Chapitre 1 Reproduction - Biologie du Développement 1 PDF

lOMoARcPSD|5769727 Chapitre 1 Reproduction Biologie du Développement 1 (Université Paris-Est Créteil Val de Marne) StuDocu n'est pas sponsorisé ou supporté par une université ou école Téléchargé par Ilies Nasri ([email protected]) lOMoARcPSD|5769727 CHAPITRE 1 : REPRODUCTION 1.1- Notion de cycl...

lOMoARcPSD|5769727 Chapitre 1 Reproduction Biologie du Développement 1 (Université Paris-Est Créteil Val de Marne) StuDocu n'est pas sponsorisé ou supporté par une université ou école Téléchargé par Ilies Nasri ([email protected]) lOMoARcPSD|5769727 CHAPITRE 1 : REPRODUCTION 1.1- Notion de cycle vital La notion de cycle vital appelé aussi cycle de vie/ développement, correspond à la période de temps pendant laquelle se déroule la vie complète d’un organisme vivant par reproduction. Cette reproduction pouvant être sexuée au asexuée. Un individu mature signifie qu’il a la possibilité de se reproduire, un individu est fécondé par un certain nombre d’étape qui lui permettront de devenir lui aussi un individu mature capable de se reproduire. - Le tout premier stade de l’embryon est lorsque l’œuf fécondé devient un zygote, il va subir un ensemble de clivage cellulaire ou de segmentation. - Une deuxième phase appelée gastrulation qui permet de positionner les tissus primordiaux dans l’espace. - Une phase de neurulation ou il va y avoir la mise en place d’un système nerveux ; - La phase d’organogénèse, il y aura la naissance d’une larve qui sortira de l’œuf, elle sera directement en contact avec l’environnement et subira des transformations, c’est l’étape post6natal, cette croissance va donner l’état adulte de l’individu. La reproduction sexuée d’un organisme implique l’alternance d’une phase haploïde à n chromosomes à une phase diploïde 2n chromosomes. Un individu adulte est constitué d’un ensemble de : - Cellules somatique (lignée somatique) elles ne sont pas associées à la production de gamètes (ovocytes et spermatozoïdes). Elles sont toutes diploïdes. - Les gamètes sont les cellules sexuelles produites dans les gonades des animaux, elles sont haploïdes. Téléchargé par Ilies Nasri ([email protected]) lOMoARcPSD|5769727 La reproduction va permettre à partir des gamètes de constituer le zygote à 2n chromosome. Les cellules au cours du cycle vital seront soit diploïdes ou haploïdes. Il existe 3 cycles de reproduction :  Cycle diplobiontique : Chez les animaux, c’est la phase diploïde est prépondérante. Au cours du cycle vital la phase 2n est majoritaire au cours du temps.  Cycle haploibiontique : Dans d’autres organismes, les cellules sont principalement haploïde au cours du cycle vital, les cellules diploïdes subissent rapidement une méiose.  Cycle haplo-diplobiontique : combinaison des 2 cycles précédents présents chez la levure, c’est un organisme capable de se multiplier activement aussi bien à l’état haploïde et diploïde. Ce qui va permettre la production des gamètes au cours du cycle diplobiontique, c’est la méiose, qui se produit pendant la gamétogénèse (spermatogénèse et ovogénèse). La production de gamète permet de produire un brassage chromosomique. (Saccharomyces cerevisiae) 1.2- Reproduction sexuée/ multiplication asexuée La reproduction est l’ensemble des processus par lesquels une espèce se perpétue en produisant de nouveaux individus. 1.2.1- La reproduction sexuée La reproduction sexuée est assurée par la fécondation, c’est à dire la fusion des gamètes mâle et femelle qui produit un œuf fécondé zygote. Cela permet le maintien d’une diversité génétique au sein des populations, car elle assure un brassage génétique, de la nouveauté génétique. Le premier a lieu lors de la gamétogénèse, un second a lieu lors de la fécondation car le zygote est génétiquement formé à moitié par le spermatozoïde et à moitié par l’ovule. Téléchargé par Ilies Nasri ([email protected]) lOMoARcPSD|5769727 La reproduction nécessite la rencontre d’individus différents (mâle et femelle ou individus + ou -). Elle n’applique pas forcément d’accouplement, il n’y a pas forcément de pénétration ou les gamètes peuvent être libérés dans l’environnement. Chez les espèces il y a quasiment le même nombre de gènes, cependant il existe différentes versions de gènes appelés allèles. Les allèles des gènes vont être potentiellement différents chez les individus. Chez les eucaryotes, la reproduction est l’occasion de mélanger les allèles entre 2 individus, en général 2 sexes opposés, la