Small and isolated populations face threats from genetic drift and inbreeding. To rescue populations from these threats, conservation biologists can augment gene flow into small populations to increase variation and reduce inbreeding depression. Spectacular success stories include greater prairie chickens in Illinois (Westermeier et al. 1998), adders in Sweden (Madsen et al. 1999) and panthers in Florida (Johnson et al. 2010). However, we also know that performing such crosses risks introducing genes that may be poorly adapted to local conditions or genetic backgrounds. A classic example of such "outbreeding depression" occurred when different subspecies of ibex from Turkey and the Sinai were introduced to assist recovery of an ibex population in Czechoslovakia (Templeton 1986). Despite being fertile, the hybrids birthed calves too early, causing the whole population to disappear. In the face of uncertainty, conservation biolo- gists have tended to respect genetic identity, shying away from routinely crossing populations. In this issue of Molecular Ecology, Frankham (2015) compiles empirical data from experimental studies to assess the costs and benefits of between-population crosses. Crosses screened to exclude those involving highly divergent populations or distinct habitats show large heterosis with few apparent risks of outbreeding depression. This leads Frankham to advocate for using assisted gene flow more widely. But do the studies analysed in this meta-analysis adequately test for latent outcrossing depression?
Titre de la review
Sauvetage génétique : un pari sûr ou risqué ?
Sauvetage génétique : un pari sûr ou risqué ?
Résumé de la review
Les pressions anthropiques toujours plus grandissantes entraînent la perte et la fragmentation des habitats. Cela affecte la viabilité et le potentiel d'adaptation de nombreuses populations. En effet, sans flux de gènes, la dérive génétique entraîne la fixation de plus en plus de mutations à mesure que la taille efficace de la population diminue, conduisant de ce fait à une perte de la variation génétique. Sans cette dernière, les espèces ont alors du mal à faire face aux changements environnementaux. De plus, les mutations ayant un effet modérément délétère deviennent invisibles pour la sélection dans les petites populations. Ces dernières s'accumulent, créant alors "le fardeau de la dérive". Souvent, les petites populations isolées souffrent également de consanguinité. Celle-ci augmente la fréquence des homozygotes et expose les allèles récessifs délétères. La dépression de consanguinité entraîne alors une baisse de la valeur sélective.
L'objectif de cette review est de présenter les avantages, mais aussi les risques, du sauvetage génétique. En effet, les biologistes de la conservation recommandent d'augmenter le flux de gènes dans les populations menacées afin d'accroître la diversité génétique et de réduire la dépression de consanguinité. L'introduction de nouveaux génotypes permettrait de masquer les allèles récessifs délétères et l'hétérosis qui en résulte (descendance hybride augmentant les taux vitaux par rapport aux lignées parentales) devrait améliorer la fitness de la population. Cependant, l'hybridation peut également entraîner une dépression hybride. Dans ce cas, les croisements entre individus de deux populations différentes produisent une descendance hybride ayant une valeur sélective réduite. Par exemple, les génotypes introduits peuvent ne pas présenter la variation génétique appropriée afin de s'adapter aux conditions locales. Les populations peuvent alors acquérir des gènes ou des comportements mal adaptés. De plus, la divergence entre les populations amène ces dernières a avoir des complexes de gènes ayant co-évolué. L'hybridation peut donc provoquer des incompatibilités génétiques Dobzhansky-Müller. Celles-ci sont généralement absentes chez les hybrides F1 mais apparaissent au delà de la première génération à mesure que la recombinaison casse les complexes génétiques favorables. L'auteur met alors en évidence l'importance d'étudier les conséquences de l'hybridation sur plusieurs générations et présente les résultats de quelques études sur la dépression hybride. Face à l'incertitude quant aux risques et aux avantages de l'hybridation, il souligne alors la réticence des biologistes concernant le sauvetage génétique. Cette review présente ensuite une étude réalisée en 2011 par Frankham et al. afin de prédire la probabilité de dépression hybride. Des règles simples afin d'éviter les risques liés à l'hybridation ont donc pu être mises en place. En les appliquant, d'autres recherches ont montré une amélioration de la fitness des hybrides F1 entre des populations isolées. La review présente également les résultats d'une méta-analyse réalisée par Frankham en 2015 montrant que, dans certains cas, la fitness des hybrides était plus importante au delà de F1. Ainsi, l'auteur souligne que les travaux de Frankham montrent de manière convaincante la possibilité de déjouer les effets de la consanguinité dans les petites populations isolées en établissant un flux de gènes provenant d'une autre population.
La dépression hybride a dissuadé de nombreux biologistes à mettre en place des mesures de conservation afin de sauver génétiquement les populations menacées. Malgré cette réticence, des règles peuvent probablement minimiser ces risques. La conclusion de cette review est que si nous voulons mettre fin à l'extinction des populations et des espèces, nous devons améliorer la viabilité de ces dernières avec des programmes destinés à rendre le sauvetage génétique plus sûr afin qu'il devienne une pratique courante et acceptée.
