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

La plasmogamie est une étape de la reproduction sexuée au cours de laquelle la fusion des cytoplasmes des gamètes ou des cellules sexuelles se produit sans fusion de leurs noyaux. La plasmogamie est courante chez les champignons, étant la première étape de leur reproduction sexuée. Il peut également se produire dans des cellules végétales et animales qui ont été fusionnées et cultivées.

Les gamètes sont des cellules spéciales, différenciées des autres cellules d'un organisme, en raison de leur morphologie et de la fonction de reproduction qu'elles remplissent. Dans certains cas, le processus de plasmogamie ne se produit pas entre des gamètes différenciés mais entre des cellules somatiques indifférenciées (plasmogamie de type somatogamie).

Figure 1. Différents stades de développement du gamétange femelle (Oogonio) de Saprolegnia sp. (Oomycota). A: oogonium immature, B: oogonium en développement; C: oogonium mature, D: œufs. Source: Jon Houseman

Après une période de croissance intensive, les champignons entrent dans une phase de reproduction, formant et libérant un grand nombre de spores. Les spores sont généralement unicellulaires et sont produites par fragmentation du mycélium ou au sein de structures spécialisées telles que les sporanges, les sporophores ou les gamétanges, entre autres.

Les spores peuvent être produites de manière asexuée ou indirecte lors de la reproduction sexuée. La reproduction sexuée chez les champignons, ainsi que dans d'autres organismes, implique la fusion de deux noyaux contenant les informations génétiques de chaque parent. Les noyaux se rencontrent physiquement lorsque deux cellules sexuelles ou gamètes s'unissent.

Étapes de la reproduction sexuée des champignons

La reproduction sexuée peut être définie comme un mécanisme qui renouvelle constamment la charge génétique des individus d'une espèce biologique. C'est une source importante de variabilité génétique, qui permet une plus grande capacité d'adaptation aux nouvelles conditions environnementales.

Le processus de reproduction sexuée des champignons a des caractéristiques uniques et particulières de ce royaume.

Dans d'autres organismes eucaryotes (avec des noyaux et des organites entourés de membranes), tels que les plantes, les animaux et les protistes (eucaryotes très simples, sans tissus différenciés), la division cellulaire implique la dissolution et la reconstruction de la membrane nucléaire.

Chez les champignons, la membrane nucléaire reste intacte tout au long du processus; chez certaines espèces, qui font exception, la membrane nucléaire se rompt mais seulement partiellement.

La reproduction sexuée des champignons se déroule en trois étapes: la plasmogamie, la caryogamie et la méiose. La durée de chaque événement ou stade de la reproduction sexuée varie et les intervalles entre ces événements sont également variables, selon le type d'organisme.

Chez les champignons primitifs moins évolués, la caryogamie survient presque immédiatement après la plasmogamie. En revanche, chez les champignons plus élevés et plus évolués, il existe un intervalle entre les deux stades.

Plasmogamie

La plasmogamie ou fusion cellulaire est la première étape de la reproduction sexuée chez les champignons, où deux gamètes qui sont des cellules haploïdes génétiquement différentes fusionnent, ce qui donne une cellule avec deux noyaux haploïdes. Dans la plasmogamie, seuls les cytoplasmes des deux gamètes haploïdes parentaux s'unissent.

Les cellules haploïdes contiennent un seul ensemble de chromosomes et sont représentées par: n. Les cellules diploïdes ont deux ensembles de chromosomes; sont symbolisés par: 2n.

Caryogamie

Dans l'étape suivante, appelée caryogamie, la fusion ou l'union des deux noyaux haploïdes des gamètes parentaux se produit, donnant naissance à une cellule avec un noyau diploïde.

Avec la fusion des noyaux, une nouvelle cellule appelée zygote est produite. Le noyau de ce zygote contient un nombre doublé de chromosomes (c'est-à-dire qu'il est diploïde ou 2n).

Méiose

La méiose est la dernière étape de la reproduction sexuée, où le nombre de chromosomes est à nouveau réduit de moitié. Dans la méiose, une cellule diploïde (2n) produit quatre cellules haploïdes (n).

Dans la méiose, des processus de recombinaison chromosomique se produisent également qui garantissent que la composition génétique (ou charge génétique) des nouvelles cellules est différente de celle des gamètes précurseurs de l'ensemble du processus.

