BIO2 EGG. Reproduction asexuée ou sexuée Origine et maintien de la reproduction sexuée Modes de détermination du sexe

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1 BIO2 EGG Reproduction asexuée ou sexuée Origine et maintien de la reproduction sexuée Modes de détermination du sexe

2 REPRODUCTION ASEXUÉE OU SEXUÉE

3 La reproduction asexuée Elle date de 3.8 milliards d années peut-être 1 individu 2 individus identiques C est un processus qu un ingénieur pourrait concevoir: Copier les instructions Empaqueter les instructions, de manière adaptée, de sorte qu un nouvel organisme puisse être fabriqué

4 La reproduction sexuée Elle date de 800 millions d années??? 1.5 milliards d année??? Plus? 2 individus 1 individu génétiquement différent de ses parents

5 Isogamie et anisogamie Les gamètes sont de même taille: Types sexuels Un exemple: la levure, MATa et MATα Les gamètes sont de taille très différentes Deux sexes: mâle et femelle Des rôles très différents tenus par les individus L anisogamie serait à l origine de la sélection sexuelle

6 L anisogamie a-t-elle ouvert la voie à la sélection sexuelle? Les deux sexes ont-ils des gamètes de taille différente et produits en nombre différent? Isogamie Anisogamie Coût de production Différences des investissements des deux sexes: notion de conflits d intérêt Tous les mâles ne trouveront pas de partenaire Toutes les femelles auront un partenaire La variance sera plus grande pour les mâles que pour les femelles Les mâles doivent se battre pour féconder un nombre limité d œufs Wikimedia Commons département de biologie 6

7 La reproduction sexuée n est pas un moyen efficace d augmenter la taille d une population: la production des mâles ralentit la reproduction d une espèce sexuée est indépendante de la notion de genre (masculin ou féminin, par exemple

8 La parthénogenèse ou reproduction asexuée secondaire ou reproduction uniparentale Il y a des cellules germinales On la trouve Chez les plantes (angiospermes) Chez les animaux (des insectes, rares cas de vertébrés) Ni chez le gymnospermes, ni chez les mammifères Potentiellement efficace, pourquoi n est-elle pas alors plus répandue? Puceron Northland Green Gecko Pissenlit Lézard à queue en fouet Cnemidophorus tigris multiscutatus

9 -Genes in conflict, the biology of selfish elements, A. BURT et R. TRIVERS, BELKNAP PRESS of HARVARD UNIVERSITY PRESS, 2006, -The cooperative gene, M. RIDLEY, FREE PRESS, The red queen. Sex & the evolution of human nature, PENGUIN BOOKS, Power, sex, suicide. Mitochondria and the meaning of life. N. LANE, OXFORD UNIVERSITY PRESS, 2005 POURQUOI LA REPRODUCTION SEXUÉE? département de biologie 9

10 Sex is the queen of problems in evolutionary biology (BELL, 1982) La reproduction sexuée est complexe inefficace coûteuse Pollinisation d'un pissenlit par une abeille Wikipédia Saturnia pavonia 2.htm Et pourtant, elle est répandue!

11 Pourquoi la reproduction sexuée? Elle est coûteuse Exemples: Les traits soumis à la sélection sexuelle réduisent parfois la survie du porteur Et aussi parfois la survie de la femelle Trait du mâle Avantage pour le mâle (exemples) Coût pour la femelle (exemples) Réponse de la femelle (exemples) Garde de la partenaire Retarde le nouvel accouplement des femelles Risque de blessures Risque de prédation Restriction du choix Évitement des mâles Regroupement des femelles Dissimulation de l ovulation Choix des mâles peu combatifs Transfert d anti-aphrodisiaques Empêche ou retarde un autre accouplement Empêche un nouvel accouplement dégradation Toxines du liquide séminal Élimination de spzoïdes d un prédécesseur Diminution de l espérance de vie Insensibilité aux substances Dégradation de celles-ci 11

12 Alors, pourquoi??? Le contre Les coûts sont manifestes à courtterme Le coût de la production des mâles Le génome des femelles est dilué La complexité L inefficacité La porte ouverte aux éléments cytoplasmiques «égoïstes» La recombinaison élimine des mutations favorables Le pour La recombinaison accélère la vitesse de l évolution La recombinaison élimine les mutations délétères La recombinaison créé des combinaisons favorables Les bénéfices sont manifestes à long-terme En quoi la reproduction sexuée serait-elle meilleure que l asexuée? Quelle est alors sa valeur adaptative? Et si le maintien de la reproduction sexuée n était-il pas toujours dû à l action de la sélection naturelle?