Les pressions anthropiques toujours plus grandissantes entraînent la perte et la fragmentation des habitats. Cela affecte la viabilité et le potentiel d'adaptation de nombreuses populations. En effet, sans flux de gènes, la dérive génétique entraîne la fixation de plus en plus de mutations à mesure que la taille efficace de la population diminue, conduisant de ce fait à une perte de la variation génétique. Sans cette dernière, les espèces ont alors du mal à faire face aux changements environnementaux. De plus, les mutations ayant un effet modérément délétère deviennent invisibles pour la sélection dans les petites populations. Ces dernières s'accumulent, créant alors "le fardeau de la dérive". Souvent, les petites populations isolées souffrent également de consanguinité. Celle-ci augmente la fréquence des homozygotes et expose les allèles récessifs délétères. La dépression de consanguinité entraîne alors une baisse de la valeur sélective.
L'objectif de cette review est de présenter les avantages, mais aussi les risques, du sauvetage génétique. En effet, les biologistes de la conservation recommandent d'augmenter le flux de gènes dans les populations menacées afin d'accroître la diversité génétique et de réduire la dépression de consanguinité. L'introduction de nouveaux génotypes permettrait de masquer les allèles récessifs délétères et l'hétérosis qui en résulte (descendance hybride augmentant les taux vitaux par rapport aux lignées parentales) devrait améliorer la fitness de la population. Cependant, l'hybridation peut également entraîner une dépression hybride. Dans ce cas, les croisements entre individus de deux populations différentes produisent une descendance hybride ayant une valeur sélective réduite. Par exemple, les génotypes introduits peuvent ne pas présenter la variation génétique appropriée afin de s'adapter aux conditions locales. Les populations peuvent alors acquérir des gènes ou des comportements mal adaptés. De plus, la divergence entre les populations amène ces dernières a avoir des complexes de gènes ayant co-évolué. L'hybridation peut donc provoquer des incompatibilités génétiques Dobzhansky-Müller. Celles-ci sont généralement absentes chez les hybrides F1 mais apparaissent au delà de la première génération à mesure que la recombinaison casse les complexes génétiques favorables. L'auteur met alors en évidence l'importance d'étudier les conséquences de l'hybridation sur plusieurs générations et présente les résultats de quelques études sur la dépression hybride. Face à l'incertitude quant aux risques et aux avantages de l'hybridation, il souligne alors la réticence des biologistes concernant le sauvetage génétique. Cette review présente ensuite une étude réalisée en 2011 par Frankham et al. afin de prédire la probabilité de dépression hybride. Des règles simples afin d'éviter les risques liés à l'hybridation ont donc pu être mises en place. En les appliquant, d'autres recherches ont montré une amélioration de la fitness des hybrides F1 entre des populations isolées. La review présente également les résultats d'une méta-analyse réalisée par Frankham en 2015 montrant que, dans certains cas, la fitness des hybrides était plus importante au delà de F1. Ainsi, l'auteur souligne que les travaux de Frankham montrent de manière convaincante la possibilité de déjouer les effets de la consanguinité dans les petites populations isolées en établissant un flux de gènes provenant d'une autre population.
La dépression hybride a dissuadé de nombreux biologistes à mettre en place des mesures de conservation afin de sauver génétiquement les populations menacées. Malgré cette réticence, des règles peuvent probablement minimiser ces risques. La conclusion de cette review est que si nous voulons mettre fin à l'extinction des populations et des espèces, nous devons améliorer la viabilité de ces dernières avec des programmes destinés à rendre le sauvetage génétique plus sûr afin qu'il devienne une pratique courante et acceptée.
Rigueur de la review
Cette review se base sur plusieurs études rigoureuses et bien connues sur le sauvetage génétique afin de présenter les risques mais également le fort potentiel de cette stratégie pour la conservation des populations et des espèces menacées d'extinction.
Cette review se base sur plusieurs études rigoureuses et bien connues sur le sauvetage génétique afin de présenter les risques mais également le fort potentiel de cette stratégie pour la conservation des populations et des espèces menacées d'extinction.
Ce que cette review apporte au débat
Cette review met en évidence le fort potentiel du sauvetage génétique et explique comment l'hybridation permettrait de sauver les populations menacées. Elle souligne également la réticence des biologistes concernant cette stratégie et présente les risques liés à l'hybridation pouvant alors entraîner une dépression hybride : introduction de gènes ou de comportements mal adaptés localement ou encore rupture de complexes de gènes co-adaptés conduisant à des incompatibilités génétiques. En appliquant certaines règles, la review met tout de même en avant la possibilité de minimiser ces risques. L'auteur suggère que des programmes permettant de rendre le sauvetage génétique plus sûr pourraient être réalisés et préconise l'utilisation de cette stratégie afin de sauver les populations menacées. En apportant des arguments favorables à l'utilisation de l'hybridation en biologie de la conservation, tout en expliquant les risques, cette review est donc importante dans le cadre de cette controverse.
Cette review met en évidence le fort potentiel du sauvetage génétique et explique comment l'hybridation permettrait de sauver les populations menacées. Elle souligne également la réticence des biologistes concernant cette stratégie et présente les risques liés à l'hybridation pouvant alors entraîner une dépression hybride : introduction de gènes ou de comportements mal adaptés localement ou encore rupture de complexes de gènes co-adaptés conduisant à des incompatibilités génétiques. En appliquant certaines règles, la review met tout de même en avant la possibilité de minimiser ces risques. L'auteur suggère que des programmes permettant de rendre le sauvetage génétique plus sûr pourraient être réalisés et préconise l'utilisation de cette stratégie afin de sauver les populations menacées. En apportant des arguments favorables à l'utilisation de l'hybridation en biologie de la conservation, tout en expliquant les risques, cette review est donc importante dans le cadre de cette controverse.
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