reproduction va générer de nouvelles combinaisons d’allèles permettant aux zygotes d’avoir un nouveau génome par rapport à celui de ses parents. A chaque génération (cycle de reproduction) on retrouve au niveau cellulaire les mêmes étapes : - La méiose qui produit des gamètes portant la moitié des gènes parentaux - La fécondation, fusion des 2 gamètes permettant la reconstitution d’un génome entier et original. L’intérêt de la diversité est d’avoir une forme de gènes qui code pour des types de protéines, ce qui va permettre à l’individu d’être plus résistant qu’un autre, donc la survie de l’espèce, une grande plasticité d’adaptation à un environnement changeant, ou des individus seront toujours résistants. Elle est beaucoup moins sensible aux effets de l’environnement. 1.2.2- La multiplication asexuée La multiplication asexuée désigne tous les autres moyens ou n’intervienne ni gamète, ni fécondation, le matériel génétique des parents et des enfants reste identique. C’est la mitose qui intervient et qui assure la transmission de l’information génétique, c’est une sorte de clonage naturel. Les cellules seront parfaitement identiques à la cellule mère exceptée si elles subissent des mutations. Les caractéristiques génétiques sont très conservées. Il y a aussi des organismes animaux et végétaux (pluricellulaire) qui peuvent subir cette multiplication. Chez certains organismes parents, une spore ou plusieurs cellules (propagule : organe de dissémination et de reproduction) vont se détacher des parents, et vont donner un nouvel individu identique aux parents. Téléchargé par Ilies Nasri ([email protected]) lOMoARcPSD|5769727 La multiplication asexuée va permettre une colonisation rapide d’un milieu, et ne dépend que de division cellulaire. Elle est très sensible aux facteurs externes, comme la température, la nutrition (quantité disponible), la photopériode (longueur des jours), la densité des individus. 1.3- Caractéristiques de la reproduction sexuée 1.3.1- Notions de lignée germinale et gamétogénèse L’ensemble des cellules germinales ou germen sont issues de cellules souche susceptible de former des gamètes, de se reproduire elles même, ou d’entrer dans des voies de différenciations, les cellules souches ont une potentialité de différenciation importante ou peut importante. Il y en a qui vont au sein des gonades et qui forment des gamètes : spermatogonie ou ovogonie (2n) qui après mitose vont donner des ovocytes et des spermatocytes (2n) puis par méiose des ovules et des spermatozoïdes. Les cellules somatiques font parties du somat, quant à elles, elles vont transmettre les informations génétiques, ou les mutations qu’elles auraient pu subir. Ce sont 2 groupes cellulaires sont obtenus à partir de l’œuf fécondé zygote. La reproduction sexuée va impliquer la production de cellules germinales donnant des cellules haploïdes sexuées, les gamètes par l’intermédiaire de processus de la gamétogénèse. Pour certains organismes, cette gamétogénèse a lieu dans les gonades. 1.3.2- Existence d’un processus réducteur chromosomique : la méiose La mitose correspond à la division d’une cellule somatique, il y a passage d’un chromatide simple (monochromatidien) à un chromatide double (bichromatidien), puis une séparation qui donnera 2 cellules filles identiques à la cellule mère. La méiose correspond à la division des cellules germinales qui va donner des gamètes. Cela conduit à la production de cellules haploïdes à partir de cellules Téléchargé par Ilies Nasri ([email protected]) lOMoARcPSD|5769727 diploïdes, c’est un processus se déroulant durant la gamétogénèse, elle a un rôle important dans le brassage génétique (inter-chromosomique et intrachromosomique). Une gonie va se multiplier dans les gonades par mitose, à un moment elle va devenir par un processus de différenciation un auxocytes I (spermatocytes I et ovocytes I). Avant la méiose il y a une réplication de l’ADN qui se produit avant la prophase I, la méiose est constituée de 2 divisions successives. Les auxocytes I entrent en prophase I de méiose puis se divisent en méiose I durant laquelle se déroule une séparation de paires de chromosomes homologues, ils deviennent haploïdes. A la fin de cette phase, on obtient des auxocytes II (spermatocytes, ovocytes). A- La prophase I Les paires de chromosomes homologues s’apparient pendant la prophase : recombinaison génétique permettant l’échange de segment de chromatides. Il y a 5 étapes : - Leptotène (leptos = mince) : les chromosomes