Reproduction dans le règne animal - Définition

La reproduction sexuée

Définition

La reproduction sexuée implique la fusion des gamètes, donc la production de cellules germinales donnant des cellules haploïdes sexuées par l'intermédiaire du processus homogène appelé la gamétogénèse : les cellules d'un être se divisent en deux, chaque nouvelle cellule n'emportant qu'une moitié des chromosomes (méiose). Ces cellules ayant la moitié du patrimoine génétique sont appelées gamètes ; dans le cas des humains, il s'agit des spermatozoïdes chez l'homme et des ovules chez la femme.

Pour certains êtres, la fabrication de gamètes (gamétogénèse) a lieu dans des organes appelés gonades ; chez les humains, les gonades sont les testicules chez l'homme et les ovaires chez la femme.

Dans le cas de ce type de reproduction, il faudrait parler de procréation, puisque le patrimoine génétique n'est pas reproduit (un enfant n'a pas les mêmes chromosomes que son père ou sa mère mais un mélange des deux), voire de nouveaux chromosomes sont créés (enjambement).

L'isolement de cette lignée germinale est différente selon les embranchements. Les notions de lignée germinale et somatique ont été mises en place par Weissman en 1892

Gonades et gonoductes

Cas de gamétogenèse diffuse

Il existe des organismes qui ne possèdent ni gonade ni gonoducte. C'est le cas des polychètes. Ils ont dans leurs cavité générale de l'hémocèle et la différenciation des gamètes s'effectuent à partir du mésoderme. Ce sont des individus formant des gamètes mâle ou femelle. Ces gamètes empruntent le canal néphridien pour être libérées dans le milieu marin. Il s'ensuit une fusion de ces deux gamètes formant un hypothétique futur individu. Chez d'autres espèces, les gamètes empruntent une lésion qui se forme latéralement. Il n'y a pas de passage par les néphridies. C'est le cas le plus simple et le plus primitif.

Gonades non permanentes

On peut rencontrer deux cas:

• Chez les spongiaires, il existe un testicule rudimentaire.
• Chez les hydres, il y a apparition d'un petit ovaire temporaire.

Chez les spongiaires, les éléments germinaux peuvent apparaître à n'importe quel moment du cycle. Il n'y a pas d'appareil évacuateur. Seulement pour la lignée mâle il y a des gonies se regroupant en amas dans la mésoglée. Ces gonies sont entourées par des cellules (collencytes). Cet ensemble forme un kyste (testicule rudimentaire non permanent dans lequel s'effectue la spermatogénèse). Ces kystes sont libérés dans le milieu extérieur en passant au travers de l'ectoderme. ils pénètrent par le système inhalant dans une éponge femelle. Les kystes viennent alors au contact des choanocytes de l'endoderme femelle. Des cellules de la mésoglée vont se différencier en génocytes ou amedocytes et s'implantent dans l'endoderme. Les cellules femelles produisent des substances pour attirer les spermatozoïdes. On aboutit ainsi à la fécondation.

Chez les hydres, il y a des gonades rudimentaires temporelles. Chez l'hydre mâle, il se forme des testicules, on dit que c'est une espèce gonochorique. À la surface de ces hydres se forment sur la partie antérieure des ampoules testiculaires dans lesquelles se passe la spermatogenèse. Cette dernière se produit d'une manière stratifiée. On a une différenciation centrifuge de la spermatogenèse à l'intérieur de chaque follicule (partie de l'ampoule). Quand les spermatozoïdes sont formés, ils sont rejetés par l'intermédiaire d'un canalicule. Ceci au moment de la reproduction. Chez les femelles il y a apparition de taches ovariques blanchâtres avec des contours lobés. Il y a des ovogonies qui vont se multiplier et donner des ovocytes. Les ovocytes vont fusionner entre elles pour donner un plasmode qui aura un seul noyau et de nombreux lobes. ces lobes captent les ovogonies. Le plasmode perce la paroi de l'ectoderme et se fixe à l'aide de ces pseudopodes à l'extérieur du tégument en restant enchâssé dans l'ectoderme. Il est fécondé sur place.

Gonades permanentes

Cas de l'hermaphrodisme

Par exemple chez le lombric, il possède deux paires de testicules indépendants. Ils ne sont pas liés et sont situés sur les segments numéro 10 et 11. Il possède également une paire d'ovaire dans le segment 13. Toutes ces gonades sont indépendantes mais reliées aux conduits par des pavillons ciliés se terminant par des spermiductes qui affluent vers le pore génital mâle des segments 15. En ce qui concerne la partie femelle, l'oviducte s'ouvre vers le pore génital femelle dans le segment 14. La maturation des cellules sexuelles mâles se fait dans les vésicules séminales en trois paires (spermatogenèse). Les spermatozoïdes passent dans le pavillon cilié. La maturation des cellules sexuelles femelles se fait dans l'ovisac.

Au moment de la reproduction, le clitellum se gonfle. il se situe du 33^ème au 38^ème segment. Le tégument présente un renflement épidermique, sécrétant du mucus. Celui-ci recevra les gamètes spermatozoïdes et les ovules.

Les sexes séparés : les arthropodes

Il y a continuité entre gonades et canaux évacuateurs, entre testicule et spermiducte et entre ovaire et oviducte. La différenciation sexuelle est précoce pendant la segmentation de l'œuf. La mise en place des gonades se fait dès les premières mues larvaires aux dépens des vésicules cœlomiques postérieures primitivement métamérisées. Ces vésicules fusionnent entre elles pour former deux bandelettes latérales donnant vers l'avant des gonades et vers l'arrière les canaux évacuateurs. Ces bandelettes sont colonisées par les cellules germinales.

