DÉTERMINATION DU SEXE: TYPES DE SYSTÈMES ET CARACTÉRISTIQUES - LA BIOLOGIE - 2024

La détermination du sexe est contrôlée par un certain nombre de mécanismes variés entre les taxons qui établissent les caractéristiques sexuelles de l'individu. Ces systèmes peuvent être intrinsèques à l'individu - c'est-à-dire génétiques - ou être contrôlés par des facteurs environnementaux qui entourent l'individu pendant les premiers stades de la vie.

Dans la détermination intrinsèque, les biologistes ont classé ces systèmes en trois catégories principales: les gènes individuels, le système haplodiploïde ou les chromosomes spéciaux ou sexuels. Ce dernier cas est celui de nous, mammifères, oiseaux et quelques insectes.

Source: pixabay.com

De la même manière, les conditions environnementales influencent également la détermination du sexe. Ce phénomène a été étudié chez certains reptiles et amphibiens, qui sont particulièrement influencés par la température. Ce système de détermination est dit cryptique.

Types de systèmes de détermination du sexe

Le sexe, compris comme le mélange de génomes via la méiose et la fusion des gamètes, est un événement pratiquement universel dans la vie des eucaryotes.

L'une des conséquences les plus importantes de la reproduction sexuée est le couplage de différents allèles, portés par différents individus, dans une variation génétique bénéfique.

Dans la plupart des organismes eucaryotes, la détermination du sexe est un événement qui se produit au moment de la fécondation. Ce phénomène peut se produire par trois systèmes différents: des gènes individuels, un système haplodiploïde ou des chromosomes spéciaux.

De même, nous avons la détermination des caractéristiques sexuelles médiée par des facteurs environnementaux, tels que la température. Cela se produit chez les grenouilles, les tortues et les alligators, où la température d'incubation semble déterminer le sexe.

Nous décrirons chaque système ci-dessous, à l'aide d'exemples tirés des règnes animal et végétal:

Gènes individuels

Dans les organismes où le sexe est déterminé par des gènes individuels, il n'y a pas de chromosomes sexuels. Dans ces cas, le sexe dépend d'une série d'allèles situés sur des chromosomes spécifiques.

En d'autres termes, le sexe est déterminé par un gène (ou par plusieurs d'entre eux) et non par la présence d'un chromosome complet.

Différents vertébrés, tels que les poissons, les amphibiens et certains reptiles ont ce système. Il a également été signalé dans les plantes.

Les allèles qui participent à ce phénomène ont le système de dominance largement connu qui existe pour les caractères autosomiques. Chez les plantes, les allèles qui déterminent la masculinité, l'hermaphrodisme et le caractère féminin de l'individu ont été précisés.

Système haplodiploïde

Le système haplodiploïde est courant chez les abeilles

Les systèmes haplodiploïdes déterminent le sexe en fonction de l'état haploïde ou diploïde de l'individu. Nous, les humains, sommes diploïdes - hommes et femmes. Cependant, cette condition ne peut pas être extrapolée à tous les groupes d'animaux.

Le système haplodiploïde est assez commun chez les hyménoptères (abeilles, fourmis, etc.), les homoptères (cochenilles et poussins) et les coléoptères (coléoptères).

L'exemple classique est celui des abeilles et de la détermination du sexe dans les colonies. La structure sociale des abeilles est extrêmement complexe, tout comme leurs comportements eusociaux, ayant leurs bases dans le système génétique qui décide de leur sexe.

Les abeilles n'ont pas de chromosomes sexuels. Les femelles sont diploïdes (2n) et les mâles sont haploïdes (n), appelés drones. Pour cette raison, le développement des femelles provient de la fécondation des œufs, tandis que les ovules non fécondés se transforment en mâles. Autrement dit, ces derniers n'ont pas de père.

Chez les femelles, la division entre les ouvrières et la reine n'est pas déterminée génétiquement. Cette hiérarchie est déterminée par le régime alimentaire de l'individu dans les premiers stades de sa vie.

Chromosomes spéciaux

Le cas des chromosomes spéciaux ou chromosomes sexuels est celui avec lequel nous sommes le plus liés. Il est présent chez tous les mammifères, tous les oiseaux et de nombreux insectes, étant une forme courante chez les organismes aux phénotypes sexuels différents.

Chez les plantes, bien que très rare, il a été possible de spécifier certaines espèces diocciques qui ont des chromosomes sexuels.

Ce système a différentes variantes. Parmi les systèmes les plus courants et les plus simples, on trouve les systèmes: XX-X0 et XX-XY, où le sexe hétérogamétique est le mâle, et le ZZ-ZW, où le sexe hétérogamétique est la femme.

Le premier système, XX et X0, est commun chez les insectes de l'ordre des orthoptères et des hémiptères. Dans ces cas, le mâle n'a qu'un seul chromosome sexuel.

Le système XX et XY est présent chez les mammifères, chez de nombreux insectes de l'ordre des Diptères et dans un nombre très restreint de plantes, comme le Cannabis sativa. Dans ce système, le sexe est déterminé par le gamète masculin. Si ce dernier a le chromosome X, la progéniture correspond à une femelle, tandis que le gamète Y donnera naissance à un mâle.

Le dernier système, ZZ et ZW, est présent chez tous les oiseaux et chez certains insectes de l'ordre des lépidoptères

Détermination cryptique

Chez certains taxons, les différents stimuli environnementaux, aux premiers stades de la vie des individus, ont un rôle crucial dans la détermination du sexe. Dans ces cas, la détermination du point de vue génétique n'a pas été complètement élucidée et le sexe semble dépendre entièrement de l'environnement.

