La parthénogenèse, un mode de reproduction fascinant observé chez diverses espèces animales, offre une alternative à la reproduction sexuée traditionnelle. Cet article explore en détail les méthodes de création d'embryons par parthénogenèse, en abordant les aspects scientifiques, les applications potentielles et les considérations éthiques.
Qu'est-ce que la Parthénogenèse ?
Le terme "parthénogenèse" vient de deux racines grecques qui se traduisent littéralement par "création vierge". C'est un mode de reproduction monoparental où une cellule de la mère féconde un ovule pour former un embryon, sans l'intervention d'un spermatozoïde. Contrairement à la reproduction sexuée, qui implique la fusion d'un ovule et d'un spermatozoïde, la parthénogenèse permet la création des gènes habituellement fournis par le sperme, mais sans le sperme.
Il est important de distinguer la parthénogenèse d'autres techniques de reproduction telles que l'insémination artificielle ou l'auto-fécondation.
Parthénogenèse vs Clonage
Il est également crucial de différencier la parthénogenèse du clonage. Un clone est un ensemble d’organismes génétiquement identiques. Le clonage, tel que réalisé avec la brebis Dolly, implique le transfert d'un noyau d'une cellule différenciée dans un ovocyte énucléé. L'animal résultant a le même ensemble de gènes nucléaires que l'animal donneur. La parthénogenèse, en revanche, permet d'obtenir un embryon à partir d'un unique patrimoine génétique, généralement celui de l'ovocyte.
Types de Parthénogenèse
Il existe plusieurs types de parthénogenèse, chacun avec ses propres caractéristiques :
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- Parthénogenèse obligatoire : L'espèce ne peut procréer que par ce mécanisme, et les mâles sont absents ou inutiles.
- Parthénogenèse facultative : Les femelles ont la capacité de faire des petits par parthénogenèse et par reproduction sexuée.
- Parthénogenèse cyclique : Certains êtres vivants alternent entre la reproduction sexuée et la parthénogenèse en fonction des saisons ou des conditions environnementales.
- Parthénogenèse thélytoque : La femelle engendre d’autres femelles. C'est la forme la plus courante.
- Parthénogenèse arrhénotoque : La femelle peut ou non féconder ses ovules, donnant naissance à des mâles (non fécondés) ou des femelles (fécondés).
Mécanismes de la Parthénogenèse
Dans la parthénogenèse, l'ovule peut conserver toutes ses informations sans changer, ou il peut subir la méiose et utiliser ses propres données pour se compléter. Dans tous les cas, les petits sont presque des copies conformes de leur maman.
La méiose est le processus de fabrication des gamètes. À l’issue de ce procédé, les cellules reproductrices ne contiennent que la moitié des éléments nécessaires pour créer un nouvel individu. Elles sont différentes des autres cellules, qui possèdent une copie intégrale de l’ADN. Dans le cas de la parthénogenèse, en l’absence des indications provenant des gamètes mâles par la fécondation, le nouveau-né n’héritera que des instructions de sa mère.
Exemples de Parthénogenèse dans le Règne Animal
La parthénogenèse est observée chez une variété d'animaux, allant des insectes aux reptiles :
- Phasmes : La plupart des espèces de phasmes ont recours à une parthénogenèse obligatoire.
- Pucerons : Les pucerons utilisent la parthénogenèse cyclique pour se reproduire rapidement au printemps et en été.
- Dragons de Komodo et Requins : Ces espèces peuvent utiliser la parthénogenèse facultative lorsqu'elles sont isolées ou en l'absence de mâles.
- Abeilles, guêpes, fourmis : Ces petits invertébrés alternent entre reproduction sexuée et reproduction asexuée.
Pourquoi la Parthénogenèse est-elle Rare chez les Mammifères ?
La parthénogenèse est inexistante chez les mammifères en raison d'un mécanisme appelé empreinte génomique. Chez les mammifères, certains gènes ne fonctionnent correctement que s’ils proviennent du père, et d’autres de la mère. Sans cet équilibre, l’embryon ne peut pas se développer.
Dans les testicules et les ovaires, des marques dites épigénétiques, appelées empreintes génomiques, sont déposées sur les chromosomes des gamètes. Ces marques épigénétiques donnent l’ordre à certains gènes de s’exprimer et à d’autres de rester inactifs. Elles ne sont pas placées sur les mêmes gènes, de telle sorte que l’enfant conçu reçoit normalement des messages différents de son père et de sa mère. Certains messages sont destinés au placenta. Ceci agit sur le petit et sur sa mère. A titre d’exemple, chez la souris, une empreinte apportée par le mâle fait sécréter par le placenta des hormones agissant sur le cerveau de la mère. Un autre type d’effet de l’empreinte génomique est de grande importance dans notre espèce : c’est la non-viabilité des embryons lorsque les deux chromosomes d’une même paire proviennent d’un même parent, ce qui arrive parfois par suite d’une erreur dans la formation des gamètes. Seuls les embryons dont les paires de chromosomes viennent des deux parents se développent.
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Avantages et Limites de la Parthénogenèse
La parthénogenèse offre plusieurs avantages :
- Simplicité et rapidité : Une femelle peut perpétuer son espèce seule, sans avoir à consacrer de temps et d’énergie à la recherche d’un partenaire.
- Survie de l'espèce : Dans une population uniquement composée de femelles, chaque individu peut engendrer une descendance entièrement féminine, assurant la survie de l'espèce.
