Parthenogenese


Parthenogenese

Parthénogenèse

La parthénogenèse (ou parthénogénèse) est la multiplication à partir d'un gamète femelle non fécondé. Ce phénomène s'observe naturellement chez certaines espèces végétales et animales, mais peut également être provoqué artificiellement. La parthénogenèse est une reproduction monoparentale. Cette reproduction a un avantage sélectif car elle produit un grand nombre d'individus sans la présence de l'organisme mâle. Ce phénomène donne :

  • soit uniquement des femelles (on parle alors de parthénogenèse thélytoque),
  • soit uniquement des mâles (on parle alors de parthénogenèse arrhénotoque),
  • soit des mâles et des femelles (on parle alors de parthénogenèse deutérotoque, ou, plus rarement, amphotérotoque).

Dans le règne végétal, la parthénogenèse est commune parmi les angiospermes.

La parthénogenèse se rencontre dans de nombreux taxons comme les nématodes, les polychètes, les oligochètes, les némertiens, les arthropodes dont notamment les insectes comme l'abeille, les gastrotriches et certains geckonidés.

Sommaire

Multiplication asexuée et reproduction

La multiplication asexuée est relativement rare parmi les organismes multicellulaires, pour des raisons qu’on ne comprend pas tout à fait. Selon les hypothèses actuelles la multiplication asexuée peut avoir des avantages à court terme quand la croissance démographique est rapide ou quand l’environnement est stable. Au contraire la reproduction offre à long terme un net avantage en permettant une adaptation plus rapide à des environnements changeants. Les lignées se reproduisant par multiplication asexuée peuvent accroître leur nombre rapidement parce que, comme les individus sont toujours femelles, chacun peut produire des œufs qui écloront. Dans les populations séparées en sexes certains individus sont mâles et ne peuvent donc pas avoir de progéniture. Autant dire que dans des conditions idéales une lignée asexuée aura en gros un taux de croissance démographique double par rapport à une population composée pour moitié de mâles, c’est ce qu’on appelle le désavantage reproductif et plus couramment le « two-fold cost of sex ». Les organismes qui peuvent se reproduire par parthénogenèse sont aussi plus capables de coloniser des habitats isolés comme les îles océaniques, puisqu’il suffit qu’un seul exemplaire de l’espèce (nécessairement femelle) atteigne l'habitat pour commencer à le peupler.

Une autre conséquence de la reproduction asexuée, qui peut avoir autant d'avantages que d’inconvénients, c’est que la progéniture est génétiquement identique ou presque identique à son parent (sauf en cas de mutation). Cette similarité génétique peut être favorable si le génotype convient exactement à un environnement stable, mais elle est désavantageuse si l'environnement change. Par exemple, s'il apparaît un nouveau prédateur, un nouvel environnement, ou un nouvel agent pathogène auquel un individu est mal adapté, sa lignée parthénogénétique sera tout aussi vulnérable que lui. Par contre, une lignée produite par reproduction sexuée a de meilleures possibilités d'adaptation grâce à la recombinaison génétique par laquelle chaque individu présente un génotype original.

Quelques espèces alternent entre les stratégies sexuées et asexuées selon les conditions, c’est ce que l’on appelle hétérogamie. Par exemple, le crustacé d'eau douce Daphnia se reproduit par parthénogenèse au printemps pour peupler rapidement les étangs, puis adopte ensuite la reproduction lorsque s’accroît l’intensité de la compétition et de la prédation. Il existe de même quelques espèces de geckos qui ont une stratégie sexuée, sauf sur quelques petites îles où elles ont adopté une multiplication asexuée.