Types de plasmogamie

Les champignons emploient une variété de méthodes pour joindre deux noyaux haploïdes de cellules compatibles, c'est-à-dire pour que la plasmogamie se produise.

La plasmogamie se produit plus fréquemment dans des cellules dont la morphologie ne diffère pas et dans ce cas, elle est appelée isogamie. Lorsque les cellules qui fusionnent leurs cytoplasmes sont de taille différente, la plasmogamie est appelée anisogamie.

Il existe 5 types principaux de plasmogamie qui sont les suivants: fusion gamète, copulation gamétangiale, fusion gamétangiale, spermatisation et somatogamie. Ces types de plasmogamie sont décrits ci-dessous.

Fusion de gamètes

Certains champignons produisent des cellules sexuelles spécialisées (gamètes) qui sont libérées par des organes sexuels appelés gamétanges, comme nous l'avons vu précédemment.

La fusion des gamètes unicellulaires se produit dans le cas où les deux ou au moins l'un d'entre eux est mobile. La mobilité des spores dépend de leur présence de flagelles qui leur permettent de se propulser pour nager, auquel cas elles sont appelées zoospores. Généralement, les deux gamètes qui fusionnent sont de la même taille et sont appelés zoospores isogamiques.

Il peut arriver qu'un gamète soit plus gros que l'autre (gamètes anisogamiques). Dans le genre Monoblepharis de la phylla Chytridiomycota, les gamètes mâles mobiles sont libérés par le gamétangium mâle ou anthéridium.

Plus tard, les gamètes mâles pénètrent dans un gamétange femelle (appelé oogonium) et fécondent les grands gamètes femelles immobiles (appelés oosphères).

Copulation gamétangiale

Chez d'autres champignons, deux gamétanges entrent en contact et le noyau passe du gamétange mâle au gamétange femelle. Dans ce cas, les gamétanges servent de gamètes.

Ce type de plasmogamie se produit dans les organismes du groupe Oomycota, dans lesquels les petits gamétanges mâles (anthéridies) produisent des tubes de fécondation qui se développent, se ramifient, puis fusionnent avec le gamétange femelle plus grand (oogonium).

Les tubes de fertilisation permettent aux noyaux des gamètes mâles de passer à travers une fine broche pénétrante et de fusionner avec les gamètes femelles (oosphères).

Figure 2. Moisissure aquatique du groupe Oomycota poussant sur des larves mortes. Cette moisissure présente une plasmogamie de type copulation gamétangiale. Source: TheAlphaWolf

Fusion de gamétanges

Dans ce type de plasmogamie, les gamétanges fusionnent et unissent leurs noyaux. Par exemple, les spores des champignons du groupe Zigomycota sont morphologiquement identiques, se développent ensemble et forment des gamétanges différenciées qui fusionnent pour former un zygote ou un œuf. Ce zygote se transforme plus tard en une zygospore à paroi épaisse.

Figure 3. Zygosporange mature d'un champignon du groupe Zigomycota. Source: Jon Houseman

Spermatisation

La spermatisation consiste en la fusion de cellules mononucléées (avec un seul noyau), non mobiles (sans flagelle), avec un gamétange femelle.

Somatogamie

Certains champignons plus évolués ne produisent pas de gamétanges. Dans ces cas, les hyphes somatiques végétatifs qui forment le corps du champignon acquièrent une fonction sexuelle, entrent en contact, fusionnent et échangent leurs noyaux les uns avec les autres.

Ce type de plasmogamie se produit avec la fusion de structures végétatives non sexuelles, telles que les hyphes et les cellules de levure.

Avantages et inconvénients de la reproduction sexuée

La reproduction de type sexuel présente certains inconvénients par rapport à la reproduction de type asexué. Ces inconvénients comprennent une augmentation de la dépense énergétique pour la rencontre des gamètes, une reproduction plus lente et moins de progéniture en conséquence.

D'autre part, la reproduction sexuée a l'avantage de produire une variation génétique entre les individus. Dans ce type de reproduction, la charge génétique des descendants provient des gènes des deux parents, et n'est pas identique à celle de l'un ou l'autre.

Plus la variabilité génétique d'une population est grande, plus sa vitesse d'évolution est grande. Les populations à forte variabilité génétique ont des mécanismes de réponse différents aux changements de leur environnement, car elles peuvent produire des individus dotés de capacités adaptatives supérieures.

Références

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