Chacune de nos cellules contient l’ensemble de notre patrimoine génétique : 46 chromosomes hérités de nos parents sur lesquels on compte environ 25 000 gènes. Mais si toutes nos cellules contiennent la même information, elles n’en font visiblement pas toutes le même usage : une cellule de la peau ne ressemble en rien à un neurone, une cellule du foie n’a pas les mêmes fonctions qu’une cellule du cœur. De même, deux jumeaux qui partagent le même génome ne sont jamais parfaitement identiques ! Dans ces exemples et dans bien d’autres, la clé du mystère se nomme « épigénétique ».
Qu'est-ce que la fécondation ?
La fécondation est l'union de deux cellules reproductrices, appelées gamètes, pour former une nouvelle cellule unique, la cellule-œuf ou zygote. Cette cellule-œuf est le point de départ d'un nouvel être vivant. La reproduction sexuée des animaux comporte l’attraction de deux cellules reproductrices appelées gamètes : le gamète mâle (le spermatozoïde) et le gamète femelle (l’ovule). L’union des gamètes est appelée la fécondation qui donne une cellule-œuf.
Les acteurs de la fécondation
Les deux principaux acteurs de la fécondation sont :
- Le spermatozoïde : C'est le gamète mâle, produit par les testicules chez les animaux mâles. La tête du spermatozoïde contient le noyau, qui renferme les informations. La pièce intermédiaire contient les réserves d'énergie nécessaires au déplacement.
- L'ovule : C'est le gamète femelle, produit par les ovaires chez les animaux femelles. Les cellules reproductrices femelles appelés ovules sont produits par les ovaires. La coupe transversale d'un « ovaire » montre un grand nombre de « follicules » à différents stades de développement mais contenant chacun un « ovule ». Un follicule est une structure circulaire protégeant l’ovule. Lorsque le follicule est gros et mûr, l'ovule est expulsé.
Les types de fécondation
Il existe deux principaux types de fécondation :
- Fécondation externe : Elle se produit à l'extérieur du corps de la femelle, généralement dans l'eau. Les animaux aquatiques, comme les oursins et de nombreux poissons, pratiquent la fécondation externe. Chez beaucoup d’animaux aquatiques, il n’y a pas d’accouplement : les gamètes sont libérés dans le milieu. On parle de fécondation externe . Les oursins sont des animaux qui ne s’accouplent pas : ils libèrent leurs gamètes dans l’eau. Les spermatozoïdes (fabriqués par les testicules) sont attirés par les ovules (fabriqués dans les ovaires). La fécondation d’un ovule par un seul spermatozoïde donne une cellule-œuf. Celle-ci se divise pour donner plusieurs cellules qui s’organiseront en une larve appelée « pluteus ». Celle-ci va dériver au gré des courants jusqu’à se fixer sur un rocher où, après métamorphose, va donner ainsi un petit oursin mâle ou femelle qui devra grandir avant d’atteindre sa maturité sexuelle. Chez les poissons à nageoires rayonnées, les spermatozoïdes sont fabriqués par deux testicules et les ovules sont fabriqués par deux ovaires. Les poissons à nageoires rayonnées ne s’accouplent pas. Ils libèrent leurs gamètes dans l’eau, dans un nid. La rencontre des gamètes ou fécondation se fait dans l’eau : on parle de fécondation externe comme pour l’oursin car elle a lieu à l’extérieur de l’organisme des parents.
- Fécondation interne : Elle se produit à l'intérieur du corps de la femelle. Les animaux terrestres, comme les mammifères, les oiseaux et les reptiles, pratiquent la fécondation interne. Lors d'une fécondation interne, le sperme mâle est émis dans les voies génitales femelles, où les spermatozoïdes rencontreront les ovocytes. Ce type de fécondation implique généralement coopération des individus et accouplement. À la fin de l’accouplement, le lapin libère 150 à 200 millions de spermatozoïdes au fond du vagin de la lapine. Les ovaires de celle-ci libèrent quelques heures plus tard entre 15 et 20 ovules. La rencontre de deux cellules reproductrices s’appelle la fécondation. Chez les requins et les raies, la fécondation est interne.
