Biologie de la reproduction, Oviparité, Viviparité

Biologie de la reproduction
I] Une caractéristique fondamentale du vivant : se reproduire
1) La reproduction, une nécessité de la Vie
Reproduire c'est recopier, représenter exactement, dans un milieu adéquat, pour perpétuer l'espèce. Le descendant ressemble
suffisamment au parents pour faire partie de la même espèce, même si de temps en temps, la reproduction n'est pas copie
conforme, donc possibilité d'évolution. La reproduction a aussi un but de conquête du territoire.
Cas de la reproduction clonale : les descendants sont strictement identiques à la cellule mère.
AAA
(la mitose
bactérienne par exemple)
2) La reproduction et la sexualité
On dit qu'il y a sexualité lorsqu'il y a échange de matériel génétique.
Expérience de Lederberg et Tatum : complémentation de souches d'Escherichia coli par accolement et recombinaison.
Le cas des Paramécies (cellule à 2 noyaux) qui s'échangent un noyaux en s'accolant, puis se séparent. Il y a sexualité sans
reproduction, chaque paramécie acquiert des caractéristiques de l'autre
La fabrication de gamètes arrive avec des protistes, soit isogamie si les gamètes sont identiques, soit anisogamie si on peut
différencier deux types de gamètes.
Isogame : union des deux gamètes (notées +
ou -). Dans certains rares cas, il peut y avoir
auto-fécondation dans le cas ou un individus
peut faire les deux gamètes : c'est
l'autogamie
Anisogame : Chez certains protistes, le mâle
se divise et se fragmente pour donner 6 à 8
gamètes mâles, et la femelle se transforme
directement en gamète.
Généralement : le sexe mâle est caractérisé
par la présence de spermatozoïdes petit, et le
sexe femelle par de gros gamètes.
3) La reproduction chez les métazoaires
Chez les métazoaires, la sexualité s'accompagne forcément de reproduction., nécessitant l'intervention de gamètes. Pour
maintenir constant le nombre de chromosomes de l'individu, il faut que les gamètes ne possèdent que la moitié du patrimoine
génétique, d'où la méiose. Là où la méiose réduit la ploïdie, la fécondation la rétablit.
Selon le moment d'intervention de la méiose, on a différents types de cycle :
•Haplophasique = Haplobiontique : cycle majoritairement haploïde, avec méiose après la
fécondation
•Cycle Haplodiplophasique = haplodiplobiontique : Méiose intermédiaire, le cycle est
autant haploïde que diploïde.

•Cycle diplophasique = diplobiontique : La méiose intervient seulement pour la
formation des gamètes, et le cycle est majoritairement diploïde. C'est le cas majoritaire
chez les métazoaires.
Cependant, certains métazoaires peuvent se reproduire sans sexualité (hydre, ou bouturage par
exemple). C'est de la reproduction asexuée.
Ainsi, la reproduction n'est pas forcément associé à de la sexualité, et donc pas forcément avec échange de matériel génétique.
On parle de reproduction clonale lorsqu'elle est asexuée.
II] La diversité des modes de reproduction sexuée
•Gonochorisme : gamètes mâles et femelles produits par des individus différents
•Hermaphrodisme : Les individus peuvent produire les deux types de gamètes
1) Le gonochorisme
La détermination du sexe se fait au niveau génétique et phénotypique.
a) Le sexe génétique
Du point de vu génétique, le sexe est déterminé par la paire d'hétérochromosomes. Les mâles sont dits hétérogamétiques, et
les femelles homogamétiques. Dans certains cas, les mâles n'ont qu'un chromosome sexuel (sont dits X0) et la femelle est
homogamétique . On parle de système XX XY, ou XO/XX
Chez certains animaux la femelle la femelle est hétérogamétiques, on parle de système ZZ,ZW (la femelle peut être Z0).
b) Le sexe phénotypique
Le sexe génital dépend de l'expression des gènes. Chez l'homme, le gène SRY, porté sur le bras court du chromosome
Y, détermine un sexe masculin, alors que l'absence de ce gène induit le sexe féminin.
c) Influence du milieu externe
Exemple des Bonellie : si les larves indifférenciées tombent au fond de l'eau, elles deviennent femmes, et si elles se fixent sur
une autre femelle, elles deviennent mâle, et servent seulement à la reproduction.
Amphibiens et reptiles : la température d'incubation des œufs influence le sexe des des individus.
d) Le dimorphisme sexuel
Chez certaines espèces, les deux sexes sont différent du niveau phénotypiques :
Différence de taille (souvent, le femelle est la plus grosse), de couleurs (mâle plus colorés
pour attirer la femelle, et les prédateur pour protéger les femelles et descendances , organes
[ailes, organes de séduction], capacité à émettre des phéromones...), alors que d'autres espèces
nécessitent d'être disséquées pour observer les gonades.
Le dimorphisme est un signal dans un premier temps de reconnaissance d'espèces, et des
sexes ensuite.
e) Aptitude à la sexualité
C'est la puberté, moment à partir duquel l'appareil reproducteur devient apte à la reproduction à l'âge adulte. Après la puberté,
l'énergie sera utilisé pour la reproduction (la castration engendre ainsi la création de graisses chez les animaux...)
Rem : Adulte peut se reproduire une fois et mourir (sémelparité), ou plusieurs fois de façon cyclique (itéroparité)

