SPOROPHYTE: ORIGINES ET EXEMPLES - LA BIOLOGIE - 2025

Le sporophyte est le stade multicellulaire diploïde du cycle de vie d'une plante ou d'une algue. Il provient du zygote produit lorsqu'un ovule haploïde est fécondé par un sperme haploïde, et donc chaque cellule de sporophyte a un double jeu de chromosomes, un de chaque parent.

Les plantes terrestres, et presque toutes les algues multicellulaires, ont des cycles de vie où une phase sporophyte diploïde multicellulaire alterne avec une phase gamétophyte haploïde multicellulaire.

Par Paul Garais, via Wikimedia Commons

Les plantes à graines (gymnospermes) et à fleurs (angiospermes) ont une phase sporophyte plus proéminente que le gamétophyte et constituent des plantes vertes avec des racines, des tiges, des feuilles et des cônes ou des fleurs.

Chez les plantes à fleurs, les gamétophytes sont petits et supplantés par le pollen germé et le sac embryonnaire.

Le sporophyte produit des spores (d'où son nom) par méiose, un processus connu sous le nom de «division de réduction» qui divise par deux le nombre de chromosomes dans chaque cellule souche de spore. Les méiospores résultantes (spores provenant de la méiose) se transforment en gamétophyte.

Les spores et gamétophytes qui en résultent sont haploïdes, ce qui signifie qu'ils n'ont qu'un seul jeu de chromosomes. Le gamétophyte mature produira des gamètes mâles ou femelles (ou les deux) par mitose.

L'union des gamètes mâles et femelles produira un zygote diploïde qui se développera en un nouveau sporophyte. Ce cycle est appelé alternance de générations ou alternance de phases.

Origine du sporophyte

L'origine du sporophyte dans les plantes terrestres (embryons) représente une étape fondamentale du développement évolutif. Tous les organismes, à l'exception des procaryotes, subissent une reproduction sexuée régulière qui implique une alternance régulière entre méiose et fécondation, exprimant deux générations alternées.

Pour tenter d'expliquer l'origine des générations alternatives, il existe deux théories: l'antithétique et l'homologue. Sur la base des preuves des ancêtres possibles des plantes terrestres, la théorie antithétique est acceptée comme plus raisonnable.

Cependant, il existe certains compromis en ce qui concerne le processus d'évolution des algues bryophytes et la période de transition des plantes terrestres aux ptéridophytes. Ces deux changements majeurs sont mieux analysés en utilisant la théorie néo-darwinienne et d'autres processus génétiques évolutionnaires comme référence.

Le terme méiose terminale est également utilisé, car ce processus se produit à la fin du cycle de vie de cette lignée cellulaire. Ces organismes sont constitués de cellules diploïdes et les cellules haploïdes sont représentées par des gamètes.

En conclusion, le sporophyte ne forme pas de gamètes mais des spores haploïdes par méiose. Ces spores se divisent par mitose et deviennent des gamétophytes, qui produisent directement des gamètes.

Sporophytes dans les plantes terrestres

Chez ces espèces végétales, le cycle de vie est formé par une alternance de générations: du sporophyte diploïde au gamétophyte haploïde. Lorsque le gamète mâle et le gamète femelle s'unissent et que la fécondation se produit, une cellule diploïde appelée zygote est créée, qui régénère la génération de sporophytes.

De cette manière, le cycle de vie de la plante terrestre est diplo-haplonique, avec méiose intermédiaire ou sporulée. Toutes les plantes terrestres, à l'exception des bryophytes et des ptéridophytes, sont des spécimens hétérosporeux, ce qui signifie que le sporophyte donne naissance à deux types différents de sporanges (mégasporanges et microsporanges).

Les mégasporanges donnent naissance aux macrospores et les microsporanges donnent naissance aux microspores. Ces cellules se développeront respectivement en gamétophytes femelles et mâles.

La forme du gamétophyte et du sporophyte, ainsi que leur degré de développement, sont différents. C'est ce que l'on appelle les générations hétéromorphes alternatives.

