Faits:
A. Le 1er juillet 1996, la Fondation Y._ (ci-après: la fondation) a engagé X._, née en 1952, en qualité de collaboratrice sociale à 70 %. Durant les trois premières années de son activité, l'employée a suivi une formation auprès de l'Ecole d'études sociales et pédagogiques, à Lausanne, en vue d'obtenir le diplôme d'assistante sociale. Une fois diplômée, en septembre 1999, X._ a travaillé comme assistante sociale à plein temps pour la fondation.
En 2002 et 2003, X._ a perçu un salaire annuel brut de 82'509 fr., respectivement de 84'617 fr. Pour les mêmes années, son collègue et contemporain A._, qui exerçait la même activité qu'elle, a reçu une rémunération brute de 96'863 fr., respectivement de 99'190 fr. Dès 2004, la fondation a décidé de rétribuer ses employés conformément au système salarial appliqué au personnel de l'Etat de Fribourg. Cette année-là, X._ a réalisé un salaire annuel brut de 89'014 fr.25, correspondant à la classe 18, palier 12; jusqu'à son départ, le 30 septembre 2004, A._ a perçu une rémunération représentant un salaire annuel de 101'858 fr.25, correspondant à la classe 18, palier 20. En 2005, le salaire annuel de X._ était de 90'822 fr.55 jusqu'au 30 avril, puis de 92'171 fr.95, ce qui correspondait à la classe 18, palier 13.
En mars 2004, X._ et sa collègue B._ ont exprimé à la fondation leur déception d'être moins bien rémunérées que leurs collègues masculins, pour un travail égal; elles ont proposé de soumettre leur litige salarial à la Commission fribourgeoise de conciliation en matière d'égalité entre les sexes dans les rapports de travail (ci-après: CCMES), ce que la fondation a accepté. En septembre 2004, la CCMES a émis des recommandations, tendant notamment à la fixation du salaire de X._ en classe 18, palier 15. La fondation n'a pas donné suite à ces recommandations.
B. Par mémoire du 18 avril 2005, X._ a ouvert action en paiement contre la fondation devant la Chambre des prud'hommes de l'arrondissement de la Sarine. En dernier lieu, elle concluait à ce que la défenderesse soit condamnée à lui payer un arriéré de salaire de 21'779 fr.75 pour la période du 1er janvier 2002 au 31 décembre 2005.
B._ a également ouvert action contre la fondation; les causes opposant les deux employées à leur employeur ont été jointes.
Par jugement du 3 octobre 2007 dont les considérants ont été notifiés le 8 avril 2008, la Chambre des prud'hommes a partiellement admis la demande de X._ et condamné la fondation à payer à son employée le montant brut de 18'269 fr.65 avec intérêts à 5 % dès le 1er mars 2004.
Statuant le 1er septembre 2008 sur appel de l'employeuse, la IIe Cour d'appel civil du Tribunal cantonal du canton de Fribourg a admis le recours dans la cause opposant X._ à la fondation et rejeté la demande déposée par l'employée.
C. X._ interjette un recours en matière civile. Elle demande au Tribunal fédéral d'annuler l'arrêt cantonal et de condamner la fondation à lui payer le montant brut de 18'269 fr.65 avec intérêts à 5 % dès le 1er mars 2004.
La fondation propose le rejet du recours.
La cour cantonale a renoncé à déposer des observations.
Considérant en droit:
1. 1.1 L'arrêt attaqué est une décision finale (art. 90 LTF) rendue en matière civile (art. 72 al. 1 LTF) par une autorité cantonale de dernière instance (art. 75 al. 1 LTF) dans une affaire dont la valeur litigieuse, déterminée par les conclusions encore contestées devant l'autorité précédente (art. 51 al. 1 let. a LTF), atteint le seuil de 15'000 fr. prévu à l'art. 74 al. 1 let. a LTF en matière de droit du travail. Le recours a été interjeté par la partie qui a succombé dans ses conclusions condamnatoires (art. 76 al. 1 LTF). Par ailleurs, il a été déposé dans le délai (art. 45 al. 1 et art. 100 al. 1 LTF) et la forme (art. 42 LTF) prévus par la loi. Le recours en matière civile est dès lors recevable.
