Se reproduire. Plutôt qu un exposé très académique je vais partir de ce que vous êtes censés connaitre mais que vous ne savez peut-être pas nommer

Transcription

1 Se reproduire Plutôt qu un exposé très académique je vais partir de ce que vous êtes censés connaitre mais que vous ne savez peut-être pas nommer 1

2 La reproduction des plantes Modes de reproduction naturels sans recours à des gamètes (cellules reproductrices chez les eucaryotes) : le fraisier possède des stolons (tiges rampantes aériennes) qui vont produire de nouvelles racines à proximité du pied parent Le muguet possède des rhizomes (tiges rampantes souterraines) qui vont produire de nouvelles racines à proximité du pied parent Mise en terre le bulbe de la tulipe va se multiplier Mis en terre le tubercule de la patate va se multiplier 2

3 Reproduction des plantes Modes de reproduction artificiels ( du fait de l homme) : bouturage : un bout de tige est planté dans l eau jusqu à l apparition de racines marcotage : on force un stolon à faire des coudes dans la terre pour produire de nouvelles racines Les six modes de reproduction évoqués sont dits asexués. On parle aussi de multiplication végétative. Les nouveaux individus sont la copie parfaite du parent unique : il y a clonage. 3

4 Multiplication végétative 4

5 Reproduction sexuée des plantes Chaque fleur contient les organes de reproduction de la plante : Le pistil constitue l organe reproducteur femelle et comprend un stigmate relié à un ovaire (ovaire contenant un ovule) Les étamines sont l organe reproducteur mâle; produisent le pollen (gamètes mâles) Les grains de pollen sont déposés par le vent, l eau ou un insecte sur le pistil d une autre fleur d un autre pied. Un seul grain de pollen assure la fécondation de l ovule. Suite à la fécondation l ovaire se transforme en fruit et l ovule fécondée en graine. Les graines sont ensuite disséminées par le vent, l eau, les animaux. C est seulement lorsque les conditions seront favorables qu une graine va germer donnant naissance à une nouvelle plante. 5

6 Plantes : reproduction sexuée La posidonie et la zostère sont des végétaux aquatiques mais aussi des plantes à fleurs ; pollinisation par l eau 6

7 La reproduction des mammifères La reproduction asexuée est exceptionnelle et limitée à la polyembryonie. La Parthénogenèse n existe pas pour cette classe de vertébrés. Les espèces sont gonochoriques : individu est porteur d un seul sexe et n en change pas durant son existence. Il y a un certain dimorphisme sexuel : différence au sein d une même espèce entre un mâle et une femelle. Ex : défense du Narval uniquement chez le mâle. La fécondation est interne : il y a accouplement. Les mammifères sont vivipares : les petits viennent au monde entièrement formés, après s'être développés dans l'utérus de la mère, embryon nourri par la mère. La mère allaite ses petits après leur naissance. Polyembryonie : multiplication de l oeuf fécondé en plusieurs embryons. Il s agit donc d un mode de reproduction asexué qui suit immédiatement une reproduction sexuée. Les jumeaux ont le même patrimoine génétique : vrais jumeaux ou jumeaux monozygotes (zygote = oeuf). 7

8 Parthénogenèse La parthénogenèse est une reproduction sexuée mais monoparentale au cours de laquelle un ovule (gamète femelle) se transforme en oeuf sans avoir été fertilisé par un spermatozoïde (gamète mâle). Les "fécondations virginales" sont possibles chez le requin-marteau, le dragon de Komodo, la daphnie, la puce, l abeille, etc. Daphnie : crustacé dulcicole zooplanctonique de 1 à 5 mm de long. Reproduction surtout par parthénogenèse. 8

9 Gamètes, c est quoi? Les gamètes sont des cellules sexuelles. Elles sont haploïdes c est à dire que chaque chromosome est en un seul exemplaire alors que les autres cellules sont diploïdes (chaque chromosome par paire). Les gamètes sont produites par les gonades (testicules ou ovaires). La fécondation est la fusion d un ovule avec un spermatozoïde. La fécondation donne naissance à un œuf (cellule diploïde qui bénéficie d un double brassage génétique). Voir plus loin. Spermatozoïde pénétrant l ovule. 9

