Reproduction sexuelle: 3 étapes du cycle de reproduction sexuelle

Ces événements peuvent être regroupés en trois étapes: les événements de pré-fertilisation, de fertilisation et de post-fertilisation.

1. Événements de pré-fertilisation:

Ces événements de reproduction sexuée sont antérieurs à la fusion (fécondation) des gamètes mâles et femelles.

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Ces événements sont la gamétogenèse et le transfert de gamètes.

(i) Gamétogenèse (Gk. gametos = gamète, genèse = production):

Le processus de formation de deux types de gamètes - mâle et femelle s'appelle gamétogenèse. Les gamètes sont des cellules haploïdes. Dans certaines algues, les deux gamètes sont si semblables en apparence qu’on les appelle homogamètes (isogamètes; Fig. 1.29), par exemple, Cladophora, Ulothrix. Par conséquent, il n'est pas possible de les différencier en gamètes mâles et femelles.

Cependant, dans la plupart des organismes à reproduction sexuée, les gamètes appartiennent à deux types morphologiquement différents, d'où leur appellation d'hétérogamètes (anisogamètes), par exemple Fucus (une algue brune), l'homme. Dans ces organismes, le gamète mâle est appelé anthérozoïde ou spermatozoïde et le gamète femelle est appelé œuf ou ovule (Fig. 1.29 av. J.-C.).

Division cellulaire pendant la formation de gamètes:

Les gamètes sont haploïdes, que les structures ou les cellules qui les produisent soient haploïdes ou diploïdes. La structure formée par la fusion des gamètes est toujours diploïde. Cela est dû à la méiose qui survient dans la vie de tous les organismes se reproduisant sexuellement. Les cellules produisant des gamètes qui subissent une méiose sont appelées méiocytes (cellules mères de gamètes). Ces derniers sont diploïdes. Sur la base du stade auquel se produit la méiose, celle-ci est de trois types.

a) la méiose zygotique:

La méiose survient chez les organismes haploïdes producteurs de zygotes. Ainsi, le zygote fonctionne comme un méiocyte. Exemples: Chlamydomonas et Ulothrix.

b) Méiose sporique:

La méiose se produit à l'intérieur des sporanges. Les méiocytes se produisent dans les sporanges et produisent des spores haploïdes. Lors de la germination, les spores haploïdes (méiospores) produisent des corps haploïdes appelés gamétophytes. Les gamètes sont produits dans les gamétophytes par mitose. Exemples: la plupart des plantes.

(c) Méiose gamétique:

Les cellules germinales sont diploïdes et jouent le rôle de méiocytes, qui subissent une méiose pour produire des gamètes haploïdes. Exemples: la plupart des animaux. Ainsi, les meiocytes ont un nombre diploïde (2N) de chromosomes et les gamètes contiennent un nombre haploïde (N) de chromosomes.

Nombre de chromosomes dans les méiocytes (diploïde, 2N) et les gamètes (haploïdes, N) de certains organismes.

ii) Transfert de gamètes:

Après la formation des gamètes mâles et femelles, ils doivent être réunis pour la fécondation. Dans la plupart des organismes, les gamètes mâles sont mobiles et les gamètes femelles non mobiles. Cependant, il existe quelques champignons et algues où les deux types de gamètes sont mobiles (Fig. 1.30).

Un moyen par lequel les gamètes mâles se déplacent est nécessaire. Chez les algues, les bryophytes et les ptériodophytes, l’eau sert de support au transfert des gamètes. Étant donné que plusieurs gamètes mâles ne parviennent pas à atteindre les gamètes femelles, les gamètes mâles sont donc produits en grand nombre, c'est-à-dire plusieurs milliers de fois plus que les gamètes femelles.

Dans les plantes à fleurs, les grains de pollen portent les gamètes mâles qui sont produites en grand nombre. Les grains de pollen sont transférés à la stigmatisation de l'organe femelle (carpelle) par le biais du processus de pollinisation. Le transfert de grains de pollen de l'anthère au stigmate est appelé pollinisation.

La pollinisation est de deux types: autopollinisation et pollinisation croisée. L'autopollinisation est le transfert des grains de pollen de l'anthère d'une fleur au stigmate de la même fleur ou à celui d'une autre fleur de la même plante ou d'une plante génétiquement similaire. La pollinisation croisée est le transfert de grains de pollen d'anthères d'une fleur au stigmate d'une fleur génétiquement différente d'une autre plante de la même espèce.

Chez les animaux unisexués, les gamètes mâles et femelles sont formées chez différents individus. Par conséquent, l'organisme doit développer un mécanisme spécial pour le transfert des gamètes. De nombreux animaux ont des organes de copulation pour transférer les gamètes mâles. Le transfert de gamètes et la réunion de gamètes sont essentiels pour la fécondation dans la reproduction sexuée.

2. Fertilisation:

La fécondation est la fusion complète et permanente de deux gamètes de parents différents ou du même parent pour former un zygote diploïde. Ce processus s'appelle également syngamie. Bien que les termes syngamie et fertilisation soient fréquemment utilisés, ils sont interchangeables. Si la syngamie ne se produit pas, il n'y aurait aucune variation dans la progéniture.

Où se produit la fécondation?

La fertilisation se produit soit dans un milieu externe (eau), soit à l'intérieur du corps de l'organisme. Ainsi, il existe deux types de fusion gamétique, à savoir la fécondation externe et la fécondation interne.

(i) Fertilisation externe:

Lorsque la fécondation a lieu en dehors du corps de l'organisme, ce type de fusion gamétique est appelé fécondation externe ou syngamie externe. Le milieu externe tel que l’eau est nécessaire pour ce type de fertilisation. Ainsi, dans la plupart des organismes aquatiques, tels que la majorité des algues, des poissons et des amphibiens, il se produit une fertilisation externe.