13 ORIGINE ET MAINTIEN DE LA REPRODUCTION SEXUÉE

14 La reproduction sexuée L enjeu de la reproduction est-il vraiment la propagation des gènes? (LODE) Éléments de réflexion: Le sexe n a probablement pas été «inventé» pour la reproduction Serait-il la conséquence d un mécanisme permettant d échapper à la famine L association sexe et reproduction serait alors un «état dérivé» Pour WILLIAMS: une espèce, une fois engagée dans le mode de reproduction sexuée, ne peut plus faire marche arrière

15 Origine de la méiose et sa fonction primitive Pour résister au stress de l environnement?? Pour corriger les erreurs dans l ADN??? accidentelle?? Phagocytose en période de famine?? D après T. Cavalier Smith, Heredity, 2002 Syngamie Origine du sexe??? -écologique? -génétique? Origine de la méiose??? Invention des cohésines méiotiques? Et méiose à 2 étapes? Retour à l état initial Endomitose Correction des erreurs dans l ADN?? Département de Biologie 15

16 Et de nouvelles questions Autres pistes: HENG, Genome, 2007, 50, La reproduction asexuée peut donner naissance à des génomes divers: recombinaisons entre régions non homologues, par exemple La reproduction sexuée donne naissance à des génomes très stables: le processus peut éliminer les anomalies chromosomiques, par exemple Conséquences : la reproduction sexuée réduit fortement la diversité génomique et chromosomique l identité de l espèce se maintient WILKINS and HOLLIDAY, Genetics, 2009, 181, 3-12 The conclusion is surprising: the initial function of chromosome pairing was to limit, not enhance, recombination. Département de Biologie 16

17 Comment expliquer le maintien de la reproduction sexuée? C est-à-dire, quels sont/seraient les avantages à long terme? Elle permet de s adapter à un environnement variable dans le temps et dans l espace? (Darwin, 1859: Entangled Bank) Elle permet d éliminer les mutations délétères? Elle permet de lutter contre les parasites?

18 MODES DE DÉTERMINATION DU SEXE

19 Détermination du sexe Gènes et chromosomes sexuels Le nombre de chromosomes (femelles 2n et mâles n chez les hyménoptères)

20 Détermination du sexe Environnement : température, densité de population, disparition du partenaire place dans la hiérarchie âge Différentes modalités de détermination du sexe par la température D'après C.Pieau, "Temperature variation and sex determination in reptiles" in BioEssays, vol.18, no1, 1995 Bonellia viridis Poisson clown Amphiprion ocellaris

21 Les variations du mode de L haplo-diploïdie détermination du sexe Les femelles sont 2n Les mâles sont n (œuf non fécondé se développant par parthénogenèse) L élimination d un chromosome X comme mode de détermination du sexe : les pucerons Les femelles (2n) sont XX Leurs fils parthénogénétiques (2n) sont XO

22 Le sex ratio Le sex ratio 1:1 Chez (quasiment toutes), les espèces à reproduction sexuée exclusive le rapport mâle : femelle est très voisin de 1 : 1 Et pourtant, chez les espèces où le père ne contribue pas à l élevage, les mâles consomment inutilement des ressources. La mécanique de la méiose n explique pas tout (et l argument mécanique peut être considéré inversement) 23

23 Le sex ratio Nasonia vitripenis Les mâles n ont pas d ailes et meurent in situ La «manipulation» du sex ratio 1:1 (Werren 1980, et d autres) Exemple d'une guêpe parasitaire: la guêpe-bijou, Nasonia vitripenis C est la femelle qui décide quels œufs seront fécondés ou non Le sex ratio des œufs pondus par les deux femelles successives est différent Il dépend aussi de nombre d œufs pondus par la première femelle (conditional sex ratio behavior) 24