10 Notions de génétique Au sein d une même espèce tous les individus possèdent le même nombre de chromosomes dans leurs cellules. L être humain possède 23 paires de chromosomes soit 46 chromosomes. Chaque chromosome contient de nombreux gènes ( gènes pour l homme). Un gène est une portion d ADN qui porte une information génétique. Le gène est présent au même emplacement sur les deux chromosomes d une paire mais pas forcément avec la même valeur... En effet il peut exister plusieurs versions d un même gène ; chaque version d un gène est un allèle. Exemple : le gène impliqué dans le caractère "groupe sanguin" chez l humain est présent dans la paire de chromosome n 9. Il existe pour ce gène trois valeurs possibles (ou 3 allèles) : A, B et O. Le gène impliqué dans le caractère "rhésus" a deux valeurs possibles : + et L ensemble des allèles d un individu constitue son génome. 10

11 Brassage génétique La reproduction sexuée s accompagne d un brassage génétique. Ainsi les frères et sœurs sont génétiquement différents entre eux et sont différents aussi de leurs parents. Tout individu d une espèce est génétiquement unique!!! Il y a un premier brassage génétique au niveau de la gamétogenèse (production de gamètes). Il y a un deuxième brassage génétique au niveau de la fécondation (fusion de deux gamètes en un oeuf). 11

12 Spermatogenèse Soit un homme de groupe sanguin A et de rhésus + : paire de gènes codant groupe sanguin : allèle A et allèle O paire de gènes codant rhésus : allèle + et allèle - Il y aura 4 combinaisons possibles pour ces deux caractères génétiques au niveau du spermatozoïde (cellule haploïde) : Allèle A et allèle + Allèle A et allèle - Allèle O et allèle - Allèle O et allèle + 12

13 Ovogenèse Soit une femme de groupe sanguin B et de rhésus + : paire de gènes codant groupe sanguin : B paire de gène codant rhésus : + O - Quand au noyau de l ovule (cellule haploïde) il a 4 combinaisons possibles : Allèle B et allèle + Allèle B et allèle - Allèle O et allèle + Allèle O et allèle - 13

14 Fécondation Quant au noyau de l oeuf (cellule diploïde) il y a 16 combinaisons possibles : Noyau ovule / noyau spermatozoïde B+ B- O+ O- A- AB+- AB-- AO+- AO-- A+ AB++ AB+- AO++ AO+- O- OB+- OB-- OO+- OO-- O+ OB++ OB+- OO++ OO+- 14

15 Relations entre allèles : A domine O B domine O A et B sont codominants Rhésus + domine rhésus - A+ AB+ A- Noyau ovule/ noyau sperma. B+ B- O+ O- A- AB+- AB-- AO+- AO-- A+ AB++ AB+- AO++ AO+- O- OB+- OB-- OO+- OO-- O+ OB++ OB+- OO++ OO+- B+ B+ O- O+ 15

16 Probabilités Dans l exemple et compte tenu des groupes sanguins respectifs du père et de la mère il y a 25 % de chance que l enfant sera de groupe AB (4/16) ou de groupe O alors qu aucun des parent ne l est... Conclusion : Au niveau de la gamétogenèse et compte tenu du nombre de gènes de l humain il y a 8 millions de combinaisons possibles d allèles. Donc au niveau de la fécondation il y a 64 billions de combinaisons possibles (8 millions * 8 millions). Donc chaque individu de l humanité est unique! 16

17 Reproduction sexuée des animaux Vous savez maintenant pourquoi la reproduction sexuée aboutit à un brassage génétique! Abordons maintenant la reproduction sexuée des animaux aquatiques dans ses modalités : Le sexe des parents Technique de fécondation Développement de l oeuf 17

