L’espèce de whiptail asexué Cnemidophorus neomexicanus (au centre) se compose exclusivement de femelles qui se reproduisent par parthénogenèse. C. neomexicanus est flanqué des espèces sexuellement reproductrices qui se sont hybridées pour le générer: C. inornatus (à gauche) et C. tigris (à droite).

La parthénogenèse est une forme de reproduction asexuée dans laquelle la progéniture se développe à partir d’œufs non fécondés. Un mode de reproduction commun chez les arthropodes, tels que les insectes et les arachnides, la parthénogenèse se produit également chez certaines espèces de poissons, d’amphibiens et de reptiles.

La parthénogenèse fait partie de la grande diversité des adaptations trouvées dans la nature, assurant la perpétuation de la lignée des organismes. La reproduction assure non seulement le but individuel de la survie de l’espèce, mais fournit également des organismes pour les chaînes alimentaires. La plupart des animaux qui s’engagent dans la parthénogenèse utilisent également la reproduction sexuée ou des comportements sexuels, reflétant le mode quasi universel de cette forme de reproduction chez les eucaryotes.

Aperçu

La parthénogenèse (qui est dérivée des mots grecs pour « vierge » et « création ») est plus efficace que la reproduction sexuée car elle n’implique pas toujours des comportements d’accouplement, qui nécessitent de l’énergie et comportent généralement des risques. De plus, tous les membres d’une population asexuée sont capables de se reproduire. L’inconvénient, cependant, est que la reproduction asexuée, contrairement à son homologue sexuelle, ne génère pas de diversité génotypique, ce qui est important pour s’adapter aux changements environnementaux abiotiques et biotiques.

Compte tenu des inconvénients de la reproduction asexuée pour la survie à long terme de l’espèce, la plupart des espèces qui se livrent à la parthénogenèse participent également à la reproduction sexuée ou aux comportements sexuels. La parthénogenèse sert donc généralement de stratégie de reproduction disponible, souvent une réponse à des conditions environnementales ou saisonnières, telles que la quantité de ressources disponibles. Les pucerons, par exemple, sont parthénogènes au printemps et en été, se multipliant rapidement lorsque les conditions sont favorables; pendant les mois d’hiver, ils s’accouplent et les femelles éclosent des œufs fécondés. Dans de rares cas, cependant, la parthénogenèse ne se produit pas en combinaison avec la reproduction ou les comportements sexués: Le rotifère bdellode Philodina roseola, par exemple, se reproduit exclusivement par parthénogenèse, et l’espèce aurait évité la reproduction sexuée pendant 85 millions d’années (Judson 2002).

En plus de son rôle reproducteur, la parthénogenèse fait partie d’un mécanisme de détermination du sexe chez certaines espèces. Chez les fourmis et la plupart des espèces d’abeilles et de guêpes, les femelles se développent à partir d’œufs non fécondés et sont appelées haploïdes (possédant un ensemble de chromosomes), tandis que les mâles se développent à partir d’œufs fécondés et sont donc diploïdes (possédant deux ensembles de chromosomes, un de chaque parent). Ainsi, chez les espèces également capables de reproduction sexuée, la parthénogenèse peut aider à réguler le nombre relatif de mâles et de femelles dans une population.

Comportement sexuel

Chez certaines espèces, la parthénogenèse nécessite un acte sexuel pour déclencher le développement de l’ovule, même si ce comportement ne fertilise pas l’ovule. Chez les tiques et les acariens parthénogènes, par exemple, les œufs ne se développent qu’après que les animaux se sont accouplés, mais les œufs restent non fécondés. Certaines espèces de coléoptères qui n’ont pas de mâles ont besoin de sperme pour déclencher leur développement; ces coléoptères s’accouplent avec des mâles d’espèces étroitement apparentées. Cependant, le sperme ne contribue pas au matériel génétique.

Chez d’autres espèces parthénogènes dépourvues de mâles, les femelles se stimulent mutuellement pour activer les mécanismes neuroendocriniens nécessaires à la maturation des œufs. Ce phénomène a fait l’objet d’études approfondies chez la queue-de-pie du Nouveau-Mexique (genre Cnemidophorus), dont 15 espèces se reproduisent exclusivement par parthénogenèse. Une femelle joue le rôle du mâle chez les espèces étroitement apparentées et monte la femelle sur le point de pondre. Ce comportement est dû aux cycles hormonaux des femelles, qui les amènent à se comporter comme des mâles peu de temps après la ponte, lorsque les niveaux de progestérone sont élevés, et à jouer le rôle féminin dans l’accouplement avant la ponte, lorsque l’œstrogène domine. Les lézards qui agissent lors du rituel de parade nuptiale ont une plus grande fécondité que ceux maintenus isolés, en raison de l’augmentation des hormones qui accompagne le montage. Ainsi, bien que les populations manquent de mâles, elles ont toujours besoin de stimuli sexuels pour un succès reproductif maximal.

