QU'EST-CE QUE LA GAMÉTOGENÈSE? PROCESSUS ET FONCTIONS - LA BIOLOGIE - 2025

La gamétogenèse est la formation de gamètes ou de cellules sexuelles dans les organismes vivants. Ce processus permet aux individus de transformer et de transmettre certains des changements temporaires dans l'expression de leurs gènes, qui ont été «induits» par des signaux externes, à leur progéniture.

Tous les individus qui ont une reproduction sexuée produisent régulièrement deux types de cellules germinales appelées «gamètes». Ces cellules ne peuvent pas se développer directement comme les spores de champignons, c'est-à-dire qu'elles ne peuvent pas toujours donner naissance, par elles-mêmes, à un nouvel individu.

Schéma représentatif de la gamétogenèse féminine et masculine (Source: Elversberg via Wikimedia Commons)

Les deux types de cellules, le gamète mâle et le gamète femelle, doivent fusionner l'un avec l'autre dans un événement appelé «fécondation». Ce n'est qu'après fécondation que le produit cellulaire de cette fusion, le zygote, peut donner naissance à un nouvel individu.

Les gamètes d'un grand nombre d'animaux sont synthétisés à partir des gonades, organes strictement spécialisés dans cette fonction. Les gonades ont un épithélium germinatif avec des cellules appelées «gonias», auxquelles elles doivent leur nom. Les gonias sont morphologiquement les mêmes chez les deux sexes. Cependant, chez les hommes, on les appelle «spermatogonies» et chez les femmes, on les appelle «oogonies».

La gamétogenèse englobe à la fois la spermatogenèse et l'ovogenèse et les deux processus sont homologues, partageant trois étapes fondamentales pour la formation des gamètes.

La gamétogenèse se distingue comme étant un processus de division cellulaire par lequel la charge chromosomique d'un individu est réduite de moitié, ce qui est possible grâce à la division méiotique, où se produisent deux ségrégations chromosomiques consécutives.

La production de cellules sexuelles chez un animal ou dans une plante dépend de plusieurs facteurs, parmi lesquels se distingue l'expression différentielle de certains gènes codant pour les "instructions" nécessaires à la fois pour que les divisions cellulaires se produisent et pour que les changements soient déclenchés. morphogénétique correspondante.

Gamétogenèse masculine

La gamétogenèse masculine est le processus par lequel les spermatogonies mûrissent et se différencient en spermatozoïdes. Il s'agit d'un processus complexe dans lequel les cellules souches totipotentielles se divisent pour produire des cellules filles qui deviendront des spermatozoïdes.

Dans la plupart des êtres vivants qui ont une gamétogenèse masculine, cela n'a lieu qu'à un certain âge de développement. Dans le cas des humains, cela commence à se produire pendant la puberté et se poursuit pour le reste de la vie.

La gamétogenèse masculine chez de nombreux animaux, y compris l'homme, est appelée «spermatogenèse» et se compose de trois étapes: prolifération mitotique, prolifération méiotique et remodelage cellulaire.

Processus

La spermatogenèse commence par une mitose qui augmente le nombre de spermatogonies. Les spermatogonies sont une population de cellules en constante division mitotique, car elles sont chargées de renouveler les cellules souches pour produire le sperme.

Ainsi, le processus mitotique dans la gamétogenèse masculine est crucial pour la prolifération et le maintien de la spermatogonie.

Certaines des spermatogonies causées par la mitose s'agrandissent pour devenir des spermatocytes primaires. Chaque spermatocyte primaire subit une réduction de la charge chromosomique par une première division méiotique (méiose I) aboutissant à deux spermatocytes secondaires.

Les spermatocytes secondaires entrent dans une deuxième division méiotique (méiose II), mais aucune interface ne se produit (la charge chromosomique n'est pas divisée à nouveau), de sorte que les cellules résultantes ont la même charge chromosomique, c'est-à-dire qu'elles sont haploïdes.

Les cellules haploïdes qui en résultent sont appelées spermatides et chacune ne peut contenir que les chromosomes d'origine maternelle ou paternelle ou un mélange de proportions variables des chromosomes des deux parents.