Sporophytes dans les plantes bryophytes (algues)

Le groupe des bryophytes, où se trouvent les mousses et les hépatiques, présente une phase gamétophyte dominante dans laquelle le sporophyte adulte a besoin de nutrition.

Le sporophyte embryonnaire évolue par division cellulaire du zygote dans l'organe sexuel féminin ou l'archegonium, et dans son développement précoce, il est nourri par le gamétophyte. En ayant cette caractéristique embryonnaire dans le cycle de vie (commune à toutes les plantes terrestres), ce groupe reçoit le nom d'embryophytes.

Dans le cas des algues, il existe des générations de gamétophytes dominants, chez certaines espèces, les gamétophytes et les sporophytes sont morphologiquement similaires (isomorphes). Dans les plantes de prêle, les fougères, les gymnospermes et les angiospermes qui ont survécu à ce jour, un sporophyte indépendant est la forme dominante.

Évolution des bryophytes

Les premières plantes terrestres avaient des sporophytes qui produisaient des spores identiques (isospores ou homospores). Les ancêtres des gymnospermes ont mis au point des cycles de vie hétérosporiques complexes dans lesquels les spores mâles et femelles productrices de gamétophytes étaient de tailles différentes.

Les mégaspores femelles avaient tendance à être plus grosses et moins nombreuses que les microspores mâles.

Au cours de la période dévonienne, certains groupes de plantes ont développé indépendamment une hétérosporie, puis une endosporie, dans laquelle les gamétophytes sont peu transformés à l'intérieur de la paroi de la spore.

Dans les plantes exosporiques, parmi lesquelles les fougères modernes, les gamétophytes sortent de la spore, brisant la paroi de la spore et se développent à l'extérieur.

Dans les plantes endosporiques, les mégagamétophytes évoluent dans le sporange pour produire un très petit gamétophyte femelle multicellulaire qui a des organes sexuels féminins (archégonie).

Les ovocytes sont fécondés dans l'archegonia avec des spermatozoïdes flagellés en mouvement libre, produits par des gamétophytes mâles miniaturisés sous forme de pré-pollen. L'œuf ou le zygote résultant a été transformé en la nouvelle génération de sporophytes.

Dans le même temps, la seule grande méiospore ou mégaspore contenue dans le sporange modifié du sporophyte d'origine est préservée dans le pré-ovule. L'évolution de l'hétérosporie et de l'endosporie est considérée comme l'une des premières étapes de l'évolution des graines produites par les gymnospermes et angiospermes d'aujourd'hui.

Bryophytes aujourd'hui

Pendant 475 millions d'années, les plantes terrestres ont perfectionné et appliqué ces procédures évolutives. Les 300 000 espèces de plantes qui existent aujourd'hui ont un cycle de vie complexe qui alterne sporophytes (organismes producteurs de spores) et gamétophytes (organismes producteurs de gamètes).

Chez les plantes non vasculaires, c'est-à-dire dépourvues de tige ou de racine (algues vertes, mousses et hépatiques), la structure visible à l'œil nu est le gamétophyte.

Contrairement aux plantes vasculaires comme les fougères et les plantes à graines, il contient des sporophytes. Le sporophyte d'une plante non vasculaire génère des spores unicellulaires haploïdes et, en tant que produit de la méiose, le sporange.

Tout au long de l'histoire naturelle de la terre, chaque espèce de plante parvient à préserver des mécanismes de développement indépendants en relation avec les processus embryonnaires et l'anatomie de l'espèce. Selon les biologistes, ces informations sont essentielles pour tenter de comprendre les origines évolutives de l'alternance des générations.

1. Bennici, A. (2008). Origine et évolution précoce des plantes terrestres: problèmes et considérations. Biologie communicative et intégrative, 212-218.
2. Campbell, NA et Reece, JB (2007). La biologie. Madrid: Éditorial Médica Panamericana.
3. Friedman, W. (2013). Un génome, deux ontogénies. Science, 1045-1046.
4. Gilbert, S. (2005). Biologie du développement. Buenos Aires: Éditorial Médica Panamericana.
5. Sadava, DE, Purves, WH. (2009). La vie: la science de la biologie. Buenos Aires: Éditorial Médica Panamericana.