Parthénogenèse

Angiospermes

Chez les Angiospermes, la parthénogénèse peut prendre deux aspects différents :

  • Elle peut être méiotique, et induite in situ par un croisement interspécifique qui échoue : un grain d'allopollen (pollen d'une autre espèce angiospermienne proche) atteint le stigmate et provoque l'émission de signaux biochimiques qui induisent un développement méiotique de l'oosphère non fécondée. On obtient alors un embryon dont le niveau de ploïdie est divisé par deux par rapport à l'organisme de départ, et dont le génotype a subi des recombinaisons homologues (crossings-overs). Malgré tout, ce mode de reproduction permet de fixer des génotypes s'ils sont homozygotes pour un très grand nombre de couples d'allèles.
  • Elle peut être améiotique. Lors de certains échecs de la méiose femelle, une cellule 2n = 2x du nucelle subit des mitoses et conduit à un embryon au même niveau de ploïdie que celui de l'organisme de départ. Cette reproduction est alors clonale.

Dans la domestication des Angiospermes l'Homme a eu tendance à sélectionner particulièrement les espèces réalisant systématiquement des parthénogenèses, espèces dont le maintien en conditions naturelles aurait été très défavorable (certains cas chez Musa, le bananier).

Reptiles

Parmi les reptiles, environ quinze espèces de lézards whiptails (fouette-queue, genre Cnemidophorus) se reproduisent exclusivement par parthénogenèse. Ces lézards vivent dans le climat sec et quelquefois rude du sud-ouest des États-Unis et du nord du Mexique. Toutes ces espèces qui se multiplient par voie asexuée semblent être nées par croisement entre deux ou trois des espèces sexuées ce qui aurait conduit à des individus polyploïdes. Le mécanisme par lequel le mélange de chromosomes de deux ou trois espèces peut être cause de reproduction parthénogénétique est inconnu. Puisque les événements d'hybridation multiple peuvent se produire, les différentes espèces parthénogénétiques de whiptails peuvent remonter à de multiples lignées asexuées, indépendantes les unes des autres. Dans chaque lignée, la diversité génétique est très faible, mais différentes lignées peuvent avoir des génotypes tout à fait différents.

Un aspect intéressant dans la reproduction chez ces lézards est qu'on observe toujours un comportement d'accouplement, même si les populations sont entièrement femelles. Une femelle joue le rôle autrefois dévolu au lézard mâle et monte celle qui est sur le point de pondre. La raison qu'ont ces animaux d'agir ainsi est due à leurs cycles hormonaux, qui font agir certains comme des mâles lorsque leurs niveaux d'œstrogène sont bas tandis que d'autres jouent le rôle de femelle quand leurs niveaux d'œstrogène sont élevés. Les lézards qui suivent ce rite de parade ont une fécondité plus grande que ceux que l'on garde dans l'isolement en raison de l'augmentation d'hormones qui accompagne la ponte. Ainsi même si ces populations n'ont pas de mâles, elles exigent toujours des stimuli sexuels pour assurer un maximum de succès dans la reproduction.

Depuis 2005, la communauté scientifique se penche sur le cas du dragon – ou varan – de Komodo. Ce gigantesque lézard (2 à 3 mètres de longueur) présenterait en effet une spécificité très rare. Selon plusieurs études convergentes, les femelles seraient en mesure d'assurer leur descendance par parthénogénèse. S’il n’ya pas de mâle reproducteur dans les environs, elles pourraient d’elles-mêmes en engendrer. Pour en suite s’accoupler avec eux et donner naissance à une nouvelle génération de mâles et de femelles. Un processus néanmoins préjudiciable à la diversité génétique de l'espèce.

Poissons

Un cas de parthénogénèse aurait été observé chez une espèce de requins-marteaux au zoo Henry-Doorly au Nebraska selon le journal Biology Letters publié par la Société Royale Britannique suite à une étude de la Queen's University à Belfast (Irlande du Nord), de l'Institut de recherches Guy Harvey de la Nova Southeastern University en Floride et du zoo Henry Doorly sur le cas d'une grossesse d'une femelle qui n'a pas été en présence d'un requin mâle depuis 3 ans.

Un autre cas certain semble être celui du Rivulus marmoratus (Floride) (Florida Museum of Natural History.