Chez les tortues marines, par exemple, une variation de 1 ° C supplémentaire transforme une population entière de mâles en une population composée exclusivement de femelles.

Chez les alligators, il a été constaté qu'une incubation inférieure à 32 ° C produit une population de femelles et des températures supérieures à 34 ° C se traduisent par une population de mâles. Entre 32 et 34 ans, les proportions entre les sexes sont variables.

En plus de la température, l'influence d'autres variables environnementales a été démontrée. Chez une espèce d'annélidé, Bonellia viridis, le sexe est déterminé à son stade larvaire. Les larves qui nagent librement dans l'eau se développent comme des mâles.

En revanche, les larves qui se développent à proximité des femelles matures sont transformées en mâles par certaines hormones qu'elles sécrètent.

Infection par des micro-organismes

Enfin, nous aborderons le cas particulier de la manière dont la présence d'une bactérie permet de définir le sexe d'une population. C'est le cas de la célèbre bactérie appartenant au genre Wolbachia.

Wolbachia est un symbiote intracellulaire, capable d'infecter un large éventail d'espèces d'arthropodes et également certains nématodes. Cette bactérie est transmise verticalement, des femelles à leur future progéniture, par les œufs - bien que le transfert horizontal ait également été documenté.

En ce qui concerne la détermination du sexe dans les organismes qu'il habite, Wolbachia a des effets très pertinents.

Il est capable de tuer les mâles dans la population, où les mâles infectés meurent pendant les premiers stades de leur vie; féminise la population, où les mâles en développement deviennent des femelles; et enfin, il est capable de produire des populations parthénogénétiques.

Tous ces phénotypes mentionnés, qui impliquent une distorsion du sex-ratio avec un biais marqué vers les femelles, se produisent pour favoriser la transmission de la bactérie à la génération suivante.

Grâce à sa large gamme d'hôtes, Wolbachia a joué un rôle crucial dans l'évolution des systèmes de détermination du sexe des arthropodes et des stratégies de reproduction.

Proportion des sexes

Meute de loups.

Une propriété fondamentale des systèmes de détermination du sexe correspond à la compréhension de la proportion des sexes ou du sex-ratio. Plusieurs théories et hypothèses ont été proposées:

Hypothèse de Fisher

Ronald Fisher, statisticien et biologiste britannique de renom, a proposé en 1930 une théorie pour expliquer pourquoi les populations maintiennent un ratio de 50:50 hommes / femmes. Raisonnablement, il a également expliqué pourquoi les mécanismes qui faussent ce rapport égal sont sélectionnés contre.

Consécutivement, il a été possible de démontrer qu'un sex-ratio juste ou équilibré constitue une stratégie stable, du point de vue évolutif.

Il est vrai que les résultats de Fisher ne s'appliquent pas dans certaines circonstances, mais son hypothèse semble être suffisamment générale pour que les mécanismes de détermination du sexe soient choisis selon ses principes.

Hypothèse Trivers et Willard

Plus tard, en 1973, ces auteurs ont noté que le sex-ratio dépendait de nombreux autres facteurs - principalement l'état physiologique de la femelle - qui n'étaient pas pris en compte dans l'explication de Fisher.

L'argument reposait sur les prémisses suivantes: lorsqu'une femelle est physiologiquement «en bonne santé», elle devrait produire des mâles, car ces jeunes auront plus de chances de survivre et de se reproduire.

De la même manière, lorsque la femelle n'est pas dans des conditions physiologiques optimales, la meilleure stratégie est la production d'autres femelles.

Dans la nature, les femelles faibles se reproduisent souvent, malgré leur statut physiologique d '«infériorité». Contrairement à un mâle faible, où les chances de reproduction sont exceptionnellement plus faibles.

Cette proposition a été testée dans divers systèmes biologiques, tels que les rats, les cerfs, les phoques et même dans les populations humaines.

Perspective évolutive et questions futures

À la lumière de l'évolution, la diversité des mécanismes qui déterminent le sexe soulève certaines questions, dont: pourquoi voyons-nous cette variation, comment cette variation se produit-elle, et enfin, pourquoi ces changements se produisent-ils?

De plus, elle découle également de la question de savoir si certains mécanismes donnent à l'individu un certain avantage par rapport à d'autres. Autrement dit, si un mécanisme particulier a été sélectivement favorisé.

Références

1. Asgharian, H., Chang, PL, Mazzoglio, PJ et Negri, I. (2014). Wolbachia n'est pas seulement une question de sexe: la Wolbachia féminisée par un homme modifie le transcriptome de la cicadelle Zyginidia pullula d'une manière principalement indépendante du sexe. Frontiers in microbiology, 5, 430.
2. Bachtrog, D., Mank, JE, Peichel, CL, Kirkpatrick, M., Otto, SP, Ashman, TL, Hahn, MW, Kitano, J., Mayrose, I., Ming, R., Perrin, N., Ross, L., Valenzuela, N., Vamosi, JC, Tree of Sex Consortium (2014). Détermination du sexe: pourquoi tant de façons de le faire?. Biologie PLoS, 12 (7), e1001899.
3. Ferreira, V., Szpiniak, B. et Grassi, E. (2005). Manuel de génétique. Volume 1. Université nationale de Río Cuarto.
4. Léopold, B. (2018). Théorie de l'écologie des populations fauniques. Presse Waveland inc.
5. Pierce, BA (2009). Génétique: une approche conceptuelle. Panamerican Medical Ed.
6. Wolpert, L. (2009). Principes de développement. Panamerican Medical Ed.