Biologie de la reproduction

LSV1 – Semestre 2 – Biologie de la reproduction et du développement - 1
BIOLOGIE DE LA REPRODUCTION ET DU
DEVELOPPEMENT ANIMAL
BIOLOGIE DE LA REPRODUCTION
6 séances de cours, englobant biologie de la reproduction et développement post-embryonnaire.
http://www.unice.fr/PATMP
UNE CARACTERISTIQUE FONDAMENTALE DU VIVANT : SE REPRODUIRE
SE REPRODUIRE, UNE NECESSITE DE LA VIE
Se reproduire signifie « copier » ou « répéter », représenter exactement. Cela sous entend que le but de la
reproduction est de produire un individu le plus ressemblant possible aux parents, l’idéal semblant être la copie
conforme.
La reproduction est une caractéristique intrinsèque du vivant. S’il n’y a pas reproduction, les espèces
s’éteignent indéniablement. Dans les conditions de vie adéquates, le but du jeu sera donc de perpétuer
l’espèce. Le second but est la propagation au-delà et la conquête du plus d’espaces possibles. C’est donc un
prolongement dans le temps et dans l’espace des individus d’une même espèce. Cela permet éventuellement
la conquête de milieux aux meilleures conditions de vie pour l’espèce.
Le descendent sera selon cette définition semblable aux parents, mais d’un point de vue évolutif, la
descendance « copie conforme » n’est pas intéressante : en effet, l’individu sera adapté aux conditions
contemporaines à sa naissance, mais ces conditions sont amenées à changer dans le temps. Il faut donc que la
reproduction amène des variations génétiques et ainsi une certaine plasticité pour permettre sa propre survie,
et en globalité celle de l’espèce dans l’optique des futurs changements.
On observe qu’une reproduction conforme est synonyme d’une reproduction clonale. Dans ce cas là, on
n’observe qu’une simple réplication d’ADN permettant le passage de l’appareillage génétique de la cellule
mère à la cellule fille. Ce procédé a lieu au cours de la mitose. Dans ce type de reproduction, un individu va
donner naissance à deux individus identiques à l’individu initial. Cette reproduction cellulaire a lieu notamment
lors de la réparation de lésions tissulaires, par exemple dans le foie, mais également lors de la reproduction
bactérienne. C’est donc la reproduction la plus simple, et la moins intéressante du point de vue évolutif.
REPRODUCTION ET SEXUALITE
EXPERIENCES DE LEDERBERG ET TATUM (1946)
L’avènement de la reproduction avec sexualité amènera un partage du patrimoine génétique.
Des expériences menées sur deux différentes souches de bactéries Escherichia Coli ont montré que celles-ci ne
peuvent pas se développer dans certaines conditions correspondant à des milieux ne comprenant pas certains
composés chimiques qu’elles ne peuvent pas synthétiser. Ces composés ne sont pas les mêmes sur les deux

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souches : la première souche est capable de la synthèse de thréonine, leucine et thiamine, mais pas de la
méthionine ni de la biotine. La seconde souche procède exactement de façon inverse. Dans cette expérience,
chaque souche nécessite qu’on lui apporte les composés qu’elle n’est pas capable de synthétiser.
On a remarqué que les deux souches mises en contact dans la
boîte de culture se sont développé toutes deux, sans apports
supplémentaires. Chacune apporte donc la capacité de
synthèse à l’autre. Il y a donc eu « entraide », et échange. En
observant les gènes nécessaires à la synthèse des composés,
les chercheurs se sont aperçus que ces bactéries ont
littéralement acquis les gènes nécessaires à la synthèse. Il s’est
passé une recombinaison génétique dans les deux sens, c’est
la conjugaison.
Au niveau de l’individu, deux individus A1+A2 ont donc été
modifiés en A1’ et A2’’ : ils ont légèrement modifié leur
génome. Physiquement, ces bactéries s’accolent les unes aux autres, et échangent des fragments d’ADN
qu’elles intègrent à leur génome. Elles deviennent donc différentes de leurs souches.
On remarque que l’on n’a pas effectué de reproduction : la sexualité au sens défini précédemment a eu lieu
sans reproduction. On parle d’acte sexuel rudimentaire. C’est une façon de modifier le patrimoine génétique
sans donner naissance à de nouveaux individus.
EST-CE QUE LA SEXUALITE EXISTE CHEZ LES EUCARYOTES ?
Les expériences ont été reproduites chez la paramécie, où
l’on a remarqué des résultats identiques :
La paramécie est un gros protiste ayant une différenciation
morphologique poussée, c’est une cellule possédant deux
noyaux, qui se reproduit par mitose. Régulièrement, deux
paramécies s’accolent, mettent en commun leur
cytoplasme pour échanger des informations, et, au final
pour faire de la conjugaison et ainsi échanger des
fragments d’ADN. L’organisme est ici plus élaboré, mais le
phénomène existe également.
Lors de la conjugaison des paramécies, l’un des noyaux diploïdes disparait, et le second subit trois divisions :
une méiose amenant à la formation de quatre noyaux haploïdes, une mitose qui donnera au total huit noyaux
haploïdes répartis, dont trois dégénèrent dans chaque pseudo-paramécie. Le noyau restant subit une mitose
pour donner 2 noyaux haploïdes, dont un mobile qui sera échangé. Les deux noyaux haploïdes fusionneront