18 Le sexe des parents Certaines espèces animales sont gonochoriques et d autres hermaphrodites. Gonochorisme (ou sexes séparés) : toute sa vie l individu est porteur d un seul sexe (femelle ou mâle). Hermaphrodisme : l individu possède les deux sexes ou change de sexe durant son existence. Quelques groupes gonochoriques : Mammifères Poissons cartilagineux Crustacés (sauf Cirripèdes) Les céphalopodes 18

19 Gonochorisme Chez les espèces gonochoriques ils y a souvent un dimorphisme sexuel. Souvent les femelles sont plus grosses que les mâles L espèce Bonellie (ver échuirien) se caractérise par un dimorphisme sexuel extrême : le mâle: 2 mm ; la femelle : 1 mètre 19

20 Hermaphrodisme Il faut distinguer : hermaphrodisme simultané (ou synchrone) hermaphrodisme successif Hermaphrodisme synchrone Définition : les deux sexes sont fonctionnels simultanément chez le même individu. Avantage : quel que soit le partenaire rencontré, l accouplement sera toujours possible. 20

21 Hermaphrodisme successif Un individu est hermaphrodite successif lorsque les gonades mâles et femelles existent mais ne sont pas fonctionnels en même temps. On distingue alors 3 cas : Hermaphrodisme protandre : individu d abord mâle. Ex : crépidule Hermaphrodisme protogyne : individu est d abord femelle. Ex: Mérou, beaucoup d espèces de la famille des Labridés Hermaphrodisme alterné : l individu va changer de sexe plus d une fois au cours de sa vie. Ex : huitre plate 21

22 Techniques de fécondation On distingue : la fécondation interne : le mâle dépose ses spermatozoïdes dans le corps de la femelle car le mâle a un organe copulateur la fécondation externe : Il n'y a pas de contact physique dans ce type de fécondation ; les spermatozoïdes nagent vers les ovules. Les gamètes sont émis en très grande quantité, ce qui optimise les probabilités de leur fusion. De plus il y a synchronisation des émissions par différents mécanismes. 22

23 Développement de l oeuf On distingue : mode ovipare : l'embryon se développe à l'intérieur d'un oeuf et se nourrit à partir de sa propre réserve nutritive appelée vitellus. Oeufs pondus dans le milieu extérieur. Les poissons osseux sont ovipares mode vivipare : l'embryon se développe à l'intérieur du corps de la mère. Il existe des échanges nutritifs entre la mère et l embryon via le placenta. Les mammifères sont vivipares mode ovovivipare : l'embryon se développe dans un oeuf qui est conservé dans les voies génitales de la femelle jusqu'à l'éclosion. L embryon se développe à partir de ses propres réserves vitellines. Les poissons cartilagineux sont souvent ovovivipares 23

24 Reproduction sexuée Etudions plus en détail la reproduction sexuée chez certains groupes (qui d ailleurs ne pratiquent que la reproduction sexuée) : vertébrés crustacés mollusques 24

25 Mammifères marins Pour les mammifères marins les organes reproducteurs sont adaptés au milieu aquatique. Les testicules et les glandes mammaires sont internes. Chez le dauphin le pénis est rétracté en spirale dans une poche. 25

26 Mammifères marins La mise bas se fait à terre chez les pinnipèdes. Chez les cétacés elle se fait en mer. Le petit doit rejoindre rapidement la surface pour sa première inspiration. 26

27 Autres Tétrapodes Rappel : il faut distinguer chez les tétrapodes : les amniotes (oiseaux, reptiles, mammifères) les amphibiens Chez les amniotes l embryon protégé par une coquille dure ou par l utérus maternel et se développe dans l amnios. Les amphibiens sont non amniotes ; les œufs doivent être pondus dans l eau. L individu est d abord aquatique avec respiration branchiale puis terrestre avec respiration pulmonée. 27

28 Amphibiens Chez les Anoures (grenouilles et crapauds) il y a accouplement sans copulation : amplexus. Amplexus : le mâle chevauche la femelle ; la proximité des orifices génitaux favorise la fécondation externe des ovules. L amplexus peut durer plusieurs jours chez certaines espèces. 28

29 Poissons cartilagineux Ange de mer. Espèce ovovivipare. Roussette. Accouplement. Espèce ovipare. Aiguillat. Espèce vivipare 29