Chez l'Homme, la puberté vient à 11 ans (à + ou – 2 ans) pour la fille et 13 (à + ou – 2 ans) chez les garçons. Cette puberté est
associée à une forte augmentation de taille. Elle est associée au développement d'autres caractères sexuels secondaires
Certaines aptitudes à la reproduction ne riment pas avec puberté, c'est la néoténie : formes larvaires aptes à se reproduire (vers
parasites, insectes, urodèles...). Chez les termites par exemple, les larves prévue pour être ouvrier ou soldat, peuvent, en cas
d'urgence (mort d'un des reproducteur de la colonie), faire une mue de néotonique pour devenir apte à la reproduction.
Cette néoténie peut être obligatoire (reste forcément bloqué à l'état larvaire pour se reproduire), ou facultative (reproduction
possible en restant à l'état larvaire, mais pas obligatoire pour la reproduction).
2) L'hermaphrodisme
a) Hermaphrodisme simultanée
La maturation des deux types de gamètes se font de façon simultanée. Si elle se fait dans :
•Même gonades : ovotestis (coquille saint jacques)
•Gonades différentes (verre de terre : ovaire et testicules dans des segments différents)
Cependant la fécondation est croisée : allofécondation qui permet donc la diversité (sauf quelques exceptions chez certains
vers parasites). On peut distinguer plusieurs cas :
•Lors de parades, les individus peuvent jouer successivement de rôle de mâles ou femelle (juste qu'à 8 fois en une
heure).
•Accouplement réciproque : ils sont lors de l'accouplement mâle et femelle (escargot)
•Maturation successive : au cours de la vie, il passe de l'un à l'autre dans une phase de virage sexuel. (Protérandrie =
d'abord mâle, Protérogynie = d'abord femelle). Le virage peut être dépendant de la taille, de l'âge, facteur social. Et il
n'y a qu'un seul virage sexuel possible pendant la vie.
3) Période de reproduction
Nombreux animaux n'ont qu'une période de fécondité par an. Les mammifères sauvage se reproduisent pendant la période de
chaleur ou de rut, ces périodes correspondent aux période de naissance favorable (pour la saison).
Pour les milieux marins, les invertébrés émettent leur gamète dans le milieu (méthode ancestrale) On parle de stratégie de
type « r » (bcp de gamètes émises dont on ne s'occupe pas). Chez les vertébrés, le système n'est pas le même, on parle plutôt
de stratégie « K » ou on prend soin de la descendance, et délaisse les faibles. Certains cycles sont synchronisés par les marées,
les températures, phéromones émises par l'autre sexe, les cycles lunaires...
Cas particulier des chauves-souris : Accouplement à l'automne et naissance au printemps. Pendant l'hiver, les spermatozoïdes
sont gardés dans les voies génitales de la femelle.
Dans certains cas, pour les organismes solitaires, les deux sexes se rencontrent seulement pendant pendant la période de
reproduction, pour une ou plusieurs fécondation (femelle coucou fécondé par plusieurs mâles).
Les organismes dits grégaires vivent en :
•Monogamie permanent (souvent lié au territoire) formé pendant la période de reproduction.
•Monogamie durant plusieurs saisons (voire à vie), et même des cas de célibats à la mort du partenaire.
•Polygamie, animaux vivant en groupe (au moins temporairement hiérarchises) se reproduisant plusieurs fois. On parle
de polygynie dans le cas de mâle dominant (les autres mâles n'ont pas le droit à la reproduction)
On parle de polyandrie : la femelle gagne le droit de s'accoupler.
4) Organes reproducteurs
Si la fécondation n'est pas externe, elle est forcément interne, et se fait généralement dans le corps de la femelle, au niveau du
cloaque, soit dans le vagin.
•Direct : le mâle dépose ses gamètes directement dans la femelle à l'aide d'organes (pénis, fécondation traumatique,
pattes-mâchoires ou pédipales ([introduit la patte mâchoire enduite de sperme dans le vagin], tentacule copulateur
[bras hectocotyle])
•Indirect : le mâle dépose le spermatophore (paquet de sperme), et la femelle l'introduit dans son cloaque.
•Oiseau : pas d'organes, mais avec accolement des cloaques.