1.2 Le recours en matière civile peut être formé pour violation du droit fédéral (art. 95 let. a LTF), y compris les droits constitutionnels (ATF 133 III 446 consid. 3.1 p. 447, 462 consid. 2.3). Saisi d'un tel recours, le Tribunal fédéral conduit son raisonnement juridique sur la base des faits retenus par l'autorité précédente (art. 105 al. 1 LTF), dont il ne peut s'écarter que s'ils ont été établis de façon manifestement inexacte - notion qui correspond à celle d'arbitraire au sens de l'art. 9 Cst. (ATF 134 V 53 consid. 4.3) - ou en violation du droit au sens de l'art. 95 LTF (art. 105 al. 2 LTF), et pour autant que la correction du vice soit susceptible d'influer sur le sort de la cause (art. 97 al. 1 LTF).
Au surplus, le Tribunal fédéral applique le droit d'office (art. 106 al. 1 LTF), sans être limité par les moyens du recours ni par le raisonnement de la cour cantonale, ce qui implique qu'il peut admettre un recours pour d'autres motifs que ceux qui ont été articulés ou, à l'inverse, rejeter un recours en substituant une nouvelle argumentation à celle de l'autorité précédente (ATF 134 III 102 consid. 1.1 et l'arrêt cité). Cependant, compte tenu de l'exigence de motivation contenue à l'art. 42 al. 1 et 2 LTF, sanctionnée par l'irrecevabilité des recours dont la motivation est manifestement insuffisante (art. 108 al. 1 let. b LTF), le Tribunal fédéral n'examine en principe que les griefs invoqués; il n'est donc pas tenu de traiter, comme le ferait une autorité de première instance, toutes les questions juridiques qui se posent, lorsque celles-ci ne sont plus discutées devant lui (ATF 134 III 102 consid. 1.1 p. 105).
1.3 Le Tribunal fédéral ne peut aller au-delà des conclusions des parties (art. 107 al. 1 LTF). Toute conclusion nouvelle est irrecevable (art. 99 al. 2 LTF)-
2. 2.1 Selon le jugement de première instance, la recourante a rendu vraisemblable une discrimination salariale liée au sexe, alors que, pour sa part, l'intimée a prouvé qu'une différence de salaire entre A._ et sa collègue n'était justifiée par un motif objectif - à savoir une expérience plus longue dans le secteur social - qu'à concurrence de 8,5 %.
La cour cantonale s'est limitée à examiner les motifs objectifs invoqués par l'intimée à l'appui d'une différence de salaire et à comparer, pour 2004, les classifications respectives de la recourante et de son collègue. Elle a retenu trois raisons justifiant un salaire plus élevé en faveur de A._, soit l'ancienneté, l'expérience professionnelle dans le domaine social et le bilinguisme. Ainsi, selon l'arrêt attaqué, le fait que la recourante est entrée au service de l'intimée une année et demie après son collègue équivalait à un palier de différence; les sept années et demie d'expérience supplémentaire acquises par A._ dans le secteur social représentaient sept paliers de différence; enfin, le fait que l'assistant social travaillait à la fois en français et en allemand correspondait à un palier de différence. En conclusion, la cour cantonale a jugé que les huit paliers séparant les classifications respectives de la recourante et de son collègue n'étaient pas source d'une inégalité salariale contraire à l'art. 3 al. 2 de la loi fédérale sur l'égalité entre femmes et hommes (LEg; RS 151.1). Au surplus, les juges fribourgeois ont estimé que la comparaison entre la situation de la recourante et celle de deux autres de ses collègues - un homme et une femme - «ne condui[sai]t pas à un autre résultat».
2.2 La recourante se plaint d'une violation de l'art. 3 LEg. Elle fait valoir que, pour la période allant du 1er janvier 2002 au 30 septembre 2004, date du départ de A._, son salaire était, en moyenne, de plus de 16 % inférieur à celui de son collègue. A son avis, les motifs retenus dans l'arrêt attaqué ne justifient pas une telle différence salariale. Elle reproche à la cour cantonale de n'avoir pas recherché quelle était l'incidence effective, sur la valeur du travail, des trois facteurs reconnus comme motivant une disparité dans les salaires. S'ils s'étaient livrés à cet examen, les juges précédents auraient constaté que ni l'ancienneté au service de l'intimée, ni les années d'expérience dans le domaine social n'avaient eu, pour la période en cause du 1er janvier 2002 au 31 décembre 2005, la moindre influence sur la valeur du travail de l'assistante sociale et de son collègue. En effet, l'intimée n'aurait jamais allégué, ni, a fortiori, prouvé que, malgré une valeur égale apparente, la prestation de travail de la recourante aurait été inférieure - en quantité ou en qualité - à celle de son collègue, en raison d'une ancienneté moindre ou d'un plus petit nombre d'années d'expérience dans le secteur social. Si l'on se fonde sur ses conclusions en paiement par 18'269 fr.65 formulées dans le recours, la travailleuse, qui reprend le montant figurant dans le jugement de première instance, admet une différence de salaire avec son collègue de 8,5 %.
