La parthénogenèse est la production d'un embryon à partir d'un gamète femelle sans contribution génétique d'un gamète mâle, avec ou sans développement éventuel en un adulte. Dans la plupart des cas, il n'y a pas de participation du gamète mâle au processus de reproduction.
Cependant, il existe un cas particulier de parthénogenèse appelé gymnogenèse, dans lequel leur participation est nécessaire. Dans ce cas, le sperme pénètre dans l'ovule et l'active pour démarrer le développement d'un nouvel organisme..
La parthénogenèse est un phénomène très courant chez les plantes et les animaux. Il y a des estimations qu'il peut se produire dans jusqu'à 1% du nombre total d'espèces connues.
C'est un mode de reproduction qui peut se produire dans pratiquement tous les grands groupes d'animaux et de plantes. Peut-être que l'exception est dans les taxons plus évolués, tels que les gymnospermes et les mammifères, dans lesquels il n'y a pas de traces fiables de son apparition..
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Le concept le plus simple de parthénogenèse indique qu'il s'agit du développement de l'ovule chez un nouvel individu sans que la fécondation ne se produise. Cependant, chez de nombreux animaux, les embryons produits sans fécondation souffrent d'une mortalité élevée.
Dans certains autres cas, le concours d'un gamète mâle est nécessaire uniquement pour activer le développement. Pour cette raison, on peut dire que la parthénogenèse consiste en "la production d'un embryon à partir d'un gamète femelle sans aucune contribution génétique d'un gamète mâle avec ou sans développement éventuel chez un adulte".
Selon les mécanismes cytologiques impliqués, la parthénogenèse peut être de plusieurs types, notamment:
Aussi appelée parthénogenèse facultative, on l'appelle ainsi lorsque le développement d'œufs non fécondés se produit occasionnellement et spontanément. Ce type de parthénogenèse est très fréquent chez les animaux.
Selon certains auteurs, c'est le seul véritable type de parthénogenèse. La formation de gamètes dans l'aticoparthénogenèse peut impliquer ou non des divisions méiotiques. En fonction de la présence ou de l'absence de méiose, cette parthénogenèse peut à son tour être divisée en:
Aussi appelé améiotique ou diploïde. En cela, il y a suppression de la méiose. La progéniture se développe à partir d'œufs non fécondés, par division mitotique.
Il donne naissance à des organismes génétiquement identiques à la mère. Ce type de parthénogenèse se produit généralement chez les rotifères et la plupart des groupes d'arthropodes..
Aussi appelé méiotique ou haploïde. Dans ce processus, la méiose est maintenue. La restauration de l'état diploïde se produit par la duplication ou la fusion de gamètes produits par la mère. Ce type de parthénogenèse se produit très fréquemment chez les insectes.
La gynogenèse est un type particulier de reproduction sexuée. En cela, il est nécessaire que le sperme pénètre dans l'ovule pour activer le développement embryonnaire..
Mais, contrairement à la fécondation normale, la fusion des noyaux mâle et femelle ne se produit pas. Après la fusion des gamètes, les chromosomes du sperme dégénèrent dans le cytoplasme de l'ovule ou peuvent être expulsés du zygote.
L'embryon gynogénétique ne se développera qu'aux dépens du noyau de l'ovule. Pour cette raison, les chiots gynogénétiques sont tous des femelles identiques à la mère..
Ce type de reproduction peut se produire lorsque les femelles gynogénétiques s'accouplent avec des mâles bisexuels de la même espèce ou d'une espèce apparentée. Certains auteurs ne la considèrent pas comme une parthénogenèse appropriée.
C'est un mode de reproduction «hémiclonale». En cela, les parents de différentes espèces s'accouplent et produisent des hybrides. La moitié du génome est transmise sexuellement, tandis que l’autre moitié est «clonale».
Le sperme fusionne dans le noyau de l'ovule et les gènes paternels sont exprimés dans les tissus somatiques, mais ils sont systématiquement exclus de la lignée germinale. Seule la mère transmettra le génome à la génération suivante.
Ce type de parthénogenèse se produit généralement chez les espèces de poissons du genre Poeciliopsis, et a également été observé dans la fourmi du désert Cataglyphis hispanica.
Certains auteurs préfèrent une classification plus utilitaire de ce type de reproduction, différenciant la parthénogenèse en deux autres types:
Elle se caractérise par la coexistence d'une forme bisexuée et d'une forme parthénogénétique, chez une seule espèce ou chez des espèces phylogénétiquement proches, mais de répartition géographique différente..
Les organismes parthénogénétiques ont tendance à occuper des plages différentes de leurs proches parents qui se reproduisent sexuellement. Les organismes asexués ont tendance à avoir des distributions latitudinales ou altitudinales plus élevées, sur des îles, dans des environnements xérophiles ou dans des habitats perturbés..
Ce type de parthénogenèse a été observé chez certaines espèces de plantes, vers, crustacés, insectes et lézards..
Les organismes peuvent se reproduire à la fois sexuellement et parthénogénétiquement. Pendant certaines périodes de l'année, seules les femelles sont produites par parthénogenèse.
Cependant, à d'autres périodes, les femelles produiront à la fois des femelles et des mâles qui se reproduiront sexuellement..
Chez les espèces bisexuées où la progéniture est produite par parthénogenèse, ils produiront généralement des femelles parthénogénétiques. Ces lignées unisexuées émergentes peuvent différer considérablement phénotypiquement et génotypiquement de leurs congénères bisexuels. Il existe plusieurs mécanismes qui peuvent donner naissance à ces lignées parthénogénétiques.