Insectes

Il y a également des cas de parthénogenèse chez les insectes. Un exemple classique est celui des abeilles communes. En effet, les mâles des abeilles naissent d'œufs non fécondés ; ils sont par conséquent haploïdes. Les œufs fécondés donnent naissance à des abeilles femelles, la plupart du temps des ouvrières, ou des reines suivant la proportion de gelée royale que les ouvrières fournissent aux larves pour leur alimentation. La seule fonction des mâles est de féconder une jeune reine lors d'un essaimage, ou après la mort d'une ancienne reine.

Dans la situation extrême où la reine meurt sans laisser de couvain à partir duquel les ouvrières peuvent élever une jeune reine, il est fréquent de voir des ouvrières commencer à pondre des œufs : elles en étaient jusqu'alors empêchées par des phéromones émises par la reine. Puisque ces femelles sont incapables de s'accoupler, leurs œufs non fécondés ne produisent que des mâles, et l'extinction de la ruche est inévitable. On a conjecturé qu'autrefois les ouvrières étaient moins « spécialisées » et auraient été capables, dans ces circonstances, de s'accoupler avec les mâles, permettant ainsi de rendre vie à la colonie; mais ce n'est qu'une supposition.

Les mâles des fourmis sont également issus d'une reproduction par parthénogenèse; ce n'est par contre pas le cas chez les termites. On a découvert deux cas de parthénogenèse chez les fourmis. Le premier cas, chez Wasmannia auropunctata ne concerne que les sexués, mâles et femelles fécondes. Les ouvrières sont, par contre, issues d'une reproduction sexuée ce qui permet ainsi une évolution dans cette caste. Le second, chez Mycocepurus smithii, espèce de fourmis champignonnistes, est à cent pour cent parthénogénétique. Aucun mâle n'existe chez cette espèce et tous les individus sont femelles. Il reste encore à découvrir l'intérêt pour celles ci de ce mode de reproduction.

Quand les conditions de vie des pucerons l'exigent, les femelles peuvent se reproduire par parthénogénèse ; tous les individus produits par cette reproduction parthénogénétique sont des femelles, contrairement au cas des abeilles.

Chez d'autres insectes, enfin, comme le cynips du rosier (une guêpe à galle) et certaines espèces de phasmes, la reproduction est presque exclusivement parthénogénétique.

Mammifères

Chez les mammifères, la parthénogénèse est difficile, et sans doute impossible dans la nature, en raison notamment du phénomène d'empreinte, qui fait que la chromatine de l'ovule et celle du spermatozoïde sont différentes. Néanmoins dès 1939, Gregory Pincus réussit la parthénogenèse de la lapine, avec 1 succès pour 200 tentatives[1],[2].

Après investigation, il s'est avéré que Hwang Woo-Suk, qui avait annoncé avoir réussi le clonage humain, a en fait observé la première parthénogenèse humaine (limitée aux premiers stades embryonnaires)[3].

Gynogenèse

La gynogenèse est une forme de multiplication asexuée rattachée à la parthénogenèse. Dans la gynogenèse, c'est le même mécanisme qui opère que dans la parthénogenèse, mais il faut que l'œuf soit stimulé par la présence de sperme pour qu'il se développe, sans toutefois que le spermatozoïde participe de façon active. Puisque dans les espèces gynogenétiques il n'y a pas de mâles, l'activation de l’œuf exige que la femelle s'accouple avec un mâle d'une espèce voisine. Quelques salamandres du genre Ambystoma sont gynogenétiques et semblent l'être depuis plus d'un million d'années. On croit que la réussite de ces salamandres repose sur le fait que dans des cas très rares (peut-être une fois sur un million) le mâle fertilise réellement les œufs, ce qui renouvelle le matériel génétique.[réf. nécessaire]

Notes et références

  1. Contribution d'André Pichot dans Polyrama 115 [1]
  2. Qui se souvient de M. J. ?, Journal Le Monde [2]
  3. Des cellules souches obtenues par parthénogenèse sur genethique.org, août 2007, Fondation Jérôme Lejeune. Consulté le 1 août 2009

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