Introduction
La reproduction sexuée est un processus fondamental chez de nombreuses espèces, assurant la création de nouveaux individus à partir de deux parents. Contrairement à la reproduction asexuée, la reproduction sexuée engendre une diversité génétique importante au sein d'une population. Cet article explorera les mécanismes de la reproduction sexuée, son adaptation aux différents milieux de vie, et les stratégies mises en place pour assurer la fécondation.
Les Fondements de la Reproduction Sexuée
La reproduction sexuée est caractérisée par deux phénomènes biologiques cruciaux : la méiose et la fécondation. Ces processus sont responsables du brassage de l'information génétique, conduisant à une descendance non identique aux parents.
La Méiose : Production de Gamètes Haploïdes
La méiose est un type de division cellulaire qui se produit dans les cellules germinales pour produire des gamètes, c'est-à-dire les cellules reproductrices. Chez les plantes, le pollen contient les gamètes mâles, tandis que l'ovule contient le gamète femelle.
Dans le noyau des cellules, les chromosomes sont organisés en paires, appelées chromosomes homologues. Les cellules qui contiennent des paires de chromosomes homologues sont dites diploïdes (2n). La méiose réduit de moitié le nombre de chromosomes, produisant des gamètes haploïdes (n).
Un aspect important de la méiose est le brassage génétique. Durant la méiose, les chromosomes homologues s'échangent des portions d'ADN par un processus appelé crossing-over. De plus, la séparation des chromosomes homologues lors de la méiose est aléatoire, ce qui signifie que chaque gamète reçoit une combinaison unique de chromosomes.
Lire aussi: De la fécondation à l'embryon : un aperçu
Chaque cellule diploïde possède deux copies d'un même gène, appelées allèles, situées sur chaque chromosome de la paire d'homologues. Lors de la séparation des chromosomes homologues par méiose, les allèles sont également séparés. Chaque gamète reçoit donc un seul allèle pour chaque gène.
La Fécondation : Union des Gamètes et Formation de la Cellule-Œuf
La fécondation est l'union d'un gamète mâle et d'un gamète femelle. Cette union réunit les deux noyaux haploïdes, rétablissant le nombre diploïde de chromosomes et formant une cellule-œuf diploïde.
L'œuf, puis la nouvelle plante, possède la même quantité d'information génétique que ses deux parents. Les nouvelles paires de chromosomes homologues présentent donc des allèles issus du pollen et des allèles issus de l'ovule. La cellule-œuf est à l'origine de toutes les cellules qui vont constituer le nouvel individu.
Reproduction Sexuée et Milieux de Vie
La reproduction sexuée se réalise aussi bien en milieu aquatique qu'en milieu terrestre. Cependant, les modalités de la fécondation, le nombre et les caractéristiques des œufs, et l'existence de larves diffèrent d'un milieu à l'autre.
Reproduction Sexuée en Milieu Aquatique
En milieu aquatique, la reproduction sexuée est souvent caractérisée par des pertes énormes. La fécondation est généralement externe, les gamètes étant libérés dans l'eau. Beaucoup de gamètes ainsi libérés ne sont pas impliqués dans une fécondation et dégénèrent. De plus, tous les œufs résultant d'une fécondation ne conduisent pas forcément à une descendance, car certains peuvent avorter ou être la proie d'un prédateur.
Lire aussi: Analyse : Âge de Reproduction et Trisomie 21
Pour compenser ces pertes, les espèces aquatiques ont développé une adaptation quantitative : la ponte est généralement très importante. Par exemple, l'oursin pond 60 millions d'œufs, la moule 10 millions, et la truite et la grenouille plusieurs milliers. Les œufs de truite et de grenouille ne possèdent qu'une enveloppe gélatineuse qui les protège assez peu. De plus, les œufs donnent souvent des larves mobiles qui disséminent l'espèce dans le milieu.
Chez les végétaux aquatiques à fécondation externe, la dispersion des gamètes mâles et femelles dans le milieu ne favorise pas leur rencontre. Les ovules sont immobiles et attirent les spermatozoïdes par chimiotactisme. Le grand nombre de spermatozoïdes compense le peu de chance de rencontre avec un ovule. Après la fécondation, l'œuf formé s'accroche à un support et commence son développement sur place.
Reproduction Sexuée en Milieu Terrestre
En milieu terrestre, la fécondation est généralement interne, c'est-à-dire qu'elle se déroule dans les voies génitales de la femelle. Elle est d'ailleurs précédée par l'accouplement. Beaucoup d'animaux terrestres (reptiles, oiseaux) pondent des œufs : ce sont des ovipares. En revanche, les mammifères sont vivipares et donnent naissance à des petits qui naissent vivants, sans ponte préalable.
Les ovipares terrestres pondent relativement peu d'œufs, mais ces œufs sont généralement de plus grande taille que chez les ovipares marins et sont protégés par une enveloppe dure qui empêche la perte d'eau. De plus, ils sont pondus dans un terrier ou dans un nid construit. Chez les oiseaux, la coquille sert également de protection contre le poids du corps de la femelle pendant toute la durée de l'incubation. L'œuf contient également les réserves nutritives indispensables au développement de l'embryon.
Chez les animaux qui élèvent leurs petits dans un nid, les parents se partagent la tâche : la femelle surveille les petits pendant que le mâle va chercher la nourriture. Chez les animaux vivipares, les jeunes sont allaités par la femelle.