La perte d'interaction sexuelle se produit par des mutations dans les gènes qui suppriment la méiose, modifient l'induction du sexe par les conditions environnementales et régulent l'expression hormonale..
Dans les cas extrêmes, la mutation pourrait agir en "réparant" le génotype d'une lignée strictement parthénogénétique, qui pourrait produire des mâles et des femelles parthénogénétiques..
L'hybridation est le moyen le plus courant de produire des lignées parthénogénétiques chez les animaux et peut être observée chez les escargots, les insectes, les crustacés et la plupart des vertébrés unisexués.
Ils proviennent du croisement de deux espèces bisexuées qui ont une forte hétérozygotie et des allèles typiques des espèces parentales. Dans ceux-ci, la méiose peut être un obstacle, entraînant la perte de sexualité.
Il se produit par hybridation entre les femelles parthénogénétiques et les mâles de la même espèce ou d'une espèce étroitement apparentée. On pense qu'il est la principale cause de polyploïdie chez les organismes unisexués..
Le flux de gènes entre les lignées sexuelles et parthénogénétiques permet la propagation des gènes de manière contagieuse. Pour cette raison, les organismes sexuels peuvent provenir à leur tour, ou créer une nouvelle lignée parthénogénétique.
Wolbachia pipientis est une espèce de bactérie du phylum Proteobacteria qui abrite environ 20% de toutes les espèces d'insectes.
Il est responsable des manipulations reproductives chez ses hôtes, telles que l'incompatibilité cytoplasmique, la féminisation des mâles génétiques, la mort masculine et la parthénogenèse. Infecte les arthropodes et les nématodes.
Il est transmis par voie parentale. Cette bactérie est capable d'induire la parthénogenèse chez les guêpes parasitoïdes du genre Trichogramme ainsi que les acariens et autres arthropodes.
D'un autre côté, Xiphinematobacter, autres bactéries, affecte les nématodes Dorylaimida, provoquant également la parthénogenèse.
Chez de nombreuses espèces, les lignées parthénogénétiques sont générées par un seul mécanisme. Cependant, chez d'autres espèces, ils peuvent survenir par le biais de divers mécanismes. Par exemple, les lignées parthénogénétiques des ostracodes ont souvent une double origine.
Les clones diploïdes proviennent de la perte spontanée de sexualité, tandis que les clones polyploïdes proviennent de l'hybridation entre des mâles et des femelles parthénogénétiques de la même espèce ou d'espèces apparentées..
Un autre exemple est le cas du puceron Rhopalosiphum padi. Chez cette espèce, les lignées parthénogénétiques peuvent provenir de trois origines différentes: spontanée, hybride ou contagieuse..
Parmi les Rotifera, il existe des espèces qui se reproduisent uniquement par parthénogenèse apomictique féminine et des espèces qui alternent cette parthénogenèse avec la reproduction sexuée ordinaire.
La transition entre la reproduction asexuée et sexuée est contrôlée par l'environnement. Le succès des espèces de rotifères qui ont complètement perdu la reproduction sexuée est dû, selon certains auteurs, à l'accumulation de mutations pendant les périodes de reproduction parthénogénétique apomictique exponentielle..
Ceci, avec le croisement «mitotique», permettrait de produire une diversité génotypique suffisante pour s'adapter à différentes conditions environnementales. De cette manière, un grand avantage de la reproduction sexuée serait éliminé..
Une parthénogenèse a été rapportée pour certaines espèces de mollusques gastéropodes. Parmi ces espèces sont Potamopyrgus antipodarum, Tarebia granifera, et toutes les espèces du genre Mélanoïdes.
Tous les représentants de ce dernier genre, à l'exception de la race diploïde de M. tuberculata, ils sont polyploïdes.
Ce type de reproduction a été documenté pour de nombreux groupes de crustacés, y compris les notostracos, conchostracos, anostracos, cladoceros, décapodes et ostracodes..
Chez Cladocera, la forme typique de reproduction est la parthénogenèse cyclique. Les femelles se reproduisent par parthénogénèse du printemps à l'été.
Lorsque les conditions environnementales sont défavorables, les organismes se reproduisent sexuellement, dans le but de former des œufs enkystés qui peuvent survivre à de longues périodes de latence..
Les crabes marbrés (Procambarus fallax façonner virginalis) sont les seuls crustacés décapodes connus qui se reproduisent uniquement par parthénogenèse.
Parmi les poissons cartilagineux, la parthénogenèse se produit au moins chez la raie aigle, le requin zèbre et le requin marteau. Une hybridation a été rapportée chez des poissons osseux pour des espèces du genre Poecilliopsis.
Certains autres poissons peuvent alterner reproduction sexuée et parthénogénétique. De nombreuses espèces de lézards se reproduisent par parthénogenèse. On pense que l'hybridation est la principale cause de ce type de reproduction dans le même.
Une ticoparthénogenèse a également été rapportée dans d'autres groupes de reptiles, principalement des pythons et d'autres serpents. Chez les oiseaux, une parthénogenèse spontanée a été observée chez les poulets, les dindes et certaines espèces de cailles..
Chez les mammifères, les génomes maternel et paternel sont nécessaires au développement embryonnaire normal. Pour cette raison, la parthénogenèse ne se produit pas naturellement dans ces organismes..
Ceci a été réalisé expérimentalement en laboratoire. Cependant, la parthénogenèse induite entraîne souvent un développement anormal..
De nombreuses espèces végétales présentent des schémas bien définis de parthénogenèse géographique, où les formes parthénogénétiques se situent davantage vers les zones froides. Les formes sexuelles, quant à elles, sont plus tropicales que leurs pairs asexués..
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