La parthénogenèse : comment des animaux se reproduisent sans s'accoupler

La grande majorité des animaux a besoin de s'accoupler pour se reproduire. Mais un petit sous-ensemble d'animaux est capable de se reproduire sans pour autant avoir à s'accoupler.

Le processus, appelé parthénogenèse, permet à certaines créatures, des abeilles domestiques aux serpents à sonnette, d'avoir ce qu'on appelle des « naissances vierges ».

Les exemples connus incluent un requin zèbre femelle nommée Leonie, élevée en captivité avec d'autres requins femelles à l'aquarium australien Reef HQ, a attaqué des gardien en 2016 lorsque trois de ses œufs ont éclos.

Quelques années plus tôt, au zoo de Louisville, un python réticulé nommé Thelma - qui n'avait même jamais vu un python mâle - a pondu six œufs dont ont éclos de jeunes serpents en bonne santé. Et en 2006, au zoo de Chester en Angleterre, un dragon de Komodo nommé Flora a réalisé un exploit similaire, déroutant les gardiens.

La parthénogenèse vient de deux racines grecques qui se traduisent littéralement par « création vierge ».

COMMENT ÇA MARCHE

La reproduction sexuée implique deux éléments : un ovule et un spermatozoïde. Chacun fournit la moitié des informations génétiques nécessaires pour créer un organisme vivant. Mais dans le cas de la parthénogenèse, le corps trouve un moyen unique de créer des gènes habituellement fournis par le sperme.

Les ovaires produisent des ovules par un processus complexe appelé méiose, où les cellules se répliquent, se réorganisent et se séparent. Ces œufs ne contiennent que la moitié des chromosomes de la mère, avec une copie de chaque chromosome. Ces cellules sont appelées cellules haploïdes ; les cellules contenant deux copies chromosomiques sont appelées cellules diploïdes.

Le processus de méiose crée également un sous-produit : des cellules plus petites appelées corps polaires, distinctes de l'œuf fertile. Dans une version de la parthénogenèse appelée automixie, un animal peut fusionner un corps polaire avec un œuf pour produire une progéniture. Ce processus, qui a été documenté chez les requins, mélange légèrement les gènes de la mère pour créer une progéniture similaire à la mère mais pas de clones exacts.

Dans une autre forme de parthénogenèse, l'apomixie, les cellules reproductrices se répliquent via la mitose, un processus dans lequel la cellule se duplique pour créer deux cellules diploïdes - une sorte de copier-coller génétique. Parce que ces cellules ne subissent jamais le processus de mélange de gènes de la méiose, les descendants produits de cette manière sont des clones génétiquement identiques de leur parent. Cette forme de parthénogenèse est plus fréquente chez les plantes.

Pour la plupart des organismes qui se reproduisent de la première manière, par automixie, la progéniture obtient généralement deux chromosomes X de la mère. Deux chromosomes X (qui déterminent le sexe du juvénile) ne donnent naissance qu'à une progéniture femelle.

Mais en de rares occasions, des animaux tels que les pucerons peuvent produire des descendants mâles fertiles qui sont génétiquement identiques à leur mère, à l'exception du deuxième chromosome X. Ces mâles sont généralement fertiles, mais comme ils ne peuvent produire que des spermatozoïdes contenant des chromosomes X, tous leurs descendants seront des femelles.

PETITES ET GRANDES CRÉATURES

Pendant des millions d'années, les animaux se sont reproduits par parthénogenèse, qui est apparue pour la première fois dans certains des organismes les plus petits et les plus simples. Pour les animaux plus avancés comme les vertébrés, les scientifiques pensent que la capacité de se reproduire de manière asexuée est apparue comme un ultime effort pour les espèces confrontées à des conditions défavorables. Cela peut expliquer pourquoi la parthénogenèse est possible chez tant d'espèces désertiques et insulaires.

La plupart des animaux qui procréent par parthénogenèse sont de petits invertébrés tels que les abeilles, les guêpes, les fourmis et les pucerons, qui peuvent alterner entre la reproduction sexuée et asexuée.

La parthénogenèse a été observée chez plus de 80 espèces de vertébrés, dont environ la moitié sont des poissons ou des lézards. Il est rare que des vertébrés complexes tels que les requins, les serpents et les grands lézards dépendent de la reproduction asexuée, c'est pourquoi Leonie et les autres exemples cités ci-dessus ont initialement déconcerté les scientifiques.

Parce qu'il est difficile de suivre la fréquence à laquelle la parthénogenèse se produit dans la nature, de nombreuses « premières » de la reproduction asexuée sont observées chez les animaux élevés en captivité. Pour les vertébrés, qu'ils soient à l'état sauvage ou en captivité, ces « naissances vierges » sont des événements rares déclenchés par des conditions inhabituelles.

Aucun mammifère n'est connu pour se reproduire de cette façon car, contrairement aux organismes plus simples, les mammifères dépendent d'un processus appelé empreinte génomique. Comme un timbre moléculaire, les étiquettes imprimées identifient les gènes de la maman et ceux du papa. Pour les mammifères comme les humains, cela signifie que certains gènes sont activés ou désactivés en fonction du / des parent(s). S'il n'y avait qu'un seul parent, certains gènes ne s'activeraient pas complètement, rendant impossible une progéniture viable.

Cependant, la parthénogenèse a été induite expérimentalement chez plusieurs mammifères, y compris des lapins.

SURVIE EN SOLITAIRE

Dans certains cas très rares, les espèces animales se reproduisent exclusivement par parthénogenèse. Une de ces espèces est l'Aspidoscelis uniparens, dont les membres sont tous des femelles.

Chez certains insectes, salamandres et vers plats, la présence de spermatozoïdes sert à déclencher la parthénogenèse. Les spermatozoïdes lancent le processus en pénétrant dans l'ovule, mais le sperme dégénère plus tard, ne laissant que les chromosomes maternels. Dans ce cas, le sperme ne fait que déclencher le développement de l'ovule - il n'apporte aucune contribution génétique.

La capacité de se reproduire de manière asexuée permet aux animaux de transmettre leurs gènes sans dépenser d'énergie pour trouver un partenaire, et peut donc aider à maintenir une espèce dans des conditions difficiles. Si un dragon de Komodo femelle arrive sur une île inhabitée, par exemple, elle pourrait créer à elle seule une population par parthénogenèse.

Cependant, comme chaque individu serait génétiquement identique, les mères dragons de Komodo et leurs filles seraient plus vulnérables aux maladies et aux changements environnementaux qu'un groupe génétiquement varié. Dans certaines régions du Nouveau-Mexique, par exemple, certaines populations de femelles Cnemidophorus partagent ainsi des profils génétiques presque identiques.

Cet article a initialement paru sur le site nationalgeographic.com en langue anglaise.