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pour redonner un noyau diploïde, en fin de conjugaison. C’est une sexualité sans reproduction. La sexualité
sans reproduction existe donc bien chez les eucaryotes.
L’INTERVENTION DES MALES ET FEMELLES : UNE AFFAIRE DE GAMETES
Les gamètes sont des cellules spécialisées dans la reproduction. Dès que leur présence est effective, il convient
de parler de « mâles » et « femelles ». Il faudra cependant que ces gamètes soient différents. Il existe deux
catégories de gamètes :
• des gamètes identiques, au moins en aspect : on parle d’isogamie
• des gamètes différents, avec des variations de taille : c’est l’anisogamie. On considère donc qu’on a
affaire à l’intervention de deux sexes différents. Certaines gamètes sont donc femelles, d’autres
mâles.
ISOGAMIE
REPRODUCTION SEXUEE
Si l’on a affaire à une isogamie, on parlera d’isogamètes. Les individus produisent des gamètes ayant de très
légères différences, ce qui définira leur genre + ou -. Si deux gamètes + et – se rencontrent, il y a fécondation, le
zygote contient l’information pour + et -, et la cellule donnée aboutira a un protiste, un individu capable de
produire par méiose une colonie + et -. On est dans un cas de reproduction sexuée.
AUTOGAMIE
Certains protistes sont plus complexes qui, dans le cycle, l’individu vont former deux gamètes distincts par
méiose, qui vont eux-mêmes fusionner de façon à reformer une cellule classique redonnant un individu.
L’autogamie est visiblement un essai de l’évolution, et il n’y a, à priori, pas d’intérêt évolutif.

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ANISOGAMIE
En étudiant le protiste Plasmodium falciparum, agent
du paludisme, on remarque plusieurs
points intéressants:
• le noyau du protiste mâle subira des
divisions ayant pour but d’en augmenter le nombre,
puis son cytoplasme se scindera de façon à fabriquer
des gamètes, de 6 à 8 par individu, incluant les
noyaux ainsi formés. De cette façon, chaque gamète
sera 6 à 8 fois plus petit que la taille initiale du
protiste.
• le protiste femelle se transforme
entièrement en un seul gamète, qui sera donc
volumineux.
A partir des gamètes formés, on est témoins d’une
fécondation classique incluant une fusion
cytoplasmique et nucléaire, et réobtention d’un
individu ayant une partie du patrimoine génétique
des deux parents.
On parle d’anisogamie quand la taille des gamètes
diffère selon ce qui sera désormais défini comme les genres mâle et femelle. Il y a donc anisogamie chez ce
protiste, qui représente le premier exemple d’invention des genres par la création de gamètes inégaux.
Par convention, et de manière générale, le sexe mâle d’un individu est défini par la production de gamètes plus
petits, les spermatozoïdes. De même, le genre femelle sera caractérisé par des gamètes plus gros, les
ovocytes. Le spermatozoïde contiendra uniquement de l’ADN, alors que l’ovocyte devra accumuler un certain
nombre de substances de réserves pour pouvoir assurer un début de développement correct du zygote, d’où
leurs tailles respectives.
A titre d’exception, le plus gros spermatozoïde produit mesure 58mm et est produit par Drosophila bifurca. En
comparaison, un spermatozoïde humain mesure 60µm.

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LA SEXUALITE CHEZ LES METAZOAIRES
Contrairement aux bactéries et protistes, la sexualité chez les métazoaires s’accompagne forcément de
reproduction. On aura donc A1+A2->A1+A2+A’ avec un matériel génétique A’ s’il y a eu brassage génétique. On
parlera de reproduction sexuée.
Pour maintenir un nombre constant de chromosomes, il faut évidemment que les gamètes soient haploïdes.
C’est la méiose qui permet la réduction de la ploïdie nécessaire. Elle permet également la recombinaison
génétique par crossing-over, ainsi que la ségrégation indépendante des chromosomes dans les cellules filles.
On note que la reproduction avec sexualité implique la mort d’assemblages génétiques, et parallèlement, on
considère que l’on possède des types cellulaires potentiellement immortels : les cellules germinales et les
gamètes. A partir d’eux, on crée un individu, qui lui-même produira des gamètes, produisant des individus,
et ainsi de suite. Tant qu’il y aura reproduction sexuée, le patrimoine génétique des gamètes sera, du moins
en partie, conservé. De même, tant qu’un clone de mitose continue de se reproduire, on immortalise un
patrimoine génétique tout entier, aux mutations près. Un individu pluricellulaire pratiquant la reproduction
asexuée peut former une colonie ayant des patrimoines génétiques identiques malgré la mort d’individus. La
population entière sera donc globalement immortelle.
La fécondation restaure généralement la diploïdie d’un organisme. Le modèle le plus courant est :
1. méiose d’un ou d’une partie d’un organisme amenant à la production de gamètes (2n->n)
2. fécondation (n->2n)
3. production de l’individu diploïde (2n)
La méiose n’intervient pas toujours au même endroit dans le cycle de vie, il existe donc trois différents types de
cycles en fonction des modifications ploïdiques.
CYCLE HAPLOPHASIQUE, OU HAPLOBIONTIQUE
La méiose est zygotique, le cycle est majoritairement haploïde. La
vie diploïde existera de la fécondation à la méiose, le laps de
temps est court. Dès la fécondation, la ploïdie est donc réduite
par une méiose, et à l’état adulte, les individus seront haploïdes.
Existe principalement chez les champignons et les algues. Les
adultes haploïdes se nourrissent d’eux mêmes, et sont appelés
trophontes.
CYCLE HAPLODIPLOPHASIQUE, OU
HAPLODIPLOBIONTIQUE
La méiose interviendra sur les individus, permettant la
production des intermédiaires à la production de gamètes.
L’organisme passe ainsi autant de temps en phase haploïde que
diploïde. Il y a néanmoins quelques préférences : certaines
mousses et les algues vertes spirogyres auront une haplophase
légèrement dominante, et certains types de fougères auront une
diplophase légèrement dominante.