30 Poissons cartilagineux Les sexes sont séparés (gonochorisme). Fécondation interne : le mâle dispose de deux appendices reproducteurs (ptérygopodes). Le mâle introduit l un deux dans le cloaque de la femelle. L accouplement peut être brutal. La plupart des requins sont ovovivipares mais il y a aussi des espèces ovipares voire vivipares. Les raies sont ovipares le plus souvent. Cloaque : conduit commun des voies urinaire, intestinale et génital (poissons, reptiles, oiseaux). Ptérygopodes de requin tisserand Oeuf de raie 30

31 Poissons osseux Les espèces hermaphrodites sont nombreuses : Hermaphrodisme synchrone : Serrans Espèces protogynes : Labridés et Mérous Espèces protandriques : beaucoup de Sparidés (Daurade, Sar, Saupe) Fécondation externe chez les poissons osseux. La parade nuptiale (superbe livrée du mâle) provoque chez la femelle la ponte d ovules. Le mâle émet à son tour sa laitance. Il y a deux stratégies concernant la quantité d oeufs : laisser les œufs sans protection mais produire des quantités énormes produire de petites quantités d oeufs mais les protéger jusqu à éclosion. Chez les syngnathes et hippocampes la femelle pond ses ovules dans la poche ventrale du mâle où ils sont fécondés et gardés jusqu à éclosion. 31

32 Poissons osseux Serran-écriture. Individu mâle et femelle Simultanément. Apogon mâle. La bouche remplie d oeufs. 32

33 Crustacés décapodes Sexes séparés (sauf crevettes). Accouplement juste après une mue de la femelle. Oeufs portés par la femelle entre ses appendices abdominaux (pléopodes). Copulation de crabes verts 33

34 Crustacés cirripèdes Hermaphrodisme synchrone. Fécondation croisée interne possible grâce à un pénis proportionnellement géant. Autofécondation possible si isolement de l individu. Pénis de la Balane 34

35 Mollusques céphalopodes Cas de la Seiche : sexes séparés fécondation interne. Le mâle dépose dans la cavité palléale de la femelle son sperme avec son tentacule copulateur la ponte est caractéristique : "raisins de mer" 35

36 Poulpe La femelle pond des milliers d oeufs agglomérés en une cinquantaine de cordons et les fixe au plafond de sa grotte. Incubation : La femelle ventilera sa ponte jusqu'à éclosion sans s'alimenter durant toute cette période. Elle meurt à la fin de l'éclosion. Cordons d oeufs dans une grotte. 36

37 Gastéropodes Opisthobranches Hermaphrodisme synchrone. Fécondation interne croisée. On peut alors rencontrer des chaines d'individus superposés, chacun étant en même temps mâle et femelle, à l'exception du premier (femelle uniquement) et du dernier (mâle uniquement). Accouplement d Aplysies. 37

38 Gastéropodes Prosobranches Groupe non homogène quant à la reproduction : Patelle : hermaphrodisme protandre et fécondation externe Bulot : gonochorisme et fécondation interne A gauche pénis de Bulot mâle. A droite un amas de capsules d oeufs. 38

39 Mollusques bivalves La plupart des bivalves sont hermaphrodites. Fécondation externe. Émission de gamètes par une huitre creuse (hermaphrodite protandre). 39

40 Huitres triploïdes Créées artificiellement, les huitres triploïdes contiennent trois jeux de chromosomes ce qui les empêche de se reproduire. De nombreux ostréiculteurs y trouvaient un double bénéfice. Comme son énergie ne sert pas à la reproduction mais exclusivement à son développement, le temps de production de l'huitre passe de 3 à deux ans. Autre avantage : elle n'est pas "laiteuse" en été ce qui permet d'avoir une période de commercialisation moins concentrée sur la fin d'année. Vingt ans plus tard le bilan est beaucoup plus contrasté 40

41 Astéries Astéries : sexes séparés ; fécondation externe. Un processus d'échanges de phéromones précède la libération des gamètes et permet le synchronisme des émissions. Émission de gamètes 41

