PARTHÉNOGENÈSE: EN QUOI CONSISTE-T-ELLE, TYPES, ORGANISMES - LA BIOLOGIE - 2025

La parthénogenèse est la production d'un embryon à partir d'un gamète femelle sans contribution génétique d'un gamète mâle, avec ou sans développement éventuel vers un adulte. Dans la plupart des cas, il n'y a pas de participation du gamète mâle au processus de reproduction.

Cependant, il existe un cas particulier de parthénogenèse appelé gymnogenèse, dans lequel leur participation est nécessaire. Dans ce cas, le sperme pénètre dans l'ovule et l'active pour démarrer le développement d'un nouvel organisme.

Poeciliopsis gracilis, une espèce de poisson d'Amérique centrale, à reproduction parthénogénétique. Photographie de Coletti, T. prise et éditée à partir de fishbase.de

La parthénogenèse est un phénomène très courant chez les plantes et les animaux. Il existe des estimations selon lesquelles il peut se produire jusqu'à 1% du nombre total d'espèces connues.

C'est un mode de reproduction qui peut se produire dans pratiquement tous les grands groupes d'animaux et de plantes. L'exception peut-être dans les taxons les plus évolués, tels que les gymnospermes et les mammifères, dans lesquels il n'y a pas de données fiables sur leur présence.

Qu'est-ce que la parthénogenèse?

Le concept le plus simple de parthénogenèse indique qu'il s'agit du développement de l'ovule chez un nouvel individu sans fécondation. Cependant, chez de nombreux animaux, les embryons produits sans fécondation souffrent d'une mortalité élevée.

Dans certains autres cas, le concours d'un gamète mâle est nécessaire simplement pour activer le développement. On peut donc dire que la parthénogenèse consiste en "la production d'un embryon à partir d'un gamète femelle sans aucune contribution génétique d'un gamète mâle avec ou sans développement éventuel chez un adulte".

Les types

Selon les mécanismes cytologiques impliqués, la parthénogenèse peut être de plusieurs types, notamment:

-Ticoparthénogenèse

Aussi appelée parthénogenèse facultative, on l'appelle ainsi lorsque le développement d'œufs non fécondés se produit occasionnellement et spontanément. Ce type de parthénogenèse est très courant chez les animaux.

Selon certains auteurs, c'est le seul véritable type de parthénogenèse. La formation de gamètes dans l'aticoparthénogenèse peut impliquer ou non des divisions méiotiques. En fonction de la présence ou de l'absence de méiose, cette parthénogenèse peut à son tour être divisée en:

Parthénogenèse apomictique

Aussi appelé améiotique ou diploïde. En cela, il y a suppression de la méiose. La progéniture se développe à partir d'œufs non fécondés, par division mitotique.

Il donne naissance à des organismes génétiquement identiques à la mère. Ce type de parthénogenèse se produit généralement chez les rotifères et la plupart des groupes d'arthropodes.

Parthénogenèse automatique

Aussi appelé méiotique ou haploïde. Dans ce processus, la méiose est maintenue. La restauration de l'état diploïde se produit par la duplication ou la fusion de gamètes produits par la mère. Ce type de parthénogenèse se produit très fréquemment chez les insectes.

-Ginogenèse

La gynogenèse est un type particulier de reproduction sexuée. En cela, il est nécessaire que le sperme pénètre dans l'ovule pour activer le développement embryonnaire.

Mais, contrairement à la fécondation normale, la fusion des noyaux mâle et femelle ne se produit pas. Après la fusion des gamètes, les chromosomes du sperme dégénèrent dans le cytoplasme de l'œuf ou peuvent être expulsés du zygote.

L'embryon gynogénétique ne se développera qu'aux dépens du noyau de l'ovule. Pour cette raison, les chiots gynogénétiques sont tous des femelles identiques à la mère.

Ce type de reproduction peut se produire lorsque les femelles gynogénétiques s'accouplent avec des mâles bisexuels de la même espèce ou d'une espèce apparentée. Certains auteurs ne la considèrent pas comme une parthénogenèse appropriée.

