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Définition et synonyme de : REPRODUCTION ET CYCLES BIOLOGIQUES

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Article publié par Encyclopaedia Universalis REPRODUCTION ET CYCLES BIOLOGIQUES Chez l'homme (mais aussi la grenouille ou l'oursin...), la vie d'un individu débute par la fécondation : une cellule mobile, dite gamète mâle, donnée par le père, prend contact avec une cellule immobile, dite gamète femelle, formée par la mère et, abandonnant ses autres constituants, y introduit son noyau. Après fusion des noyaux mâle et femelle, la cellule résultante, ou zygote, se divise, donnant ainsi un embryon qui, par d'autres divisions, des déformations et une augmentation de volume, devient un individu capable à son tour, avec le concours d'un partenaire de sexe différent, de se reproduire en engendrant au moins un zygote. Cette suite de phénomènes est le cycle biologique de l'espèce. Haploïdie et diploïdie Un enfant ressemble plus à ses parents qu'aux autres individus de la même espèce parce que le zygote dont il dérive a hérité de chaque noyau parental un lot de chromosomes, matériel génétique porteur d'une information qui spécifie ses caractères héréditaires. Quand le zygote se divise, les deux cellules qui naissent reçoivent chacune une copie exacte de son double lot de matériel génétique, et il en va de même lors des divisions suivantes.
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REPRODUCTION ET CYCLES BIOLOGIQUES

Chez l'homme (mais aussi la grenouille ou l'oursin...), la vie d'un individu débute par la fécondation : une cellule mobile, dite gamète mâle, donnée par le père, prend contact avec une cellule immobile, dite gamète femelle, formée par la mère et, abandonnant ses autres constituants, y introduit son noyau. Après fusion des noyaux mâle et femelle, la cellule résultante, ou zygote, se divise, donnant ainsi un embryon qui, par d'autres divisions, des déformations et une augmentation de volume, devient un individu capable à son tour, avec le concours d'un partenaire de sexe différent, de se reproduire en engendrant au moins un zygote.

Cette suite de phénomènes est le cycle biologique de l'espèce.

Haploïdie et diploïdie

Un enfant ressemble plus à ses parents qu'aux autres individus de la même espèce parce que le zygote dont il dérive a hérité de chaque noyau parental un lot de chromosomes, matériel génétique porteur d'une information qui spécifie ses caractères héréditaires. Quand le zygote se divise, les deux cellules qui naissent reçoivent chacune une copie exacte de son double lot de matériel génétique, et il en va de même lors des divisions suivantes. La seule exception concerne la formation des gamètes : une suite de deux divisions appelée méiose attribue à chacun un lot simple, fait de copies d'éléments paternels et maternels en parts statistiquement égales, mais, par la recombinaison génétique, un individu transmet à chacun de ses enfants une combinaison nouvelle d'informations reçues de ses deux parents. Un tel cycle comporte ainsi deux étapes complémentaires, la fécondation et la méiose, l'une produisant à partir de deux cellules, dites haploïdes ayant un simple lot de matériel génétique, une cellule diploïde à double lot, l'autre assurant le passage réciproque de l'état diploïde à l'état haploïde.

Dans le cas de l'algue verte connue sous le nom de laitue de mer, la fécondation consiste en la fusion complète de gamètes tous deux mobiles, de tailles très légèrement différentes, le plus petit qualifié de mâle et l'autre de femelle. Le zygote engendre, par une suite de divisions cellulaires, un être diploïde d'aspect foliacé, chez lequel se forment par méiose des cellules haploïdes : les spores. Chaque spore germe en un organisme indiscernable, bien qu'haploïde, de celui qui naît d'un zygote. Certaines de ses cellules deviennent des gamètes, ce qui boucle un cycle comportant une alternance d'organismes de deux sortes, diplontes produisant par méiose des spores et haplontes produisant des gamètes.

Au cours de ce cycle, il se peut qu'un diplonte engendre par fragmentation, puis croissance des fragments, d'autres diplontes, qui lui sont strictement identiques sur le plan génétique : on dit qu'ils constituent un clone. Ce mode de reproduction, la multiplication asexuée, existant aussi chez les haplontes, le cycle biologique complet comporte fécondation, zygote, diplonte, multiplication du diplonte, méiose, spore, haplonte, mutiplication de l'haplonte, gamète, fécondation.

Diversité des cycles biologiques

Les deux exemples que nous venons d'analyser montrent que toute reproduction sexuée fait alterner deux phases variables selon les espèces. Chez les fougères, l'organisme connu de tous est un diplonte, produisant des spores qui se développent sur le sol en haplontes minuscules. La phase haploïde est encore plus discrète chez les plantes à fleurs : un grain de pollen est un haplonte à 3 cellules, dont deux gamètes mâles, et les haplontes femelles à 8 cellules constituant le sac embryonnaire sont enfouis dans les tissus diploïdes de la fleur.

