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Dans cette vidéo, nous allons apprendre les caractéristiques fondamentales de la
reproduction sexuée et les comparer à celles de la reproduction asexuée. Nous étudierons comment la reproduction sexuée se produit à travers des exemples
fascinants, et pourquoi un type spécial de division cellulaire appelé méiose est si
essentiel au processus. Enfin, nous examinerons quelques exemples intéressants d’espèces dont le cycle de vie
implique à la fois des phases sexuée et asexuée par alternance de générations.
La reproduction est le processus biologique par lequel de nouveaux descendants sont
produits, qui est essentielle à la survie de toute espèce. Il existe deux principaux types de reproduction: la reproduction sexuée et la
reproduction asexuée. Chaque méthode a ses avantages et ses inconvénients. Il existe même des organismes qui alternent entre le mode asexué et sexué et sont
capables de tirer parti des deux. Voyons ces deux types de reproduction plus en détail.
La reproduction sexuée a lieu lorsque deux parents combinent leur matériel génétique
pour produire une descendance génétiquement unique. Bien qu’ils héritent de certains traits de leurs parents, les descendants ne seront
identiques à aucun de leurs deux parents, et ils seront probablement aussi
différents les uns des autres. La reproduction sexuée a le principal avantage d’augmenter le brassage génétique dans
une population. Ceci permet d’améliorer leur résilience en cas de changements environnementaux. Dans le cas de nouvelles pressions ou changements environnementaux, certains des
individus génétiquement uniques produits par reproduction sexuée posséderont
probablement les adaptations nécessaires à leur survie. Ils peuvent ensuite transmettre ces adaptations à la génération suivante.
Certains des inconvénients majeurs de la reproduction sexuée incluent le fait qu’elle
est généralement plus lente et consomme beaucoup plus d’énergie et de temps. Bien que certains organismes à reproduction sexuée puissent produire un grand nombre
de descendants, la reproduction asexuée génère généralement beaucoup plus de
descendants et à un rythme plus rapide que la reproduction sexuée. En règle générale, les organismes qui utilisent la reproduction sexuée doivent
d’abord atteindre la maturité sexuelle, autrement appelée puberté, avant de pouvoir
se reproduire. Ils doivent également fabriquer des cellules reproductrices ou des cellules sexuelles
appelées gamètes, dont la maturité nécessite du temps et la production demande
beaucoup d’énergie.
De plus, il faut souvent du temps pour trouver un partenaire et aménager un endroit
pour qu’il soit propice à l’accouplement. Trouver des partenaires et avoir la possibilité de se reproduire sexuellement peut
s’avérer également très dangereux chez certaines espèces. Par exemple, chez certaines espèces comme les lions, les mâles rivalisent et se
battent pour se reproduire, ce qui peut être mortel. Selon les espèces, la reproduction sexuée nécessite parfois aussi qu’un parent garde
et protège l’embryon en développement dans son corps jusqu’à la naissance. C’est ce que l’on appelle la période de gestation qui, chez certaines espèces, peut
être très longue. Chez certaines espèces, la progéniture peut même nécessiter des soins parentaux et
une protection après la naissance, ce qui peut également constituer un
investissement coûteux à long terme.
La reproduction asexuée a lieu lorsqu’un seul parent produit une progéniture. Les descendants issus de la reproduction asexuée sont généralement génétiquement
identiques à leurs parents, ainsi qu’entre eux. Les organismes qui peuvent utiliser régulièrement la reproduction asexuée comprennent
les procaryotes (comme les bactéries) et certains eucaryotes (par exemple, les
champignons comme la levure et certains protistes unicellulaires comme l’amibe). Un des avantages de la reproduction asexuée inclue le fait qu’il s’agit d’un
processus généralement plus rapide que la reproduction sexuée puisque tous les
membres de l’espèce peuvent générer seuls une progéniture. Cela signifie que les organismes à reproduction asexuée n’ont pas besoin de trouver
un partenaire, ce qui, comme nous l’avons appris, peut être dangereux.
Cependant, le principal inconvénient de la reproduction asexuée est qu’elle ne donne
pas lieu au même niveau de brassage génétique que celui résultant de la reproduction
sexuée, car tous les descendants issus de la reproduction asexuée sont des clones
génétiquement identiques aux cellules parentales. Les populations sont alors plus vulnérables aux changements environnementaux car
elles ont plus de mal à s’adapter. Chez les organismes multicellulaires complexes, la reproduction sexuée nécessite la
production de gamètes. La production de gamètes implique un type spécial de division cellulaire appelé
méiose, qui divise par deux le matériel génétique des cellules somatiques.