3. 3.1 Aux termes de l'art. 8 al. 3 3ème phrase Cst., l'homme et la femme ont droit à un salaire égal pour un travail de valeur égale. Ce principe constitutionnel est repris à l'art. 3 al. 2 LEg, qui précise que l'interdiction de toute discrimination des travailleurs à raison du sexe s'applique notamment à la rémunération. La personne discriminée dispose d'une prétention en paiement du salaire dû (art. 5 al. 1 let. d LEg).
Selon l'art. 6 LEg, l'existence d'une discrimination est présumée pour autant que la personne qui s'en prévaut la rende vraisemblable. Cette disposition allège le fardeau de la preuve d'une discrimination à raison du sexe, en ce sens qu'il suffit à la partie demanderesse de rendre vraisemblable l'existence d'une telle discrimination. Le juge n'a pas à être convaincu du bien-fondé des arguments de la partie qui se prévaut de la discrimination; il doit simplement disposer d'indices objectifs suffisants pour que les faits allégués présentent une certaine vraisemblance, sans devoir exclure qu'il puisse en aller différemment. Par exemple, la vraisemblance d'une discrimination salariale a été admise dans le cas d'une travailleuse dont le salaire était de 15 % à 25 % inférieur à celui d'un collègue qui accomplissait le même travail (ATF 130 III 145 consid. 4.2 p. 161/162; 125 III 368 consid. 4 p. 373). Cela signifie également que la comparaison avec la rémunération d'un seul collègue exerçant la même activité suffit pour établir la vraisemblance d'une discrimination à l'encontre d'une travailleuse (SUSY STAUBER-MOSER, Egalité des salaires et jurisprudence du Tribunal fédéral, in AJP/PJA 11/2006, p. 1367; FLORENCE AUBRY GIRARDIN, Egalité salariale et décisions judiciaires: questions pratiques du point de vue de la justice, in AJP/PJA 9/2005, p. 1067; KATHRIN KLETT, Richterliche Prüfungsplicht und Beweiserleichterung, in AJP/PJA 11/2001, p. 1296).
Si la discrimination liée au sexe a été rendue vraisemblable, le fardeau de la preuve est renversé; il appartient alors à l'employeur de démontrer l'inexistence de la discrimination, en rapportant la preuve stricte que la différence de traitement repose sur des facteurs objectifs. Constituent des motifs objectifs ceux qui peuvent influencer la valeur même du travail, comme la formation, l'ancienneté, la qualification, l'expérience, le domaine concret d'activité, les prestations effectuées, les risques encourus, le cahier des charges. Des disparités salariales peuvent également se justifier pour des motifs qui ne se rapportent pas immédiatement à l'activité en cause, mais qui découlent de préoccupations sociales, comme les charges familiales ou l'âge (ATF 130 III 145 consid. 5.2 p. 164; 127 III 207 consid. 3b p. 213 et consid. 3c p. 214; 125 III 368 consid. 4 p. 372 et consid. 5 p. 373).
Des motifs objectifs ne légitiment généralement une différence de rémunération que dans la mesure où ils influent sur la prestation de travail et sa rémunération par l'employeur. Pour qu'une différence de traitement soit justifiée, il ne suffit pas que l'employeur invoque n'importe quel motif: il doit au contraire démontrer qu'il poursuit un but objectif qui répond à un véritable besoin de l'entreprise et que les mesures discriminatoires adoptées sont propres à atteindre le but recherché, sous l'angle du principe de la proportionnalité (ATF 130 III 145 consid. 5.2 p. 165 et les références). En particulier, si la partie défenderesse apporte la preuve d'un motif objectif justifiant une différence de traitement, encore faut-il que la mesure de celle-ci respecte le principe de la proportionnalité et n'apparaisse pas inéquitable (STAUBER-MOSER, op. cit., p. 1374; MARGRITH BIGLER-EGGENBERGER, Et si la justice ôtait son bandeau?, 2003, n° 579, p. 299; ELISABETH FREIVOGEL, in Commentaire de la loi sur l'égalité, 2000, n° 101 ad art. 3, p. 76). Le Tribunal fédéral a jugé ainsi qu'une différence de rémunération de 8 à 9 % touchant deux logopédistes ne violait pas le principe de l'égalité salariale dans la mesure où elle était motivée par une formation préalable différente (maturité, respectivement diplôme d'instituteur) (ATF 123 I 1 consid. 6e p. 9/10).
