des descendants serait identiques à la valeur mi-parentale et la pente de la droite serait égale à 1. Par contre, si les descendants ne présentaient aucune similarité avec leurs parents, tous les parents auraient une descendance de même taille moyenne et la pente de la droite serait égale à 0. Ceci suggère que la pente de la droite de régression rapportant la valeur de la descendance à la valeur mi-parentale constitue une estimation de l’héritabilité additive, et de ce fait, cette relation est précise. Par définition, la régression b de la valeur de la descendance (y) sur la valeur mi-parentale (x) est b = cov xy / S2x.