-Hybridgénèse

C'est un mode de reproduction «hémiclonale». En cela, les parents de différentes espèces s'accouplent et produisent des hybrides. La moitié du génome est transmise sexuellement, tandis que l'autre moitié est «clonale».

Les spermatozoïdes fusionnent dans le noyau de l'ovule, et les gènes paternels sont exprimés dans les tissus somatiques, mais ils sont systématiquement exclus de la lignée germinale. Seule la mère transmettra le génome à la génération suivante.

Ce type de parthénogenèse se produit généralement chez les espèces de poissons du genre Poeciliopsis, et a également été observé chez la fourmi du désert Cataglyphis hispanica.

Autres types

Certains auteurs préfèrent une classification plus utilitaire de ce type de reproduction, différenciant la parthénogenèse en deux autres types:

-Parthénogenèse géographique

Elle se caractérise par la coexistence d'une forme bisexuée et d'une forme parthénogénétique, chez une seule espèce ou chez des espèces phylogénétiquement proches, mais de répartition géographique différente.

Les organismes parthénogénétiques ont tendance à occuper des plages différentes de leurs proches parents qui se reproduisent sexuellement. Les organismes asexués ont tendance à avoir des distributions latitudinales ou altitudinales plus élevées, sur des îles, dans des environnements xérophiles ou dans des habitats perturbés.

Ce type de parthénogenèse a été observé chez certaines espèces de plantes, vers, crustacés, insectes et lézards.

-Parthénogenèse cyclique

Les organismes peuvent se reproduire à la fois sexuellement et parthénogénétiquement. À certaines périodes de l'année, seules les femelles sont produites par parthénogenèse.

Cependant, à d'autres périodes, les femelles produiront à la fois des femelles et des mâles qui se reproduiront sexuellement.

Origine des lignées parthénogénétiques

Chez les espèces bisexuées où la progéniture est produite par parthénogenèse, ils produiront généralement des femelles parthénogénétiques. Ces lignées unisexuées émergentes peuvent différer considérablement phénotypiquement et génotypiquement de leurs congénères bisexuels. Il existe plusieurs mécanismes qui peuvent donner naissance à ces lignées parthénogénétiques.

Spontané

La perte d'interaction sexuelle se produit par des mutations dans les gènes qui suppriment la méiose, modifient l'induction du sexe par les conditions environnementales et régulent l'expression hormonale.

Dans les cas extrêmes, la mutation pourrait agir en «réparant» le génotype d'une lignée strictement parthénogénétique, qui pourrait produire des mâles et des femelles parthénogénétiques.

Par hybridation

L'hybridation est le moyen le plus courant de produire des lignées parthénogénétiques chez les animaux, et elle peut être observée chez les escargots, les insectes, les crustacés et la plupart des vertébrés unisexués.

Ils proviennent du croisement de deux espèces bisexuées qui ont une hétérozygotie élevée et des allèles typiques des espèces parentales. Dans ceux-ci, la méiose peut être un obstacle, entraînant la perte de sexualité.

Origine contagieuse

Il se produit par hybridation entre les femelles parthénogénétiques et les mâles de la même espèce ou d'une espèce étroitement apparentée. On pense qu'il est la principale cause de polyploïdie chez les organismes unisexués.

Le flux de gènes entre les lignées sexuelles et parthénogénétiques permet la propagation des gènes de manière contagieuse. Pour cette raison, les organismes sexuels peuvent à leur tour provenir ou créer une nouvelle lignée parthénogénétique.

Origine infectieuse

Wolbachia pipientis est une espèce de bactérie du phylum Proteobacteria qui porte environ 20% de toutes les espèces d'insectes.

Il est responsable des manipulations reproductives chez ses hôtes, telles que l'incompatibilité cytoplasmique, la féminisation des mâles génétiques, la mort masculine et la parthénogenèse. Il infecte les arthropodes et les nématodes.

Il est transmis par voie parentale. Cette bactérie est capable d'induire la parthénogenèse chez les guêpes parasitoïdes du genre Trichogramma ainsi que chez les acariens et autres arthropodes.

D'autre part, Xiphinematobacter, une autre bactérie, affecte les nématodes Dorylaimida, provoquant également la parthénogenèse.