Fécondation interne et pénis :
•Mammifères : pénis érectile
•Reptiles : hémipénis dévaginable (ci-contre)
•Sélaciens : ptérygopodes (canal spermatique dans une sorte de nageoire)
•Hippocampe : Pseudo-pénis (femelle dépose ses œufs dans une poche du corps du mâle)
Comme la fécondation est interne, elle est assez sûre, donc souvent associé à relativement peu de descendants protégés, on
parle donc de stratégie de type K.
III] Reproduction uniparentale et reproduction asexuée
1) Parthénogenèse
Un seul parent, où le descendant est obtenu par le développement d'un seul gamète. Dans certains rares cas, développement
d'ovule après activation par spermatozoïdes, mais il n'y a pas de fécondation. Il y a trois types de parthénogenèse :
•Arrhénotoques : ne produit que des mâles
•Thélytoques : ne produit que des femelles
•Deutérotoque : les deux sexes
La parthénogenèse peut se produire obligatoirement à chaque cycle : Cyclique, ou n'être utilisée que pour produire un sexe :
Facultative.
Facultative abeilles (XX/XO) : une femelle féconde (reine), des mâles (XO faux-
bourdons), des ouvrières femelles (XX) stériles. Les mâle apparaissent à une saison
particulière. Lors de parades nuptiales, la reine récupère les spermatozoïdes des mâles
dans les spermathèques, pour féconder plus tard. Quand il y a fécondation, on a une
femelle, sinon parthénogenèse et on obtient un mâle haploïde. Les facteurs d'ouverture du
sphincter peut être climatique, social... Lorsque la reine a épuisés ses réserves de
spermatozoïdes, elle ne produit que des mâles.
Production de gamètes chez les abeilles :
Ovogenèse : Méiose classique
Spermatogenèse : La première division est anormale : le globule polaire émis est anucléé. La seconde division se fait
normalement
Cyclique pucerons (XX/XO) : Par parthénogenèse thélytoque,
une femelle fait des femelles, et ainsi de suite. La dernière
génération fera une parthénogenèse deutérotoque qui en
s'accouplant donnent un œuf résistant à l'hiver. Le cycle de vie
d'un puceron inclus donc trois types de reproduction.
Au printemps, l'œuf d'hiver éclot, donne des femelles fondatrice
virginipare (produit des vierges) qui peuvent également se
reproduire par parthénogenèse thélytoque (jusqu'à 50
descendants). Quand la population devient trop importante, des
femelles ailées apparaissent et vont migrer sur une nouvelle
plante hôte. Par parthénogenèse deutérotoque, on obtient des
mâles qui vont s'accoupler pour donner l'œuf d'hiver.
L'alternance parthénogenèse/reproduction sexuée s'appelle
l'hétérogonie.
Production de gamètes chez les pucerons :
•Thélytoque :
Pas de division réductionnelle.
2A /XX 2A/XX

•Deutérotoque
La division réductionnelle supprime un
hétérozome. Lors de la réplication, les
chromosomes X s'accolent sans se
répliquer, et la division réductionnelle
est asymétrique. Chaque femelle fait
un type de gamètes différents
2A /XX 2A /XO ou 2A/XX
•Reproduction sexuée
100% des œufs donnent des femelles. Le mâle
produit les gamètes normalement, mais le
gamète ne possédant pas de chromosome sexuel
dégénère, et n'est donc pas capable de féconder.
Conclusion
La parthénogenèse de rapproche de la reproduction asexuée, mais en même temps se rapproche de la reproduction sexuée, dont
on suppose qu'elle dérive (cellules germinales et embryogenèse). Le problème se situe au niveau de la régulation de la ploïdie,
d'où les divers mécanismes vu précédemment.
On peut également citer l'endomitose, qui consiste en un doublement du nombre de chromosome avec (ou après) la méiose
ainsi que la fusion de cellules.
L'intérêt évolutif est de pouvoir favoriser une super multiplication et la colonisation de la population rapidement adapté à un
milieu stable, et de plus, la parthénogenèse est moins couteuse du point de vue énergétique que la reproduction sexuée. Mais la
meilleur performance associe les deux systèmes de reproduction, pour avoir à la fois l'adaptabilité et la reproduction de masse.
2) Reproduction asexuée
C'est une reproduction uniparentale où le descendant est un fragment pluricellulaire qui s'isole ou non de l'individu souche. On
retrouve la reproduction asexuée principalement chez les organisme primitifs. Elle peut se faire par bourgeonnement,
scissiparité ou reproduction végétative (comme plante = bouturage)
a) Reproduction par fragmentation
Chez les organismes coloniaux, la séparation non contrôlé par la colonie (orage,
gros courant...) produit une colonie fille. On la retrouve chez les spongiaires et les
cnidaires.
b) La scissiparité
Séparer un organisme en haut moins deux parties (zoïde + souche), donne des fragments incomplets qui nécessitent une
régénération qui peut se faire avant (paratomie) ou après (architomie) ou après séparation du zoïde.
Paratomie : l'organisme se multiplie avant de se séparer. On a donc deux individus accrochés, qui vont se séparer pour donner
des individus fiables
Architomie : après séparation, les individus régénèrent leur partie manquante
Exemple de diatomée : Architonie, elle régénère une partie de sa coque après division, or, celle-ce est
comme un couvercle, donc une partie plus petite que l'autre. Ainsi, au bout d'un certain temps, comme un
des deux individus fils prend toujours la petite coque, et donc réduirait au fil des génération. Pour pallier
ce problème, quand la taille devient trop faible, ils se reproduisent par reproduction sexuée.