42 Etoiles de mer Les œufs d échinodermes donnent naissance à une larve. Un bras seul peut régénérer une étoile entière à condition qu il y ait au moins une portion du disque central. Larve d étoile de mer. Notez la symétrie bilatérale. 42

43 Reproduction asexuée Nous venons de voir que chaque bras d une étoile de mer peut donner un nouvel individu. Il s agit donc d un exemple de reproduction asexuée (ou multiplication végétative). La reproduction asexuée est très répandue dans certains embranchements marins : Tuniciers (ou Urochordés) Vers Bryozoaires Cnidaires Spongiaires Algues 43

44 Les Spongiaires Les éponges peuvent se reproduire par bourgeonnement. A gauche apparition des bourgeons sur Orange de mer. A droite "coulure" d Eponge Rognon. 44

45 Gémmulation : bourgeonnement interne La Spongilla (éponge d eau douce) peut se reproduire de façon asexuée par gemmulation. Les gemmules sont de minuscules "billes" produites à l intérieur même de l éponge à l automne. Au coeur de l hiver il ne reste de l éponge que des gemmules 45

46 Hydres d eau douce Outre la reproduction sexuée l Hydre (hermaphrodite) peut aussi se reproduire par bourgeonnement. 46

47 Anémones Pour beaucoup d Anthozoaires (ou "animaux-fleurs") reproduction asexuée par scissiparité ( l'organisme se divise en deux). D autres espèces pratiquent le bourgeonnement. Bourgeon Anémone plumeuse en cours de division : deux "bouches". 47

48 Méduses A gauche Aurélie de forme méduse (stade pélagique) et à droite de forme polype (stade benthique) 48

49 Méduses La reproduction des méduses se caractérise par une phase sexuée puis une phase asexuée. Les individus de sexe séparés émettent leurs gamètes dans l eau où a lieu la fécondation. La larve nageuse (planula) issue de l oeuf se dépose au fond devenant un polype. Dès que les conditions sont favorables il y a multiplication végétative du polype. La colonie a l aspect d une pile d assiettes. Chaque "assiette" se détache pour devenir pélagique : devenir une méduse. 49

50 Les vers plats Les planaires sont hermaphrodites synchrones. Fertilisation croisée. De plus ils ont une capacité de régénération remarquable. Débité en petits fragments, chaque morceau donne un individu complet. 50

51 Les annélides Les Annélides peuvent se reproduire de façon asexuée par stolonisation. Stolonisation : mode de reproduction asexuée selon lequel le corps de l'animal se segmente en nouveaux individus alignés en chapelet. 51

52 Les bryozoaires Reproduction asexuée par bourgeonnement pour agrandir la colonie de nouveaux zoïdes. Reproduction sexuée pour créer une nouvelle colonie. L oeuf donne naissance à une larve pélagique qui ensuite se fixe. 52

53 Les Ascidies (urocordés benthiques) Reproduction uniquement sexuée chez les ascidies solitaires mais sexuée et asexuée chez les ascidies coloniales par bourgeonnement. Reproduction sexuée : l oeuf donne une larve qui ressemble à un têtard avec une corde dotée d une moëlle épinière. Cordés : vertébrés + urochordés Larve d ascidie 53

54 Les algues Plante ou algue? Multiplication végétative : un fragment de thalle donne un nouvel individu. Reproduction sexuée : cycle de reproduction très complexe avec alternance de formes diploïdes (spores) et haploïdes (gamètes). Attention : Posidonie et Zostère ne sont pas des algues mais des plantes à fleurs qui se sont adaptées à la vie sous-marine. 54

55 Termes à retenir Gonochorisme - hermaphrodisme Synchrone - Protandre - protogyne Gonades gamètes gamétogenèse Cellules diploïdes & haploïdes Fécondation externe fécondation interne Fécondation croisée - autofécondation Oeuf (ou zygote) Parthénogenèse Vivipare (placenta) - ovipare ovovivipare Multiplication végétative Bourgeonnement scissiparité - gemmulation - stolonisation 55