Les étapes de la fécondation
La fécondation est un processus complexe qui se déroule en plusieurs étapes :
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- Rencontre des gamètes : Les spermatozoïdes doivent atteindre l'ovule. Chez les animaux à fécondation interne, l'accouplement permet de rapprocher les gamètes. Chez les animaux à fécondation externe, les gamètes sont libérés dans l'eau et leur rencontre est aléatoire.
- Pénétration de l'ovule : Un seul spermatozoïde parvient à pénétrer la membrane de l'ovule. Les spermatozoïdes remontent ensuite l’utérus jusqu’aux trompes. Un seul spermatozoïde va réussir à rencontrer le gamète femelle, à percer sa membrane extérieure et à s’y introduire, fermant définitivement le passage aux spermatozoïdes qui le suivent.
- Fusion des noyaux : Le noyau du spermatozoïde fusionne avec le noyau de l'ovule.
- Formation du zygote : La fusion des noyaux donne naissance au zygote, qui contient le matériel génétique des deux parents.
Le rôle des hormones dans la fécondation
Le fonctionnement de l’appareil reproducteur féminin est aussi régi par des hormones. Ces dernières sont produites par le follicule, structure ovarienne constituée de nombreuses cellules et entourant l’ovule en maturation. Dans la première partie du cycle féminin, les cellules folliculaires produisent des hormones appelées œstrogènes qui vont permettre aux cellules de la muqueuse utérine de se développer. Après l’ovulation, c’est-à-dire après expulsion de l’ovule en dehors du follicule, le follicule change de couleur et d’activité et se met à produire, en plus des œstrogènes, de la progestérone. Il prend alors le nom de corps jaune. Les hormones produites par les gonades différenciées jouent donc un rôle prépondérant dans le fonctionnement des appareils reproducteurs. La mesure de leur taux dans le sang révèle leur présence dès le début de la puberté corrélée à l’apparition des premiers caractères sexuels secondaires. Les gonades inactives pendant l’enfance ont donc été activées, ce qui est l’origine du déclenchement de la puberté.
Conséquences de la fécondation
La fécondation marque le début du développement embryonnaire. La cellule-œuf se divise et se différencie pour former les différents tissus et organes de l'organisme. La cellule-œuf obtenue va donner soit un petit qui ressemble à l’adulte (développement direct) soit une larve. Dans l’utérus, chaque cellule-œuf va se diviser pour donner une masse de cellule appelée « embryon » flottant dans une poche remplie de liquide. Quand il y aura assez de cellules, ces dernières vont s’organiser pour constituer un fœtus, ressemblant à ses parents. La mère fournit le dioxygène et les nutriments au fœtus grâce à un organe d’échanges : le placenta auquel le fœtus est relié par le cordon ombilical. Ce placenta permet également l’élimination des déchets du fœtus dans le sang de la mère. À la naissance, le fœtus sera expulsé hors de l’utérus par le vagin. La femelle mangera le placenta pour éviter toutes traces risquant d’attirer les prédateurs. L’accouplement correspond au rapprochement des partenaires. Il favorise la rencontre des gamètes ou fécondation. La cellule-œuf formée donnera, après division, une masse de cellules qui s’organiseront pour former un embryon. En grandissant il prendra la forme de l’animal et s’appelle alors le fœtus. Celui-ci a besoin d’eau pour se développer. Il peut donc rester dans l’appareil reproducteur de la femelle et être nourri par un placenta et un cordon ombilical comme chez les mammifères.
La fécondation chez les plantes
Chez les plantes, la fécondation est un processus particulier qui implique une double fécondation.
Double fécondation
Lors de la double fécondation, l'une des deux cellules germinales mâle s'associe à l'oosphère. Ceci mène à la formation du zygote-plantule, ou embryon de plante, à l'origine d'une nouvelle plante. Ce zygote est diploïde. L'autre fusionne avec les deux noyaux de la cellule centrale et constituent le zygote-albumen, servant de réserve pour la plantule lors de la germination.