Les organismes présentant une fertilisation externe produisent un grand nombre de gamètes dans l'eau, ce qui augmente les chances de fertilisation. Cela se produit chez les poissons osseux et les grenouilles, où un grand nombre de progénitures sont produites. Un inconvénient majeur de ce type de fertilisation est que la progéniture n'est pas protégée contre les prédateurs et que sa survie est menacée jusqu'à l'âge adulte.

ii) Fertilisation interne:

Lorsque l'œuf est formé à l'intérieur du corps de la femme, où il fusionne avec le gamète mâle, le processus s'appelle fécondation interne ou syngamie interne. De nombreux organismes terrestres appartenant à des champignons, des animaux supérieurs tels que les reptiles, les oiseaux et les mammifères et la majorité des bryophytes, des ptéridophytes, des gymnospermes et des angiospermes sont des exemples de fécondation interne.

Ici, le gamète mâle est mobile et doit atteindre l'œuf pour pouvoir se fondre avec lui. Le nombre de spermatozoïdes produits est très important, mais le nombre d'œufs produits diminue. Cependant, chez les plantes à graines, les gamètes mâles non mobiles sont transportés vers les gamètes femelles par des tubes à pollen.

3. Événements postérieurs à la fertilisation:

Les événements de la reproduction sexuée après la fécondation (formation de zygote) sont appelés événements post-fécondation. Ces événements peuvent être décrits sous deux titres: zygote et embryogenèse.

(i) Zygote:

Après fécondation, un zygote diploïde se forme dans tous les organismes à reproduction sexuée. Dans la fécondation externe, le zygote se forme dans le milieu externe (généralement l'eau), tandis que dans la fécondation interne, le zygote se forme à l'intérieur du corps de l'organisme. Le développement ultérieur du zygote dépend du type de cycle de vie de l'organisme et des conditions environnementales.

(a) Dans de nombreux champignons et algues, le zygote développe une paroi épaisse et forme une spore appelée zygospore. Zygospore subit une période de repos. Il germe pendant la prochaine saison de croissance. La zygospore subit une méiose pour produire des individus haploïdes. Il mène le cycle de vie haploïde.

(b) Chez la plupart des animaux, le zygote ne se repose pas. Elle se divise par mitose formant d'abord un embryon diploïde puis l'individu également diploïde. Il mène un cycle de vie diplontique.

c) Dans la plupart des plantes, le zygote forme d'abord un embryon, puis le sporophyte diploïde. Le sporophyte a des sporanges où la méiose a lieu pour former des spores haploïdes. Ces derniers produisent des gamétophytes haploïdes. Les gamètes sont produites dans les gamétophytes. Il mène un cycle de vie diplohaplontique.

(ii) Embryogenèse:

Le processus de développement de l'embryon à partir du zygote est appelé embryogenèse. Au cours de l'embryogenèse, zygote subit une division cellulaire mitotique et une différenciation cellulaire. La division cellulaire augmente le nombre de cellules dans l'embryon en développement, tandis que la différenciation cellulaire aide à former des tissus et des organes spécialisés pour former un organisme.

(i) Sur la base du développement du zygote, les animaux sont groupés en ovipares, vivipares et ovovivipares. Les ovipares tels que les reptiles et les oiseaux pondent des œufs. Leurs œufs fertilisés sont recouverts d'une coquille calcaire dure et sont pondus dans un endroit sûr dans l'environnement. Après la période d'incubation, les jeunes éclosent. Chez les animaux vivipares tels que la majorité des mammifères, y compris l'homme, le zygote se développe en un jeune à l'intérieur du corps de l'individu femelle.

Après une certaine croissance, les jeunes sont livrés par l'individu féminin. Grâce aux soins et à la protection appropriés, les chances de survie des plus jeunes sont plus grandes chez les individus vivipares. Chez les animaux ovovivipares, la femelle retient les œufs à l'intérieur de son corps après la fécondation et permet le développement de l'embryon à l'intérieur du corps sans fournir de nourriture supplémentaire à l'embryon en développement, le placenta étant absent. Cependant, les femelles donnent naissance aux plus jeunes. Des exemples d'animaux ovovivipares sont les requins et les couleuvres.

(ii) Dans les plantes à fleurs, le zygote est formé à l'intérieur de l'ovule des organes sexuels féminins. Après fécondation, les sépales, les pétales et les étamines de la fleur se fanent et tombent. Les sépales restent attachés à l'hibiscus. Cependant, le pistal reste attaché à la plante.

Formation de graines et de fruits:

Dans les angiospermes, la double fécondation produit deux structures: un zygote diploïde (= oospore) et une cellule primaire de l’endosperme triploïde. Zygote forme l'embryon. La cellule primaire de l’endosperme triploïde donne naissance à un tissu nutritif appelé endosperme. L'endosperme fournit de la nourriture à l'embryon en croissance. Les ovules fécondés mûrissent et se transforment en graines. La paroi de l'ovaire forme le péricarpe (paroi du fruit). L'ovaire mûr avec péricarpe et graines est appelé fruit. Le péricarpe protège les jeunes graines. Après dispersion, les graines germent pour former de nouvelles plantes.

Maintien du nombre de chromosomes:

Les unités de reproduction dans la reproduction sexuée sont les gamètes mâles et femelles produits respectivement par les testicules et les ovaires. Les gamètes sont haploïdes avec seulement N chromosomes. En conséquence, le zygote résultant de la fusion de deux de ces gamètes haploïdes devient diploïde avec les chromosomes 2N. La progéniture qui se développe à partir du zygote est également diploïde.