Le testicule est constitué d'un grand nombre de tubes séminifères côte à côte. La spermatogenèse se fait de manière hélicoïdale du pôle apical au pôle basal.

• La drosophile possède un tube séminifère
• Les lépidoptères possèdent quatre tubes séminifères
• Les orthoptères possèdent jusqu'à 200 tubes séminifères

Le spermiducte va se renfler en une vésicule séminale servant à permettre la maturité des spermatozoïdes. De plus, les glandes accessoires (annexes) sécrètent une substance avec un rôle sur les cellules sexuelles mâles et sur le tractus génital femelle. Elle facilite l'insémination des femelles, active les spermatozoïdes, forme un bouchon de rétention du sperme dans les voies femelles, stimule la vitellogénèse, l'ovulation et la ponte par la production de peptides stimulateurs, inhibe la fécondation multiple et stimule les contraction de l'oviducte favorisant le transport des spermatozoïdes.

Rencontre des sexes, des gamètes, fécondation

La rencontre se fait par l'intermédiaire de messagers chimiques. Ce sont des substances attractives. En milieu aquatique, on parle de fertilisines. Elles sont émises par l'ovule pour attirer les spermatozoïdes à distance. En milieu terrestre, on parle de phéromones sexuelles. Ces substances favorisent les rencontres et donc permettent une économie du matériel reproducteur.

La fécondation indirecte

-a compléter

Fécondation externe

Les individus libèrent leurs gamètes dans le milieu. Ce phénomène est très courant en milieu aquatique. Les parents ne se rencontrent pas. Un ensemble de facteurs interviennent pour que les chances de fécondation soient accrues. Les parents synchronisent leur cycle sexuel. Les huîtres par exemple se reproduisent de mai à septembre. La gamétogénèse commence après l'hiver quand la température remonte jusqu'à un seuil (température critique de ponte). La température influe aussi sur la durée de maturation des gamètes. Il y a une différence entre gamète femelle et gamète mâle.

• À 10 °C, la gamétogénèse est absente ou réduite
• À 20 °C, les spermatozoïdes mûrissent en 1 jours, les ovules mûrissent en 3 jours.
• À 30 °C, les spermatozoïdes mûrissent en 1 heure, les ovules mûrissent en 3heures.

La température régule donc la reproduction.

Les fertilisines permettent aussi d'optimiser les chances de fécondation. Pour les huîtres les ovaires émettent une première fertilisine déclenchant la formation et la libération des spermatozoïdes. Elle agit donc sur les testicules et entraîne l'éjaculation des mâles. Une deuxième est produite par le mâle quand il y a libération des spermatozoïdes. Elle entraîne la ponte des femelles.

La libération des spermatozoïdes crée une autre substance (fertilisine) de nature nuléo-protéique (la dianthurie). elle agit sur le phénotype en relâchant les muscles adducteurs de la femelle. Cela entraîne une augmentation des ostio-branchiaux (c'est-à-dire l'ouverture des branchies) mais aussi augmentation de la vitesse de battement des cils des branchies. L'ensemble de ces réactions facilitent l'expulsion des ovules et des spermatozoïdes de la cavité palléale. Ce phénomène s'appelle la mer laiteuse.

Cas intermédaire entre fécondation externe et interne

Le cas des oligochètes est pertinent.

Il implique une fécondation réciproque grâce au caractère hermaphrodite de leur appareil reproducteur. Au moment de la reproduction il y a un renflement au niveau du clitellum. Au moment de la reproduction il y a accouplement des individus se faisant tête-bêche position 69. Ainsi le clitellum de l'un communique avec les réceptacles séminaux de l'autre. (et vice et versa)

Au moment de l'accouplement, il y a des soies génitales des 10^e,15^e et 27^e segments. Ces soies sont longues et pointues (acérées). Elles s'enfoncent dans le conjoint en sécrètant des substances stimulatrices et coordonnant les contractions musculaires des deux partenaires. Des ondes de contraction se produisent entre le clitellum et les réceptacles séminaux. Ceci entraîne la libération des spermatozoïdes au niveau de l'orifice du segment 15, dans une gouttière ventrale. Cette gouttière va entraîner les spermatozoïdes jusqu'aux réceptacles séminaux de l'autre individu. C'est la même chose pour l'autre conjoint.

Les individus se séparent. Au niveau du clitellum il y a sécrétion d'un anneau de mucus qui va coulisser le long de l'animal. Quand l'animal arrive au niveau du 9^e, 10^e segment les spermatozoïdes sont libérés dans le mucus. On a un phénomène d'insémination interne avec une fécondation externe différée dans un milieu « marin » reconstitué.

La fécondation interne

Pour illustrer cet exemple le cas des spongiaires est intéressant. Leurs cellules sont formées à la base des choanocytes dans la mésoglée. Quand les ovocytes sont à maturité, elles émettent des fertilisines dans l'atrium et dans le milieu extérieur. Les spermatozoïdes passent au travers des choanocytes en se protégeant par une coque (spermiokiste). Le spermatozoïde perd alors son flagelle. Le spermiokiste devient cylindrique et migre au pôle basa du choanocyte et arrive au contact de l'ovocyte mûr. Le choanocyte perd sa collerette, son flagelle, il devient une cellule charriante et migre au niveau de la mésoglée. On parle de pronucléus mâle. La cellule charriante s'accole contre l'ovocyte énorme et crée une encoche au niveau du cytoplasme. La cellule charriante injecte par un pont cytoplasmique le pronucléus mâle. On parle de fécondation interne et indirecte. Les deux pronucléus sont alors en contact, c'est la fécondation.