Les spermatides entrent dans un processus appelé «spermiogenèse», dans lequel ils subissent divers changements morphologiques, condensent leurs chromosomes, allongent leur flagelle, réduisent leur contenu cytoplasmique et, enfin, deviennent des spermatozoïdes matures (bien que la maturation, dans de nombreux cas, culmine alors que ceux-ci sont libérés dans l'appareil reproducteur féminin).

Caractéristiques

Malgré le fait que la spermatogenèse se produit en continu tout au long de la vie reproductive d'un animal adulte, ce processus a pour seul but de produire les cellules à travers lesquelles son information génétique sera transmise à la progéniture, ce qui ne sera possible que pour par reproduction sexuée avec une femelle de la même espèce.

De plus, cela permet aux mâles de l'espèce de mélanger l'information génétique de leurs prédécesseurs et la leur avec celle de la femelle pour augmenter la variabilité génétique de la progéniture.

Cette capacité à mélanger les informations génétiques aide les espèces à acquérir des qualités importantes qui peuvent les aider à surmonter les changements ou les conditions défavorables de l'environnement dans lequel elles vivent.

Gamétogenèse féminine

La gamétogenèse féminine ou oogenèse a été l'un des processus les plus étudiés tout au long de l'histoire de l'humanité. Des scientifiques de divers domaines tels que la médecine, la biologie, l'économie, la sociologie et les politiques publiques, etc. se sont consacrés à son étude.

Le médecin anglais William Harvey a formulé une phrase célèbre sur l'ovogenèse qui se lit comme suit: «tout ce qui est vivant vient de l'œuf».

Environ 1 à 2 millions d'ovocytes sont produits au cours de la vie de nombreux animaux femelles, mais seulement 300 à 400 ovocytes mûrissent et sont «ovulés». Chez les femelles de nombreuses espèces animales, après la puberté, une ou plusieurs oogones se développent chaque mois, formant des ovules matures.

Processus

Les cellules germinales de l'ovaire, appelées oogonie ou oogonie, augmentent en nombre par mitose. Chaque oogonie résultante a le même nombre de chromosomes que les autres cellules somatiques. Une fois que les oogones cessent de se multiplier, ils grossissent et deviennent des ovocytes primaires.

Avant la première division méiotique, les chromosomes des ovocytes primaires sont appariés avec leurs chromosomes homologues, hérités pour moitié de la mère et pour moitié du père.

Représentation du cycle menstruel. 1) menstruation; 2) Maturation du follicule; 3) follicule mature; 4) Corpus luteum et 5) Dégradation du corps jaune (Source: M.Komorniczak, via Wikimedia Commons)

Ensuite se produit la première division «réductionnelle» ou de maturation, c'est-à-dire la première méiose. Cette division aboutit à deux cellules, une cellule avec la moitié du matériel génétique, avec un faible contenu cytoplasmique et connue sous le nom de «premier corps polaire».

La deuxième cellule issue de la première méiose est grande et beaucoup plus riche en contenu cytoplasmique que le corps polaire, de plus, cette cellule possède l'autre moitié du contenu génétique de l'ovocyte primaire qui l'a engendrée. Cette deuxième cellule est appelée «ovocyte secondaire».

Dans la deuxième division méiotique, l'ovocyte secondaire et le premier corps polaire se divisent, formant respectivement un grand "ovotide" et trois petits corps polaires. L'ovotide se développe et se transforme pour donner naissance à un ovule mature.

Les corps polaires ne sont pas fonctionnels et finissent par se désintégrer, mais leur formation est nécessaire pour décharger l'ovule de «l'excès» de chromosomes. À son tour, la division cytoplasmique inégale permet à une grande cellule d'être produite avec suffisamment de matière de réserve pour le développement d'un nouvel individu.

Caractéristiques

Comme la gamétogenèse masculine, la gamétogenèse féminine a pour objectif ultime de produire le gamète femelle. Cependant, ce gamète a des caractéristiques et des fonctions différentes de celles du gamète mâle.

Comme dans la synthèse des gamètes mâles, les gamètes femelles mélangent également les informations génétiques des parents et de l'individu qui les produit pour transmettre cette information et, en même temps, augmenter la variabilité génétique de leur progéniture.