Origine multicausale

Chez de nombreuses espèces, les lignées parthénogénétiques sont générées par un seul mécanisme. Cependant, chez d'autres espèces, ils peuvent survenir grâce à divers mécanismes. Par exemple, les lignées parthénogénétiques des ostracodes ont souvent une double origine.

Les clones diploïdes résultent d'une perte spontanée de sexualité, tandis que les clones polyploïdes proviennent d'une hybridation entre des mâles parthénogénétiques et des femelles de la même espèce ou d'espèces apparentées.

Un autre exemple est le cas du puceron Rhopalosiphum padi. Chez cette espèce, les lignées parthénogénétiques peuvent provenir de trois origines différentes: spontanée, hybride ou contagieuse.

Organismes dans lesquels la parthénogenèse se produit

Rotifères

Parmi les Rotifera, il existe des espèces qui se reproduisent uniquement par parthénogenèse apomictique femelle et des espèces qui alternent cette parthénogenèse avec la reproduction sexuée ordinaire.

La transition entre la reproduction asexuée et sexuée est contrôlée par l'environnement. Le succès des espèces de rotifères qui ont complètement perdu la reproduction sexuée est dû, selon certains auteurs, à l'accumulation de mutations pendant les périodes de reproduction parthénogénétique apomictique exponentielle.

Ceci, avec le croisement «mitotique», permettrait de produire une diversité génotypique suffisante pour s'adapter à différentes conditions environnementales. De cette manière, un grand avantage de la reproduction sexuée serait éliminé.

Les mollusques

Une parthénogenèse a été signalée pour certaines espèces de mollusques gastéropodes. Parmi ces espèces se trouvent Potamopyrgus antipodarum, Tarebia granifera et toutes les espèces du genre Melanoides.

Tous les représentants de ce dernier genre, à l'exception de la race diploïde de M. tuberculata, sont polyploïdes.

Crustacés

Ce type de reproduction a été documenté pour de nombreux groupes de crustacés, y compris les notostracos, les conchostracos, les anostracos, les cladocères, les décapodes et les ostracodes.

Chez Cladocera, la forme typique de reproduction est la parthénogenèse cyclique. Les femelles se reproduisent de manière parthénogénétique du printemps à l'été.

Lorsque les conditions environnementales sont défavorables, les organismes se reproduisent sexuellement, afin de former des œufs enkystes qui peuvent survivre de longues périodes en état de dormance.

Crustacé Cladocera Daphnia longispina avec œufs parthénogénétiques. Photographie de Roland Birke / Photolibrary / Getty Image. Tiré et édité de thinkco.com

Les crabes marbrés (Procambarus fallax forma virginalis) sont les seuls crustacés décapodes connus qui se reproduisent uniquement par parthénogenèse.

Vertébrés

Parmi les poissons cartilagineux, la parthénogenèse se produit au moins chez la raie aigle, le requin zèbre et le requin-marteau. Une hybridation a été rapportée chez des poissons osseux pour des espèces du genre Poecilliopsis.

Certains autres poissons peuvent alterner reproduction sexuée et parthénogénétique. De nombreuses espèces de lézards se reproduisent par parthénogenèse. On pense que l'hybridation est la principale cause de ce type de reproduction chez eux.

Une ticoparthénogenèse a également été rapportée dans d'autres groupes de reptiles, principalement des pythons et d'autres serpents. Chez les oiseaux, une parthénogenèse spontanée a été observée chez les poulets, les dindes et certaines espèces de cailles.

Chez les mammifères, les génomes maternels et paternels sont nécessaires au développement embryonnaire normal. Pour cette raison, la parthénogenèse ne se produit pas naturellement dans ces organismes.

Ceci a été réalisé expérimentalement en laboratoire. Cependant, la parthénogenèse induite entraîne souvent un développement anormal.

Les plantes

De nombreuses espèces végétales présentent des schémas bien définis de parthénogenèse géographique, où les formes parthénogénétiques sont situées plus vers les zones froides. Les formes sexuelles, quant à elles, sont plus tropicales que leurs pairs asexués.

Références

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