Lire aussi: Aperçu détaillé de la reproduction et nidification
Stratégies de Reproduction et Fécondation
La manière dont les gamètes se rencontrent diffère selon le milieu de vie dans lequel évoluent les organismes.
En milieu aquatique, les poissons et d’autres espèces libèrent leurs gamètes dans le milieu extérieur. Au fond d’une rivière peu profonde, les saumons femelles creusent un trou dans le gravier et y déposent leurs ovules. Le mâle vient ensuite se placer au-dessus du trou et il y déverse son sperme. Les spermatozoïdes contenus dans le sperme se déposent sur les ovules, et une bonne partie de ces derniers seront fécondés et donneront des petits poissons ou alevins.
En milieu aérien, le mâle dépose ses gamètes directement dans les voies de l’appareil reproducteur de la femelle. Pour la fleur de pommier par exemple, le pollen contient et transporte le gamète mâle. Le transport et le dépôt du pollen sur le pistil constituent la pollinisation. Quand il se dépose au bout du pistil, le grain de pollen fabrique le tube pollinique qui grandit en s’enfonçant dans le pistil jusqu’à atteindre un ovule de la fleur. Il délivre alors le gamète mâle au contact du gamète femelle.
Chez certains animaux, une fois que le mâle est accepté par la femelle, ils effectuent une parade nuptiale. Chez d’autres animaux, comme les oursins dont la fécondation en milieu aquatique est externe, les gamètes ont la capacité de s’attirer en émettant des substances chimiques. Chez les plantes à fleurs, par contre, il ne peut pas y avoir de rapprochement des mâles et des femelles car les végétaux sont immobiles.
Facteurs Influençant la Reproduction
La disponibilité de la nourriture, également appelée disponibilité des ressources alimentaires, est un des facteurs de l’environnement qui influence la reproduction d’une population. Chaque année, pour une espèce donnée et dans un environnement donné, il naît un certain nombre de nouveaux individus. Prenons l’exemple du campagnol. Ce petit rongeur herbivore des campagnes fait 1 à 5 portées dans l’année qui comptent chacune jusqu’à 10 petits. Le campagnol est très friand des cultures de luzerne, de céréales et en règle générale de tous les jeunes plants semés par l’être humain. Si l’année a été propice aux cultures, la nourriture disponible va permettre aux campagnols femelles, d’allaiter tous leurs petits. Ceux-ci trouveront de quoi se nourrir une fois adultes cette même année. La population de campagnols, c’est-à-dire l’ensemble des campagnols présents à cet endroit, va par conséquent augmenter cette année-là. Au contraire, si l’année n’a pas été bonne pour les cultures en raison d’un été trop pluvieux et trop frais par exemple, les campagnols femelles ne seront pas assez nourris pour produire suffisamment de lait pour nourrir tous leurs petits. Une partie d’entre eux ne va donc pas survivre, et ceux qui auront survécu ne trouveront pas forcément de quoi se nourrir une fois adultes.
Fécondation Externe vs. Interne : Stratégies Adaptatives
La fécondation peut être externe ou interne. Les individus pratiquant une fécondation externe compensent les pertes dues au milieu aquatique (prédation, immensité) avec une fécondité importante : émission d’une grande quantité de cellules reproductrices donnant un nombre important de cellules œufs. C’est la stratégie de la quantité. Les individus pratiquant une fécondation interne ont une fécondité plus faible, mais les cellules œuf sont plus résistantes et mieux protégées. C’est la stratégie de la qualité.
Pour protéger l’embryon, le développement peut être de 2 types chez les animaux : ovipare (protégé dans un œuf) ou vivipare (protégé par l’organisme femelle). Chez les plantes à fleur, il est protégé dans la graine. Chez les vivipare, l’embryon échange nutriments et oxygène avec sa mère au niveau du placenta. Chez les ovipares et les plantes à fleur, l’embryon utilise les réserves nutritives de l’œuf ou de la graine. La réussite de la reproduction sexuée dépend également de la protection de l’œuf accordé par les parents ou du fruit entourant la graine. Après la naissance, chez les animaux, le soin, la nutrition, l’éducation et la protection des jeunes augmentent les chances de la reproduction sexuée.
Reproduction Asexuée chez les Végétaux : Une Alternative
En conditions naturelles, certains végétaux se multiplient sans passer par la reproduction sexuée. Un nouvel individu se forme à partir d’un organe de la plante « mère » :
La multiplication par stolons: Dans le cas du fraisier par exemple, il y a formation de tiges aériennes rampantes. De place en place, se forment des bourgeons et des racines qui sont le point de départ de nouveaux pieds.
La multiplication par tubercules: Par exemple, pour la pomme de terre, des tiges souterraines renflées par les réserves permettent d’obtenir une nouvelle plante par développement de bourgeons (les yeux, donnant des germes).
La multiplication par rhizomes: Dans le cas de l’asperge par exemple, ce sont des tiges souterraines pouvant s’enraciner et donner une nouvelle plante.
La multiplication par bulbilles: Les bulbes secondaires (bulbilles), formés à partir du bulbe, s’en détachent, puis s’enracinent pour se développer en une nouvelle plante comme chez l’ail par exemple.
On appelle clones tous les individus nés d’un même organisme et possédant le même patrimoine héréditaire. Un tubercule, un stolon, un rhizome, une bulbille sont donc à l’origine d’un clone.
tags: #reproduction #sexuee #espece #milieu #de #reproduction