Les gamètes sont des cellules haploïdes, ce qui signifie qu’elles ne contiennent
qu’un seul exemplaire de chaque chromosome, soit la moitié du nombre de chromosomes
contenus dans la plupart des cellules somatiques, et sont souvent représentées par
n. Les gamètes sont généralement de deux types: le spermatozoïde mâle et l’ovule
femelle. Alors que le spermatozoïde est généralement considéré comme le gamète qui se déplace
vers l’ovule pour que la fécondation ait lieu, l’ovule est généralement le gamète
non mobile.
Un gamète mâle haploïde et un gamète femelle haploïde s’unissent dans un processus
appelé fécondation pour produire un zygote diploïde. Le zygote diploïde contient le double du nombre de chromosomes par rapport aux
cellules haploïdes parentales qui se combinent pour le former. Il est souvent représenté par 2n. Après de nombreuses divisions cellulaires mitotiques, le zygote devient ensuite un
organisme entièrement développé et capable de se reproduire.
La reproduction sexuée peut avoir lieu de plusieurs manières différentes. Celles-ci comprennent la fécondation, qui se produit à l’intérieur ou à l’extérieur
d’un organisme. La reproduction sexuée peut avoir lieu par un processus appelé conjugaison ou, chez
certaines espèces, par alternance de générations qui comprend à la fois la
reproduction sexuée et asexuée. Examinons de plus près chacun de ces processus en commençant par la fécondation
interne chez une espèce que vous connaissez bien, les êtres humains.
Les gamètes mâles (les spermatozoïdes) sont produits dans les organes reproducteurs
du père, tandis que les gamètes femelles (les ovules) sont produits dans les organes
reproducteurs de la mère. Rappelez-vous que comme ces deux gamètes ont été formés par §tyméiose, ce sont tous
deux des cellules haploïdes. Ces deux cellules se combinent lors de la fécondation interne pour créer un zygote
diploïde unique. C’est ce que l’on appelle la fécondation interne car ce processus a lieu dans le
corps de la mère.
Le zygote possède du matériel génétique des deux parents. Les cellules du zygote peuvent alors se diviser par mitose, pour finalement se
développer en un embryon dans le corps de la mère, puis en un fœtus, qui, après une
période de gestation d’environ neuf mois, est délivré par accouchement. Ce bébé peut ensuite continuer à se développer pendant son enfance et son adolescence
jusqu’à l’âge adulte, où il aura atteint sa maturité sexuelle pour avoir ses propres
enfants.
La fécondation externe diffère de la fécondation interne par le fait qu’elle se
produit en dehors du corps de l’un ou l’autre des parents. La fécondation externe est fréquente chez la plupart des espèces de poissons (en
particulier les poissons osseux), ainsi que chez les amphibiens comme les
grenouilles et les crapauds. Elle survient généralement dans l’eau où une femelle libère ses ovules. Puis le mâle essaiera de rapidement nager au dessus et de libérer ses spermatozoïdes
aussi dans l’eau. Cela permet à la fécondation d’avoir lieu à l’extérieur. La plupart de ces ovules seront généralement fécondés. Mais comme l’eau est un environnement si hostile à la vie, très peu d’entre eux
survivront. Passons maintenant à la conjugaison.
La conjugaison se produit lorsque deux organismes combinent leur matériel génétique
par contact direct de cellule à cellule, un peu comme la construction d’un pont. De nombreux organismes, y compris les bactéries, les champignons et certains
protistes, comme cette algue, peuvent utiliser la conjugaison comme mode de
reproduction. Regardons l’exemple de Spirogyra, un genre d’algues qui poussent comme de
longs filaments de cellules en eau douce. Le mode de reproduction asexuée du Spirogyra s’effectue par simple
fragmentation. Lorsque les conditions environnementales deviennent difficiles, par exemple en cas de
sécheresse en été ou de températures glaciales en hiver, Spirogyra peut
augmenter ses chances de survie dans ces nouvelles conditions rudes en utilisant la
reproduction sexuée.
