Reproduction (biologie) - Définition

Introduction

Grenouille au milieu de milliers d'oeufs fécondés

La reproduction est l'ensemble des processus par lesquels une espèce se perpétue, en suscitant de nouveaux individus. C'est une des activités fondamentales, partagées par tous les êtres vivants (avec la nutrition et la croissance). En effet, toute espèce doit posséder un système de reproduction efficace, sans quoi elle est menacée d'extinction.

Si la reproduction permet une perpétuation de l'espèce dans le temps, elle est souvent couplée à un système de dispersion dans l'espace. Il s'agit de systèmes permettant de coloniser de nouveaux milieux, et d'augmenter les chances de survie de l'espèce.

La reproduction avec soin aux jeunes (Femelle d'élan et son petit, Rocky Mountain National Park)

Reproduction sexuée et asexuée

La est assurée par la fécondation, c'est-à-dire par fusion des gamètes mâle et femelle donnant naissance à un œuf (ou zygote) . Cette reproduction permet le maintien d'une diversité génétique au sein des populations, car elle assure le brassage génétique.

La (également multiplication asexuée) désigne tous les autres moyens de reproduction où n'intervient ni gamètes ni fécondation. Dans ce cas le matériel génétique des parents et des descendants reste identique. Car seule la mitose assure la transmission de l'information génétique aux nouvelles cellules. C'est une forme de clonage naturel.

Pour certains auteurs, le terme reproduction est réservé à la reproduction sexuée.

La reproduction asexuée

La moisissure Aspergillus produit des spores pour sa reproduction asexuée

• Chez les espèces unicellulaires, la division cellulaire assure ce type de reproduction de cellules. Toutes les cellule filles issues d'une même cellule mère disposent d'un patrimoine génétique identique au parent dont elles sont issues, sauf erreurs de copie et/ou mutation de ses gènes. Toutefois, la machinerie moléculaire d'un parent n'est pas nécessairement héritée de manière équitable par ses cellules filles.
• Pour les organismes pluricellulaires, dans tous les cas le schéma est le même: l'organisme "parent" se sépare d'une ou plusieurs cellules, qui seront alors chargées de reconstruire un nouvel organisme (un clone). Puisque la fomation de ces cellules ne s'est faite que par mitose (ou division bactérienne), le matériel génétique n'est pas changé.
  • Lorsqu'une seule cellule est dispersée, on parle de spore, qui donne l'aspect poudreux des moisissures, par exemple.
  • Si c'est un groupe de cellules ou un organe, on peut parler de propagule (hydre), de stolon (fraisier)....
  • Parfois l'organisme se sépare en deux, ou plusieurs parties équivalentes (plathelminthes, certaines annélides, plantes à rhizome...)

La reproduction sexuée

Le cycle de reproduction des angiospermes

La fleur est l'appareil qui permet la reproduction sexuée chez les plantes angiospermes

La reproduction dite sexuée fait référence à la rencontre d'individus de types sexuels différents (mâle et femelle, MATa et MATα, + et-) ou , seulement de cellules de types différents. Elle n'implique pas forcément d'accouplement ou de copulation, car des organismes immobiles comme les plantes, les champignons, les moules, sont aussi capables de reproduction sexuée. La reproduction sexuée n'est partagée que par les espèces eucaryotes, ce qui permet chez elles le brassage génétique.

Dans une même espèce, les individus ont quasiment le même nombre de gènes (ex: 35 000 chez les humains). En revanche les versions de ces gènes (les allèles) ne sont pas les mêmes. C'est pour cela que chaque individu est différent. Chez les espèces eucaryotes, la reproduction est l'occasion de brasser ou mélanger ces allèles, entre 2 individus, en général de sexe opposé. Cela produit une nouvelle combinaisons d'allèles, donc un nouveau génome. Ceci permet l'évolution des populations, et si l'environnement venait à se modifier (réchauffement du climat, nouveau parasite...), ces nouvelles combinaisons pourront être favorisées par la sélection naturelle.

A chaque génération ou cycle de reproduction, on retrouve au niveau cellulaire les mêmes étapes:

• Méiose, qui produit des cellules (gamètes ) portant la moitié des gènes du parent.
• Fécondation, qui est la réunion de 2 gamètes (spermatozoïde et ovule), pour reconstituer un génome entier, mais original.

Inconvénients

• Elle nécessite normalement la présence d'un second individu. C'est pour éviter ce problème qu'elle a parfois évoluée en parthénogénèse, reproduction sexuée sans partenaire - cas des Pucerons, des Daphnies, etc. Un animal isolé découvrant un nouveau territoire ne pourra propager l'espèce - sauf s'il s'agit bien sûr d'une femelle fécondée.
• Ce partenaire doit souvent être recherché, ce qui peut être difficile ou dangereux.
• Ce type de reproduction suppose parfois une concurrence entre mâles ou femelles, donc une compétition. Celle-ci peut demander un surcroit de ressources, une baisse de vigilance vis-à-vis des prédateurs, parfois des blessures ou la mort.
• En cas d'accouplement, il y a un risque d'échange d'agents infectieux - bactérie, virus, champignons, divers parasites...
• De nombreux gamètes doivent être produits et s'agissant des mâles ils sont souvent perdus.
• Le brassage génétique issu de la reproduction sexuée est un avantage pour l'espèce (puisqu'elle fait s'associer un jour ou l'autre les meilleurs gènes) mais cela peut être un inconvénient pour l'individu. La combinaison de gènes qui le caractérise est unique et le restera, contrairement à la voie non sexuée. Rien ne dit que la combinaison de ses gènes avec ceux venant de l'autre partenaire (même sélectionné) ne donnera pas des individus déficients. C'est le cas de toutes les maladies génétiques récessives, invisibles chez les parents.

Le faible nombre de descendants est un autre inconvénient, mais qui n'est pas spécifique du mode sexué. De même, les ressources alimentaires ou énergétiques nécessaires pour produire les gamètes sont considérables dans tout type de reproduction.

Avantages

• Recombinaison génétique au cours de la méiose et réparation chromosomique
• Théorie du changement adaptatif : diminution du nombre des maladies récessives.
• Semble lié à une longue vie.

On peut toutefois remarquer que :

• Les maladies récessives ne se manifestent pas dans le cas de la reproduction non sexuée, un individu qui se divise donnant deux individus génétiquement identiques donc peut-être porteurs sains mais non malades. Ce n'est qu'en cas de reproduction sexuée que la maladie risque se manifester chez ses descendants...
• Si on met à part les risques liés aux inconvénients listés plus haut et de nature à raccourcir la durée de vie, force est de constater que les individus les plus vieux de la planète (comme les arbres millénaires) peuvent tous se reproduire sans le mode sexué... Une plante que l'on bouture à l'infini est virtuellement immortelle, tout comme les bactéries ou même les animaux qui se reproduisent ainsi.

Effets génétiques

La reproduction permet la transmission des gènes d'une génération à l'autre impliquant :

• un maintien de la fidélité de l'information génétique ;
• une certaine variabilité permettant une évolution de l'information génétique (indispensable à long terme pour permettre aux espèces de s'adapter par la sélection du milieu selon la vision évolutionniste de Darwin).

Dans le cas de la reproduction sexuée, faisant intervenir la méiose, 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 (cross-over et autres mutations).