Malgré le fait que dans la gamétogenèse féminine, les ovocytes primaires donnent naissance à un seul ovule fonctionnel (gamète femelle), ils ont tout le matériel nutritionnel pour donner naissance au nouvel individu une fois la fécondation effectuée.

Il est à noter que, chez l'homme, par exemple, la gamétogenèse féminine est un processus continu à partir de la puberté, mais elle est finie, c'est-à-dire que chez le fœtus d'un bébé de sexe féminin, tous les ovocytes primaires qu'une femme aura sont formés dans toute leur vie, qui est «perdue» avec les menstruations chaque mois.

Gamétogenèse chez les plantes

Ce n'est que dans les plantes supérieures que l'on parle de gamétogenèse proprement dite et le processus chez les plantes est assez similaire à celui des animaux.

La principale différence est que les plantes ont la capacité de produire des gamètes à un stade tardif de développement, qui n'a pas été prédéterminé auparavant, tandis que, chez les animaux, la formation de gamètes est limitée à des régions spécifiques qui ont été établies développement embryonnaire.

Gamtogenèse chez les plantes à fleurs (Source: Pablo damiani2 via Wikimedia Commons)

Une autre caractéristique importante est que bien que la fertilité des gamètes puisse être très fréquemment affectée par des mutations génétiques, ces mutations sont rarement mortelles pour la progéniture.

Chez les plantes supérieures, les gamètes mâles et femelles sont respectivement le grain de pollen et l'ovule. L'ovule et le grain de pollen sont sessiles (immobiles) et se trouvent à l'intérieur de chacun de leurs gamétophytes correspondants (qui sont analogues aux gonades).

Gamétogenèse féminine

Chez les plantes à fleurs, les sites de production d'ovules sont appelés «mégasporanges» et se trouvent dans un ovaire qui contient un ou plusieurs ovules. Chaque ovule est composé d'un mégasporange appelé nucela et est entouré d'un ou plusieurs téguments.

Les téguments se réunissent à une extrémité pour former le micropyle, une ouverture à travers laquelle le tube pollinique du grain de pollen va pénétrer. Au sein des mégasporanges, une cellule connue sous le nom de «mégasporocyte» agit comme cellule mère du mégaspore (ovule).

Le mégasporocyte subit une méiose et forme quatre mégaspores haploïdes. Trois des mégaspores se désintègrent généralement et celui qui est le plus éloigné du micropyle survit et devient le mégagamétophyte.

Dans la plupart des angiospermes, le mégagamétophyte en développement produit huit noyaux. Quatre noyaux vont à une extrémité de l'œuf et les quatre autres vont à l'autre. Un noyau de chacune des extrémités migre vers le centre de l'ovule, on les appelle «noyaux polaires».

Les noyaux restants à chaque extrémité forment des cellules et l'une de ces cellules près du micropyle se développera en ovule mature.

Le mégagamétophyte mature est composé de 8 noyaux dans 7 cellules différentes. Ceci est également connu sous le nom de «sac embryonnaire», car l'embryon se développe à l'intérieur après la fécondation.

Gamétogenèse masculine

Des grains de pollen ou microgamétophytes sont produits et logés dans les étamines de la fleur. Chaque étamine a une anthère et chaque anthère a généralement quatre microsporanges, qui sont appelées sacs polliniques.

À l'intérieur de chaque sac pollinique se trouvent les cellules souches des microspores, c'est-à-dire des grains de pollen. Toutes les cellules souches subissent un processus méiotique et quatre microspores haploïdes sont produites à partir de chaque cellule souche.

Les microspores se développent et se transforment en un grain de pollen immature. Ces grains de pollen immatures ont une cellule d'où provient le "tube pollinique" et une cellule générative, qui produira deux spermatozoïdes.

Avant que le pollen ne soit libéré de l'anthère, il développe une enveloppe protectrice externe d'une protéine appelée exin et une enveloppe protectrice interne d'une autre protéine, l'intin. De nombreuses espèces de plantes peuvent être identifiées grâce au motif qui se développe sur la couverture intérieure des grains de pollen.

Le développement final du grain de pollen se produit avec la «germination» du tube pollinique, cela ne se produit qu'après que le grain de pollen se soit déposé sur le stigmate de la fleur qui pollinisera par la suite.

Références

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