QU'EST-CE QUE LA MÉGASPOROGENÈSE? - LA BIOLOGIE - 2025

La mégasporogenèse est un processus de reproduction sexuée chez les angiospermes et les gymnospermes dans lequel se forment des mégasporas. Ce processus implique des divisions cellulaires réductrices (méiotiques) où le tissu ovarien et les cellules souches de la plante donnent naissance à des sacs embryonnaires ou également appelés gamétophytes femelles.

Le processus de formation des spores est essentiel à la reproduction sexuée des plantes. L'étude de ce processus et d'autres types de processus embryologiques permet de connaître les aspects évolutifs et taxonomiques des plantes supérieures.

Développement du gamétophyte femelle et de l'embryon dans la plante herbacée Arabidopsis sp. Tiré et édité de Double_fertilization_in_arabidopsis.jpg: * Female_gametophytic_and_early_zygotic_mutant_phenotypes_highlight_the_essential_role_of_corresponding_genes_for_reproductive_development.jpg: Johnston et al.derivativeKet

La connaissance du processus de mégasporogenèse est utilisée pour comprendre la reproduction et réaliser une amélioration génétique de nombreuses plantes présentant un intérêt commercial élevé, afin d'obtenir des cycles de plantation réussis.

Description du processus

Dans les angiospermes

Les angiospermes sont le groupe d'organismes avec la plus grande extension et diversité parmi les plantes. Ils se caractérisent principalement par la production de fleurs et de fruits avec des graines, ont une grande plasticité de formes et se sont adaptés pour vivre presque partout sur la planète.

D'un point de vue phylogénétique, ce groupe de plantes est monophylétique, ce qui indique que toutes les espèces ont un ancêtre commun et donc leur classification est naturelle.

Dans ce groupe de plantes, la mégasporogenèse commence dans le tissu ovarien. La cellule mère des mégaspores, à travers deux processus de division méiotique (I et II), formera quatre noyaux ou mégaspores haploïdes (avec la moitié de la charge génétique).

De ces quatre mégaspores, les trois plus grandes ou les plus élevées dégénéreront ou subiront la mort cellulaire, tandis que la plus petite ou la plus basse deviendra une mégaspore fonctionnelle.

Le mégaspore fonctionnel donnera naissance au sac embryonnaire ou mégagamétophyte (gamète femelle). Pour former le sac embryonnaire, trois divisions mitotiques supplémentaires doivent se produire, qui formeront huit noyaux, donnant naissance au sac embryonnaire.

Dans ce groupe de plantes, au moins trois modèles de mégasporogenèse sont connus:

Polygone ou monosporique

Cela se produit dans la plupart des plantes d'angiospermes. Dans ce processus ou modèle, une plaque de cellules est formée après la division cellulaire méiotique I et II, donnant naissance à quatre mégaspores avec un seul noyau chacune (non nucléées), dont trois dégénéreront comme indiqué dans le processus général précédent, où se forme le sac embryonnaire.

Alisma ou bisporique

Dans ce modèle, une plaque cellulaire est formée après la division cellulaire méiotique I, mais pas après la méiose II, donnant naissance à deux mégaspores binucléées (deux noyaux chacun), dans lesquelles un seul subit la mort cellulaire et l'autre donnera naissance au sac embryonnaire.

Druse ou tétrasporique

Dans ce modèle, une plaque cellulaire ne se forme pas après les divisions cellulaires méiotiques I et II, ce qui donne lieu à un mégaspore à quatre noyaux (tétranucléé).

Dans les gymnospermes

Les gymnospermes sont des plantes à longue durée de vie, capables d'atteindre de grandes tailles. Ils se caractérisent par la présentation de fleurs très petites et peu voyantes, ils ne présentent pas de fruits et leurs graines sont nues. Les pins et les sapins, par exemple, sont des plantes gymnospermes.

Ce groupe de plantes est phylogénétiquement considéré comme polyphylétique, c'est-à-dire que les espèces qui le composent ne descendent pas du même ancêtre commun. C'est donc un groupe contre nature.

La mégasporogenèse dans ce type de plantes commence également, comme dans les angiospermes, avec une cellule mère des mégaspores, qui, par des processus de division cellulaire méiotique, produit quatre cellules haploïdes (mégaspores) de manière linéaire.

Parmi les quatre mégaspores formées, une seule sera fonctionnelle et formera le gamétophyte femelle (sac embryonnaire); Ce gamétophyte femelle est constitué d'un tissu dans lequel se sont formées 2 ou 3 structures appelées archégones (selon l'espèce), typiques de certains gymnospermes comme les pins.

Dans ces archégones, une autre division mitotique se produira pour former un ovule volumineux pour chaque archégonie. Cette dernière étape variera selon les espèces de gymnospermes. Les archégones laissent des ouvertures ou des trous par lesquels le gamétophyte mâle pénètre.

Dans ces plantes, ce processus peut prendre plusieurs mois, tandis que dans les angiospermes, en revanche, cela ne peut prendre que des heures ou des jours.

Applications de recherche

Taxonomie et systématique

Les études embryologiques axées sur la systématique et la taxonomie, cherchent à résoudre les relations phylogénétiques entre différents groupes d'organismes et adaptent, si le cas le justifie, leur classification taxonomique.

Chez les plantes et les animaux, ces études ont aidé à résoudre les hiérarchies taxonomiques dans les taxons supérieurs tels que les classes, les ordres ou les familles. Les études d'embryologie évolutive chez les plantes au niveau des espèces sont relativement rares, bien qu'elles aient gagné en force au cours des dernières décennies.

Les études sur la mégasporogenèse ont été très utiles pour différencier les groupes taxonomiques à travers le monde; par exemple, des études sur des plantes ornementales des genres Crinum, Haemanthus et Hymenocallis.

agriculture

De nombreuses études ont été menées en embryologie, en particulier la gamétogenèse de plantes d'intérêt commercial, telles que le riz, la pomme de terre, le maïs, le blé, le soja, entre autres.

Ces études ont permis de déterminer les conditions idéales pour renouveler les cultures et connaître avec plus de certitude les temps de synchronisation entre gamètes, fécondation et développement de l'embryon, améliorant ainsi les connaissances et la technologie applicables aux différentes cultures.

Cycle de vie d'une plante d'angiospermes. Tiré et édité de: LadyofHats Mariana Ruiz. Traduit par Chabacano.

La génétique

Les tentatives d'amélioration génétique des plantes aboutissent souvent à leur stérilité. Les études de mégasporogenèse et d'autres analyses embryologiques cherchent à révéler ce qui se passe dans le processus de reproduction et quelle est la raison pour laquelle les embryons ne sont pas viables.

Par exemple, une étude publiée par la FAO en 1985 a montré que certains clones de pomme de terre étaient stériles et l'analyse de la microsporogenèse et de la mégasporogenèse a permis de conclure que le tepetum et l'endothélium avaient perdu leur activité fonctionnelle ou physiologique.

Le tapetum est un tissu chargé d'apporter des nutriments aux microspores au cours de leur développement. En raison de cette perte d'activité, le processus de fourniture de nutriments au pollen et au gamétophyte femelle a échoué. En conséquence, la stérilité s'est produite à la fois dans les phases féminine et masculine.

Références

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