La détermination du sexe

La parthénogenèse implique l’hérédité et la duplication subséquente d’un seul chromosome sexuel. L’œuf non fécondé peut ainsi être mâle ou femelle selon le schéma chromosomique de l’espèce:

• Si deux chromosomes similaires déterminent le sexe féminin (comme le système de détermination du sexe XY), la progéniture sera femelle.
• Si deux chromosomes similaires déterminent le sexe masculin (comme le système de détermination du sexe ZW), la progéniture sera mâle.

Chez les animaux eusociaux qui se spécialisent dans la reproduction, la parthénogenèse peut être un moyen de réguler le nombre relatif de femelles et de mâles dans le groupe. Un exemple bien connu est l’abeille domestique: la plupart des femelles de la colonie sont des ouvrières stériles, mais quelques-unes deviennent des reines fertiles. Une fois que la reine s’est accouplée, elle possède une réserve de sperme qu’elle contrôle, ce qui lui permet de produire des œufs fécondés ou non fécondés. Ainsi, la reine détermine quand et combien de ressources de la colonie sont dépensées pour la production de mâles (appelés drones).

Exemples récents

• Le dragon de Komodo, qui se livre normalement à la reproduction sexuée, s’est récemment avéré capable de se reproduire de manière asexuée par parthénogenèse (Highfield 2006; Watts 2006). Parce que la génétique de la détermination du sexe chez les dragons de Komodo utilise le système WZ (où WZ est femelle, ZZ est mâle et WW est inviable), la progéniture de la parthénogenèse sera mâle (ZZ) ou inviable (WW), aucune femelle n’étant née. Il a été postulé que cette stratégie pourrait donner au dragon de Komodo un avantage dans la colonisation des îles, où une seule femelle pourrait théoriquement avoir une progéniture mâle asexuée, puis passer à la reproduction sexuée pour maintenir un niveau de diversité génétique plus élevé que la reproduction asexuée seule pourrait produire.

• En 2001, une tête de bonnet (un type de petit requin-marteau) aurait produit un chiot en captivité dans un zoo du Nebraska. Le char contenait trois têtes de marteaux femelles et aucun mâle. Les tests ADN ont montré que l’ADN du chiot ne correspondait qu’à une seule femelle vivant dans le réservoir et qu’aucun ADN mâle n’était présent dans le chiot. Le chiot n’était pas un jumeau ou un clone de la mère; il ne contenait plutôt que la moitié de son ADN (un processus appelé parthénogenèse automictique). Le type de reproduction exposé avait déjà été observé chez des poissons osseux, mais jamais chez des poissons cartilagineux tels que des requins (Échantillon 2007). Une autre naissance apparente de requin parthénogène s’est produite en 2002, lorsque deux requins bambous à taches blanches sont nés à l’aquarium de Belle Isle à Detroit. La naissance a déconcerté les experts car la mère partageait un aquarium avec une seule autre femelle requin.

Les répercussions de l’autofécondation chez les requins, qui réduit la diversité génétique de la progéniture, sont un sujet de préoccupation pour les spécialistes des requins, compte tenu des stratégies de gestion de la conservation de cette espèce, en particulier dans les zones où il peut y avoir une pénurie de mâles en raison de la pêche ou des pressions environnementales. Contrairement aux dragons de Komodo, qui ont un système chromosomique WZ et produisent une progéniture mâle (ZZ) par parthénogenèse, les requins ont un système chromosomique XY, ils ne produisent donc qu’une progéniture femelle (XX) par parthénogenèse. En conséquence, les requins ne peuvent pas restaurer une population masculine épuisée par la parthénogenèse, de sorte qu’une population entièrement féminine doit entrer en contact avec un mâle extérieur avant que la reproduction sexuée normale puisse reprendre.

La parthénogenèse diffère du clonage

La parthénogenèse est distincte du clonage animal artificiel, un processus dans lequel le nouvel organisme est identique au donneur de cellules. La parthénogenèse est vraiment un processus de reproduction qui crée un nouvel individu ou des individus à partir du matériel génétique naturellement varié contenu dans les œufs de la mère. Cependant, chez les animaux avec un système chromosomique XY où les descendants parthénogènes (appelés parthénogènes) sont des femelles, les descendants d’un parthénogène sont tous génétiquement identiques les uns aux autres et à la mère, car un parthénogène est homozygote (possédant deux ensembles identiques de gènes).

Pour en savoir plus

Tous les liens récupérés le 16 janvier 2019.

• NOUVELLES du National Geographic: Naissance de la Vierge Attendue à Noël — Par le Dragon de Komodo.
• NOUVELLES de la BBC: « Naissances vierges » pour les lézards géants (dragon de Komodo).
• Requins femelles capables de naître vierges.