Cependant, elle présente également des limites :
- Patrimoine génétique réduit : L’absence de brassage génétique constitue le principal inconvénient. Une faible variabilité génétique rend l’adaptation difficile face à l’apparition de maladies ou de prédateurs.
Parthénogenèse Artificielle et Recherches Actuelles
Bien que la parthénogenèse naturelle soit rare chez les mammifères, des chercheurs ont réalisé des progrès significatifs dans la création d'embryons parthénogénétiques artificiels.
Manipulation Génétique et Cellulaire
Des équipes de biologistes ont réussi à créer des mammifères sans reproduction sexuée en ayant recours à une série de manipulations génétiques et cellulaires. Au lieu d'"activer" un ovocyte, ils ont créé un embryon en associant aux chromosomes d'un ovocyte le matériel génétique d'un autre ovocyte, immature, dans lequel un gène impliqué dans la croissance cellulaire et le développement embryonnaire - le gène Igf2 - a été activé.
Contourner l'Empreinte Génomique
La production d’individus à partir de deux mammifères du même sexe se fait in vitro, en implantant dans un ovule dont on a enlevé le noyau, les noyaux de deux ovules ou de deux spermatozoïdes. L’échec de ce procédé était, dès 1984, attribué à l’empreinte génomique. De nombreuses équipes cherchèrent alors à contourner cet obstacle. En 2004 une équipe parvint à faire développer une souris à partir de deux gamètes femelles dont l’un avait une anomalie génétique qui imite l’empreinte génomique observée chez le mâle.
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Certains chercheurs choisirent donc d’appliquer les modifications des empreintes génomiques non pas sur les gamètes eux-mêmes, mais sur des cellules souches « d’embryons » obtenus par division de gamète femelle ou mâle non fécondé (Ces embryons n’étant pas le fruit d’une conception ont les chromosomes d’un seul gamète. En 2016 cette méthode fut un succès chez la souris, une proportion des souris ayant survécu et même été fécondes : un individu avait donc été produit à partir d’ovules de deux mères. En 2018, la même équipe publia le même type de résultats obtenus à partir d’ovules de deux mères ou de spermatozoïdes de deux pères. Cependant, alors que les individus issus de deux mères étaient viables et même féconds, ceux qui étaient issus de deux pères mouraient peu après la naissance. C’est cette même équipe qui publie de nouveau en 2025 présentant leurs résultats obtenus à partir des gamètes de deux pères dont ils ont modifié l’activité de 20 gènes concernés par l’empreinte génomique. Cette fois-ci les individus ne décèdent plus à la naissance, avec cependant une survie courte.
Édition Génique et Méthylation de l'ADN
Grâce à quelques manipulations génétiques, des chercheurs chinois ont réussi à faire naître une souris à partir d’un seul œuf non fécondé - un mode de reproduction appelé parthénogenèse, jusqu’à présent considéré comme impossible chez les mammifères. Les embryons génétiquement modifiés ont été implantés dans des souris porteuses, dont certaines ont donné naissance à une portée viable.
Les chercheurs ont tout d’abord créé des œufs de souris non fécondés comportant le double du nombre standard de chromosomes, en y ajoutant de l’ADN. À l’aide de l’outil d’édition de gènes CRISPR, ils sont intervenus sur sept régions du génome précédemment identifiées comme étant des régions de contrôle de l’empreinte et donc, essentielles au développement de l’embryon.
Yanchang Wei et ses collègues de l’Université Jiao Tong de Shanghai ont créé de cette manière 227 œufs non fécondés, et ont finalement obtenu 192 embryons. Leur technique repose sur l’édition ciblée de la méthylation de l’ADN de manière spécifique à l’allèle. La méthylation consiste en l’ajout d’un groupement CH3 sur les cytosines de certains segments d’ADN ; cette modification épigénétique peut influencer l’expression des gènes et joue un rôle clé dans de nombreux processus biologiques, comme le développement embryonnaire et la cancérogenèse. L’équipe rapporte dans PNAS que cette modification de méthylation s’est maintenue tout au long des premières étapes du développement de l’embryon de souris. Les embryons ainsi modifiés ont été implantés dans des souris femelles, puis se sont développés normalement.
Applications Potentielles
La parthénogenèse artificielle pourrait avoir plusieurs applications potentielles :
- Recherche sur les cellules souches : La parthénogenèse pourrait être utilisée pour créer des embryons à partir desquels des cellules souches embryonnaires pourraient être extraites. Ces cellules souches pourraient ensuite être utilisées pour la thérapie cellulaire et la médecine régénérative.
- Traitement des maladies génétiques : La parthénogenèse pourrait être utilisée pour créer des embryons exempts de certaines maladies génétiques.
- Conservation des espèces menacées : La parthénogenèse pourrait être utilisée pour aider à la conservation des espèces menacées, en particulier celles où les mâles sont rares ou absents.
Considérations Éthiques
La parthénogenèse soulève également des considérations éthiques importantes :
- Statut de l'embryon : La création d'embryons par parthénogenèse soulève des questions sur le statut moral de ces embryons.
- Dignité humaine : Certains craignent que la parthénogenèse puisse porter atteinte à la dignité humaine.
- Applications potentielles : Les applications potentielles de la parthénogenèse, telles que la création d'enfants à partir de deux hommes, soulèvent des préoccupations éthiques importantes.
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