3.2 Il n'est pas contesté que la recourante a rendu vraisemblable une discrimination salariale en sa défaveur. La question litigieuse porte sur les motifs retenus par la cour cantonale comme justifiant une disparité et leur éventuelle incidence sur la différence de traitement entre la recourante et son collègue A._. C'est le lieu de rappeler que la comparaison avec un seul collègue suffit pour rendre vraisemblable une discrimination et que si, comme en l'espèce, la vraisemblance d'une inégalité salariale entre deux personnes de sexe opposé est admise, l'employeur doit prouver que ce traitement discriminatoire est objectivement justifié, faute de quoi le juge fera droit à la demande. Dans ce contexte, la circonstance selon laquelle la recourante ne serait pas discriminée par rapport à deux autres de ses collègues n'est d'aucun secours à l'intimée, contrairement à ce que la cour cantonale a admis.
3.2.1 Deux des trois motifs retenus par les juges fribourgeois - l'ancienneté et l'expérience professionnelle - sont reconnus comme des facteurs qui peuvent influencer la valeur même du travail et, à ce titre, justifier une différence de traitement entre deux collègues de sexe opposé selon la jurisprudence susmentionnée. Quant au bilinguisme, le fait que A._ puisse s'occuper également de clients alémaniques constitue indéniablement, dans un espace bilingue comme Fribourg, un avantage dans l'organisation de l'intimée et doit être considéré comme un aspect de la prestation de travail méritant une reconnaissance au niveau salarial.
Il reste à examiner, sous l'angle du principe de la proportionnalité, dans quelle mesure ces facteurs justifient en l'occurrence un écart de salaire entre la recourante et son collègue. A cet égard, la cour cantonale n'a comparé, indirectement, que les revenus de 2004, résultant de l'introduction du système inspiré de celui appliqué aux employés de l'Etat de Fribourg. Or, la prétention formulée par la recourante remonte à 2002. De plus, l'autorité précédente a fondé son raisonnement uniquement sur les paliers existant à l'intérieur d'une classe de traitement, sans tenir compte de l'impact financier des facteurs jugés déterminants.
Il appartenait à l'employeuse de prouver que l'ampleur de la différence de rémunération était objectivement justifiée. Il convient donc de partir des salaires respectifs de la recourante et de son collègue depuis 2002 et d'examiner les écarts entre ces revenus. En 2002 et 2003, A._ a gagné 14'354 fr., respectivement 14'573 fr. de plus que sa collègue, ce qui représente une différence de plus de 17 % ou d'environ 1'100 fr. par mois. En 2004, son salaire a été plus élevé à hauteur de 12'844 fr., ce qui correspond à une différence de plus de 14 %, soit près de 1'000 fr. par mois. Ainsi, jusqu'au départ de A._, la rémunération de la recourante a été, en moyenne, de plus de 16 % inférieure à celle de son collègue. Il s'agit là d'une différence de salaire relativement importante.
A ce stade du raisonnement, il convient de rappeler que la recourante et A._ ont le même âge et la même formation (diplôme d'assistant social). Il n'est par ailleurs pas contesté que les deux collaborateurs exerçaient la même activité, avec un cahier des charges et des responsabilités identiques. L'intimée n'a au surplus jamais allégué que les prestations de travail de la recourante auraient été inférieures, en qualité ou en quantité, à celles de son collègue. Seuls l'ancienneté, l'expérience professionnelle et le bilinguisme peuvent donc être invoqués à l'appui de la différence de traitement.
A._ est entré au service de l'intimée le 1er janvier 1995 comme assistant social alors que la recourante a été engagée comme collaboratrice sociale le 1er juillet 1996. La cour cantonale a constaté que ces deux statuts impliquaient le même cahier des charges et le même travail; il n'y a dès lors pas lieu de tenir compte de cette distinction au niveau de l'ancienneté. De même, le fait que la recourante a travaillé à 70 % pendant trois ans apparaît comme un élément négligeable dans ce contexte. En conclusion, A._ peut se prévaloir d'une ancienneté supérieure d'une année et demie. Il s'agit là d'une différence minime, qui tend encore à perdre de son importance six ans plus tard, au début de la période de comparaison des situations des deux assistants sociaux, en 2002.
Selon les constatations cantonales, A._ disposait d'une expérience professionnelle dans le domaine social de sept ans et demi supérieure à celle de sa collègue, au moment de leurs engagements respectifs. Ces années d'expérience supplémentaires, acquises avant de travailler pour l'intimée, justifient certes une différence de traitement. L'importance à attribuer à ce facteur doit toutefois être relativisée, d'autant plus que la comparaison s'effectue en moyenne sept ans après l'entrée en fonction de la recourante.