Parmi les organismes unicellulaires, certains ont un cycle biologique très simple, se confondant avec le cycle cellulaire : chaque cellule, en se divisant en deux, produit deux individus. Un tel cycle, strictement asexué, est cependant plutôt rare chez les eucaryotes. Par exemple, les chlamydomonas, des unicellulaires d'eau douce, se multiplient ainsi quand les conditions sont favorables, mais, dans d'autres circonstances, ils s'unissent deux à deux pour former des zygotes, sans qu'aucun critère simple permette de distinguer des gamètes mâles et femelles. Les zygotes tombent au fond de l'eau, s'entourent d'une épaisse paroi et entrent en vie ralentie, état dans lequel ils peuvent rester des mois, supportant éventuellement une dessiccation. Le retour de conditions favorables peut induire un réveil : le zygote engendre par méiose des chlamydomonas actifs qui reprennent la multiplication. Fécondation et méiose, qui confèrent à ce cycle son caractère sexué, encadrant ici une phase de non-reproduction, mais on ne peut parler de reproduction sexuée : la reproduction est en fait asexuée et la sexualité a pour double rôle l'acquisition d'un état de résistance et l'occurrence de la recombinaison génétique. Chez les unicellulaires, la fécondation est ainsi très souvent associée à une baisse du taux de reproduction.

Les procaryotes (archées et eubactéries) n'ont pas de sexualité vraie, c'est-à-dire mettant en jeu fécondation et méiose. Plusieurs mécanismes, dits parasexuels, permettent néanmoins à une cellule d'intégrer dans son matériel génétique une petite quantité de matériel génétique issu d'une autre cellule.

La multiplication asexuée est très répandue chez les plantes à l'état de diplonte, sous des formes très diverses. Citons l'émission chez le fraisier de longs rameaux aux extrémités desquels naissent de nouveaux plants, la multiplication de l'ail par les nombreuses gousses que renferme une tête ou celle de la pomme de terre par tubercules. Chez ces trois espèces, chaque variété cultivée est un clone. Le clonage des plantes est une pratique courante, soit par simple exploitation d'une capacité spontanée, soit grâce à des méthodes plus sophistiquées, par exemple obtention de plantes au laboratoire à partir de cellules isolées. La multiplication asexuée est connue aussi chez des animaux comme certains vers, les anémones de mer ou les éponges. Elle est en revanche absente dans des groupes tels que les insectes ou les vertébrés, sauf sous la forme particulière de la subdivision d'un jeune embryon, responsable par exemple de la formation des « vrais jumeaux » chez l'homme, ou sous celle encore plus particulière du clonage expérimental.

On appelle, chez les animaux, parthénogenèse le développement d'un gamète femelle non fécondé en un organisme de type diplonte. Chez l'abeille, le processus produit des mâles qui sont, comme ceux des autres insectes hyménoptères, haploïdes, alors que les zygotes se développent en femelles. Ces mâles haploïdes forment leurs gamètes par une méiose, certes altérée. Le plus souvent, la parthénogenèse fournit, à partir d'un gamète formé sans méiose ou par une méiose précédée d'un doublement du matériel génétique, un être diploïde génétiquement identique à son unique parent. Dans ce cas, une femelle et toutes ses descendantes issues du même type de parthénogenèse constituent un clone. Cela rappelle la multiplication asexuée, et l'on peut dans les deux cas parler de reproduction clonale. Il est en revanche abusif de qualifier d'asexuée la parthénogenèse, même clonale, car l'anatomie et la physiologie typiquement femelles du parent et le mode de développement de l'embryon en font plutôt une reproduction sexuée modifiée. Des cas comparables existent chez les plantes lorsque, dans la fleur, structure spécialisée dans la reproduction sexuée, des cellules diploïdes se développent sans fécondation en embryons, inclus dans des graines comme les embryons d'origine zygotique.

Rares sont les eucaryotes qui ne se reproduisent que de façon clonale. Bien plus répandus sont les cycles biologiques qui voient alterner des phases sexuées et asexuées, ou encore « bisexuées » et parthénogénétiques, comme il en est chez beaucoup de pucerons.

Les cycles biologiques permettent donc, pour la plupart, la réalisation de recombinaisons génétiques à intervalles de temps plus ou moins réguliers. Ainsi la diversité dans les populations naturelles est-elle fréquemment renouvelée, permettant à la sélection naturelle de s'exercer et de participer à l'adéquation quasi permanente de leur adaptation aux conditions de milieu, ce qui conditionne leur survie et plus généralement l'évolution biologique.

Auteur: Jean GÉNERMONT
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