La conjugaison offre la possibilité de créer plus de brassage génétique dans la
progéniture et crée potentiellement des traits mieux adaptés aux nouvelles
conditions difficiles. La conjugaison dans Spirogyra se produit de deux manières. Les cellules individuelles de Spirogyra sont généralement haploïdes, ce qui
signifie qu’elles ne possèdent normalement qu’un seul set de chromosomes. Au cours de la conjugaison, deux filaments adjacents provenant de deux individus
différents forment un tube appelé tube de conjugaison. Le tube de conjugaison relie une cellule à une autre pour former un filament
différent et un organisme différent. Et un type spécial de gamète est déplacé de la cellule du filament mâle vers l’autre
cellule du filament femelle à travers ce tube de conjugaison. Le matériel génétique des deux cellules haploïdes se combinent alors en une cellule
diploïde appelée un zygote.
Une paroi épaisse enveloppe ensuite le zygote qui passe l’hiver dans un état de
dormance et qui s’appelle alors une zygospore. La zygospore reste dormante jusqu’à ce que les conditions environnementales
deviennent plus favorables. Le noyau diploïde au sein de la zygospore se divise ensuite, par le biais du
processus de méiose. Cela signifie que dans la conjugaison, contrairement à la fécondation, la
recombinaison du matériel génétique parental se produit après la formation du
zygote. Cela crée quatre noyaux haploïdes. Seul un de ces quatre noyaux haploïdes survit. La zygospore, que nous pouvons voir ici dans sa paroi externe dure, est sur le point
de germer. Cela signifie qu’elle se transforme en un nouveau filament Spirogyra dont le
matériel génétique provient des deux filaments qui l’ont créé.
Ce type de conjugaison chez Spirogyra est appelé conjugaison scalariforme. Les tubes de conjugaison qui se forment entre les deux filaments ressemblent aux
barreaux d’une échelle. Et le mot «scalariforme» dérive en fait du mot latin pour «en forme d’échelle». Spirogyra peut également utiliser un mécanisme appelé conjugaison
latérale. Dans ce type de conjugaison, le matériel génétique de deux cellules adjacentes d’un
même filament sont combinés. Le gamète mâle entre et fusionne avec le gamète femelle dans la cellule
adjacente. Cela signifie que le zygote se forme également dans les cellules alternées pour se
développer en zygospore. Tout comme dans la conjugaison scalariforme, la zygospore reste dormante jusqu’à ce
que les conditions environnementales s’améliorent. Ensuite, elle se divise en utilisant la méiose avant de se développer en un nouveau
filament de Spirogyra.
Découvrons les organismes qui ont un cycle de vie qui implique à la fois une phase
sexuée diploïde et une phase asexuée haploïde. C’est ce que l’on appelle l’alternance des générations. Le Plasmodium est un genre de Protiste parasitaire unicellulaire, autrement
connu sous le nom de Protozoaire. Le Plasmodium peut infecter les êtres humains et causer une maladie appelée le
paludisme (ou la malaria). Et le cycle de vie du Plasmodium est un exemple d’alternance de
générations.
Les sporozoïtes sont des cellules haploïdes de Plasmodium que l’on trouve dans
les glandes salivaires de certains moustiques. Lorsqu’un moustique Anophele femelle infectée pique un humain, ces
sporozoïtes fusiformes pénètrent dans le corps humain et infectent les hépatocytes,
c’est à dire les cellules du foie. Les sporozoïtes se reproduisent ensuite par un processus asexué appelé
schizogonie. Lors de la schizogonie, une cellule mère se divise en plusieurs cellules filles par
le biais d’un processus appelé fission multiple. Il y a généralement entre deux et quatre cycles réplicatifs de schizogonie, et ce
nombre varie entre les différentes espèces de Plasmodium.
Au cours de ce processus, les sporozoïtes deviennent des schizontes ou mérontes. Et ces schizontes finissent par éclater dans les hépatocytes humains. Les cellules finales produites par schizogonie qui sortent des schizontes sont
appelées des mérozoïtes. Ces cellules sont également haploïdes. Les mérozoïtes sont généralement libérés toutes les 48 heures et se propagent
rapidement pour infecter les globules rouges de l’Homme. Une fois que cela se produit, le nombre de mérozoïtes augmente rapidement. L’infection des cellules sanguines est responsable des symptômes qui se manifestent
chez un être humain infecté par le paludisme, tels que la fièvre, les frissons et la
transpiration.