Autofécondation et interfécondation
Il existe deux types de fécondation chez les plantes :
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- l'autofécondation (autogamie), ou fécondation par son propre pollen (cas général chez le pêcher). Ce mode de fécondation favorise un taux élevé d'homozygotie.
- l'interfécondation (allogamie), ou fécondation croisée (cas général chez le pommier et le poirier), les insectes et particulièrement les abeilles assurant fréquemment la pollinisation. Ce mode de fécondation favorise un taux élevé d'hétérozygotie.
Fécondité et natalité
On étudie sous le nom de fécondité les phénomènes quantitatifs directement liés à la procréation des enfants au sein des populations ou des sous-populations. Le mot natalité est utilisé pour désigner la fréquence des naissances au sein des populations proprement dites, à l’exclusion des sous-populations, et l’on entend plus particulièrement par fécondité la fréquence des naissances au sein d’ensembles en âge de procréer. La naissance est définie comme résultant d’un accouchement, étant entendu qu’à chaque accouchement multiple correspondent plusieurs naissances. On distingue les naissances vivantes, ou naissances d’enfants nés vivants, des naissances d’enfants mort-nés, à l’aide de critères de vitalité tels que la respiration, la motilité, le battement du cœur de l’enfant, après complète expulsion ou extraction.
Conception et grossesse
La conception, qui résulte de la fécondation d’un ovule par un spermatozoïde, marque le début de la grossesse, ou gravidité, de la femme fécondée. Au cours de son développement, le produit de conception est successivement dénommé embryon, puis fœtus - certains écrivent fétus. Le moment où l’embryon devient fœtus n’est pas précisé : certains le situent à la fin du 3e mois de vie intra-utérine; mais les statisticiens appellent volontiers embryon tout produit de conception dont le degré de développement est insuffisant pour que sa venue au jour constitue une naissance au regard de la statistique.
Viabilité du fœtus et avortement
Un fœtus est dit viable lorsqu’il est apte à vivre hors du sein maternel, quelque minimes que puissent être alors ses chances de survie, et non viable dans le cas contraire. On convient d’ordinaire d’adopter une durée de gestation minimum, généralement comprise entre 5 et 7 mois, à partir de laquelle un fœtus normalement constitué est considéré comme viable. Suivant que la durée de grossesse excède ou non cette valeur, l’expulsion ou l’extraction du produit de conception prend le nom d’accouchement, ou celui d’avortement, ou interruption de grossesse. On appelle avortements spontanés, ou fausses couches, les avortements involontaires, par opposition aux avortements volontaires, dénommés avortements provoqués. L’avortement thérapeutique est un avortement provoqué dans le but de préserver la santé de la femme.
Accouchements à terme et prématurés
Les accouchements peuvent être répartis en accouchements à terme, et en accouchements prématurés, ou accouchements avant terme, suivant la durée de la grossesse dont ils marquent l’achèvement. Les enfants issus de ces accouchements sont dits respectivement nés à terme, et prématurés, ou nés avant terme. On étudie sous le nom de prématurité les phénomènes liés à l’existence des accouchements prématurés. On considère généralement comme prématurés les accouchements correspondant à une durée de grossesse inférieure d’au moins 3 ou 4 semaines à la durée la plus fréquente. Pour éviter les difficultés liées à la détermination de la durée de grossesse, on convient souvent de classer comme prématurés les enfants dont le poids à la naissance ne dépasse pas 2.500 grammes, les autres étant alors classés comme nés à terme.
Accouchements simples et multiples
On appelle accouchement simple un accouchement qui donne naissance à un seul enfant, et accouchement gémellaire, ou accouchement multiple, un accouchement qui donne le jour à plusieurs enfants. Ceux-ci sont alors dits jumeaux. On classe les accouchements multiples en accouchements doubles, accouchements triples, etc., suivant le nombre des enfants qui en sont issus. Envisagée par rapport à la mère, la naissance d’un enfant correspond à une maternité. Ce mot usuel n’a toutefois pas de sens technique précis, et un accouchement multiple peut fort bien être considéré comme correspondant soit à une seule, soit à plusieurs maternités.
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