Sous l'angle du principe de la proportionnalité, il apparaît que l'ancienneté et l'expérience professionnelle plus grandes de A._, même associées au motif du bilinguisme, ne justifient pas l'ampleur de l'écart - plus de 16 % en moyenne - entre le salaire de la recourante et celui de son collègue. La cour de céans ne peut se rallier à cet égard à l'appréciation de l'autorité cantonale. Force est ainsi de conclure que l'employeuse n'a pas apporté la preuve stricte que la différence de traitement entre la recourante et son collègue était entièrement justifiée par des motifs non liés à une discrimination à raison du sexe. L'arrêt attaqué consacrant sur ce point une violation de l'art. 3 LEg, il convient d'admettre le recours et d'annuler la décision cantonale dans la mesure où elle concerne la recourante.
3.2.2 Conformément à l'art. 5 al. 1 let. d LEg, il y a lieu d'ordonner le paiement du salaire dû. La recourante calcule sa prétention sur la base d'une différence de salaire de 8,5 % par rapport à son collègue A._, ce qui correspond à la proportion admise par les juges de première instance. Tout bien considéré, ce pourcentage, qui représente un peu plus de la moitié du pourcentage appliqué par l'intimée, tient compte équitablement des facteurs en jeu dans le cas présent.
L'employée réclame un arriéré de salaire pour la période du 1er janvier 2002 au 31 décembre 2005. Il convient de s'en tenir à ces dates, contrairement à la Chambre des prud'hommes qui avait alloué en sus un montant pour 2006. Au surplus, la recourante ne conteste pas que la différence de salaire pour 2005, période à laquelle A._ ne travaillait plus pour l'intimée, doit être calculée par rapport au revenu de 2004 de son collègue.
La prétention de l'employée se calcule de la manière suivante:
- 2002
88'629 fr.65 (91,5 % de 96'863 fr.) - 82'509 fr. = 6'120 fr.65
- 2003
90'758 fr.85 (91,5 % de 99'190 fr.) - 84'617 fr. = 6'141 fr.85
- 2004
93'200 fr.30 (91,5 % de 101'858 fr.25) - 89'014 fr.25 = 4'186 fr.05
- du 1er janvier au 30 avril 2005
93'200 fr.30 (91,5 % de 101'858 fr.25) - 90'822 fr.55
= 2'377 fr.75; 1/3 de 2'377 fr.75 = 792 fr.60
- du 1er mai au 31 décembre 2005
93'200 fr.30 (91,5 % de 101'858 fr.25) - 92'171 fr.95
= 1'028 fr.35; 2/3 de 1'028 fr.35 = 685 fr.55
Total 17'926 fr.70
Ce montant portera intérêts à 5 % dès le 1er mars 2004, date postérieure à la date moyenne du 1er janvier 2004 mais conforme aux conclusions du recours.
4. La recourante obtient la quasi-totalité de ses conclusions. Il se justifie dès lors de mettre les frais judiciaires à la charge de l'intimée (art. 66 al. 1 LTF). Conformément à l'art. 65 al. 4 let. b LTF, le montant de l'émolument sera fixé selon le tarif réduit. Par ailleurs, l'intimée versera une indemnité de dépens à la recourante (art. 68 al. 1 et 2 LTF).
La IIe Cour d'appel civil statuera à nouveau sur les dépens de la procédure cantonale (art. 68 al. 5 LTF).
Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est admis et l'arrêt attaqué est annulé en tant qu'il concerne X._.
La Fondation Y._ est condamnée à payer à X._, à titre d'arriérés de salaire du 1er janvier 2002 au 31 décembre 2005, le montant brut de 17'926 fr.70, sous déduction des charges sociales usuelles, avec intérêts à 5 % l'an dès le 1er mars 2004.
2. La cause est renvoyée à la cour cantonale pour nouvelle décision sur les dépens de la procédure cantonale.
3. Les frais judiciaires, arrêtés à 500 fr., sont mis à la charge de l'intimée.
4. Une indemnité de 2'500 fr., à payer à titre de dépens à la recourante, est mise à la charge de l'intimée.
5. Le présent arrêt est communiqué aux mandataires des parties et à la IIe Cour d'appel civil du Tribunal cantonal du canton de Fribourg.
Lausanne, le 25 février 2009
Au nom de la Ire Cour de droit civil
du Tribunal fédéral suisse
La Présidente: La Greffière:
Klett Godat Zimmermann