Les mérozoïtes peuvent alors entrer dans une phase appelée gamétogonie, lors de
laquelle ils se développent en gamètes mâles et femelles. Cette phase débute avec la différentiation de certains des mérozoïtes en gamétocytes
haploïdes du stade sexué, dans les globules rouges de l’Homme. Les gamétocytes femelles sont appelés macrogamétocytes, et les gamétocytes mâles plus
petits sont appelés microgamétocytes, qui seront tous deux présents dans les
globules rouges de l’Homme. Ces gamétocytes sont retransmis à un autre moustique femelle lorsqu’elle pique un
hôte humain infecté. Les gamétocytes contenus dans le repas sanguin ingéré par les moustiques se
transforment rapidement en gamètes femelles et mâles matures. La transformation des gamétocytes en gamètes matures s’appelle la gamétogénèse, et
c’est la dernière étape de la gamétogonie.
La reproduction sexuée peut alors avoir lieu dans l’intestin moyen du moustique, où
le microgamète mâle féconde le macrogamète femelle pour former un zygote
diploïde. Le zygote se divise ensuite plusieurs fois et change de forme pour devenir un
ookinète qui se transforme ensuite en un oocyste lors de son trajet dans les
intestins du moustique. La réplication du parasite dans l’oocyste forme des milliers de sporozoïtes dans un
processus appelé sporogonie. L’oocyste finit par se rompre et libère les sporozoïtes. Les sporozoïtes peuvent alors infecter les glandes salivaires du moustique où ils
sont stockés jusqu’à ce que le moustique infecte un autre être humain en se
nourrissant à nouveau, puis le cycle de vie recommence. Nous avons vu que le cycle de vie du Plasmodium présente une alternance de
générations. Sa phase asexuée se déroule principalement chez l’hôte humain et sa phase sexuée a
lieu principalement chez cet hôte moustique.
L’alternance de générations est également couramment observée chez les plantes, dont
un exemple est le cycle de vie d’une fougère. Les fougères sont des plantes vasculaires non florifères, et une fougère adulte est
également appelée un sporophyte. Les cellules d’un sporophyte sont diploïdes. Sur la face inférieure des feuilles d’une fougère, se trouvent des structures
appelées sores.
Chaque sore contient des cellules diploïdes appelées cellules mères de spores qui se
divisent par méiose pour générer des spores haploïdes. Les spores haploïdes produites sont stockées dans une structure appelée sporange. Les spores seront finalement libérées du sporange dans l’air où elles pourront être
transportées par le vent. Les spores qui atterrissent sur une surface appropriée commenceront à croître et à
germer. Après la germination, les spores haploïdes se développeront en structures de forme
dure appelées gamétophytes. Les jeunes gamétophytes sont des plantes beaucoup plus petites que les sporophytes
matures et possèdent des cellules haploïdes.
Les gamétophytes ont des rhizoïdes qui les attachent au sol et facilitent
l’absorption des minéraux et de l’eau pour soutenir les premières étapes de la vie
de la plante. Les gamétophytes sont capables de générer à la fois des spermatozoïdes et des
ovules. Le gamétophyte produit des ovules haploïdes dans une structure appelée archégone et
des spermatozoïdes haploïdes dans une structure appelée anthéridie. Les spermatozoïdes d’un gamétophyte peuvent se déplacer vers une plante adjacente ou
voisine par l’intermédiaire des gouttelettes d’eau. Parfois, l’autofécondation se produit lorsqu’un spermatozoïde du gamétophyte féconde
un ovule d’un même gamétophyte. Les spermatozoïdes sont attirés vers l’entrée de l’archégone où ils peuvent féconder
les ovules.
Qu’il s’agisse d’une fécondation croisée ou d’une autofécondation, le zygote diploïde
formé au cours du processus se convertira en un nouveau sporophyte diploïde fixé sur
le gamétophyte, et le cycle de vie recommencera. Le sporophyte devient indépendant du gamétophyte lorsque ses premières feuilles et
racines commencent à se développer.
L’alternance de générations offre certains avantages aux organismes qui y ont
recours. Par exemple, elle permet la production rapide de nouveaux organismes par
l’intermédiaire de la phase asexuée, mais elle fournit également une diversité
génétique grâce à la phase sexuée. Ceci leur permet de se disperser en grand nombre mais également de s’adapter aux
changements environnementaux.
Terminons en passant en revue certains des points clés que nous avons abordés dans
cette vidéo. Lors de la reproduction sexuée, les gamètes haploïdes fusionnent pour former un
zygote diploïde. La reproduction sexuée introduit un brassage génétique dans la descendance;
cependant, elle est généralement plus lente et plus consommatrice en énergie que la
reproduction asexuée. La conjugaison et la reproduction par les gamètes sont deux modes de reproduction
sexuée. Le Plasmodium et les fougères sont des exemples d’organismes qui présentent
une alternance de générations.