ne sont pas encore appariés, l’enveloppe nucléaire est encore présente, les chromosomes sont bichromatidiens. Les chromatides sont reliées par le centromère. - Zygotène (zygos = couple) : appariement progressif des chromosomes homologues de locus à locus. accompagné de la mise en place d’un complexe synaptonémal moléculaire permettant d’unir ces chromosomes homologues. Les paires de chromosomes homologues appariés constituent des bivalents. - Pachytène (pakhus : épais) : appariement des chromosomes homologues achevé, épaississement des chromosomes, « nodules de recombinaison » Ils peuvent rester attachés à l’enveloppe nucléaire qui est toujours présente. Apparition de crossing-over : échanges de chromatide qui constituent la recombinaison génétique. - Diplotène (diplos : double) : disparition du complexe synaptonémal, les chromosomes homologues s’écartent (chromatides visibles), les chromatides non-sœurs restent en contact au niveau des chiasmas. - Diacinèse (dia : à travers) : l’épaississement des chromosomes par spiralisation est maximal. Les extrémités des chromosomes détachés de l’enveloppe nucléaire qui disparaît. Les 4 chromatides des bivalents sont clairement visibles. Téléchargé par Ilies Nasri ([email protected]) lOMoARcPSD|5769727 B- La métaphase I Les 2 centromères de chaque bivalents se disposent de part et d’autre du plan équatorial du fuseau. Il n’y a pas de clivage des centromères, les chromosomes ne sont liés que par les chiasmas. C- L’anaphase I Les centromères des bivalents sont attirés vers les pôles. Il y a séparation aléatoire des chromosomes bichromatidiens d’origine maternelle et paternelle : c’est le brassage inter-chromosomique. Les chromosomes bichromatidiens sont recombinés : c’est le brassage intra-chromosomique. D- La télophase I Le fuseau se désorganise, il y a reformation de l’enveloppe nucléaire renfermant n chromosomes. Les 2 cellules filles haploïdes entrent dans une interphase courte sans phase S. La seule phase de synthèse s’effectue avant la première phase de la prophase. Durant la méiose II, la prophase II est très rapide voire inexistante pour certaines espèces. Dans cette seconde division, les chromatides recombinées vont être séparées puis en télophase, il y a reformation des membranes nucléaires, avec décondensation de l’ADN dans les 4 nouvelles cellules formées à n chromosomes monochromatidiens. Bilan de la méiose Ce sont 4 cellules haploïdes qui se sont formées à partir de la cellule mère diploïde initiale : leur noyau contient n chromosomes. Téléchargé par Ilies Nasri ([email protected]) lOMoARcPSD|5769727 1.4- Diversité de la reproduction sexuée 1.4.1-Absence de fécondation : parthénogénèse La parthénogénèse ne nécessite pas de gamètes mâles, il faut uniquement un gamète femelle, sans fécondation les cellules de l’individu sont haploïdes. Ce processus est rencontré chez certains insectes et poissons. 1.4.2- Gonochorisme/hermaphrodisme Chez le gonochorisme, l’expression phénotypique du sexe (manifestation morphologique et fonctionnelle du sexe) est souvent déterminée génétiquement dès la fécondation par l’existence de gènes spécifiques portés par les chromosomes sexuels X et Y (ou Z et W) l’un des sexes est monogamétique, il ne forme qu’une catégorie de gamètes haploïdes (la femelle XX), et l’autre hétérogamétique (le mâle XY). La femelle oiseau est hétérogamétique ZW. Les apports combinés des chromosomes contenus dans les gamètes forment des œufs. L’hermaphrodisme correspond à la capacité d’autofécondation mais aussi à la possibilité de féconder. Il y a 2 types d’hermaphrodismes : - Hermaphrodisme simultané : les individus sont à la fois mâles et femelles. - Hermaphrodisme successif : l’individu est mâle ou femelle selon les moments du cycle vital. On le rencontre chez certains poissons. 1.4.3- Fécondation externe/interne Pour une fécondation externe, les individus libèrent leurs gamètes dans le milieu (souvent aquatique). Dans ces conditions, les parents ne se rencontrent pas, cela nécessite une synchronisation des cycles sexuels importante, la température permet en partie cette synchronisation. La fécondation interne fait que la rencontre des spermatozoïdes et des ovules s’effectuent dans un organisme femelle ou hermaphrodite. 1.4.4- Devenir de l’œuf fécondé Il y a une singularité chez les différentes espèces. Téléchargé par Ilies Nasri ([email protected]) lOMoARcPSD|5769727 Oviparité : stratégie de reproduction où les femelles pondent des œufs fécondés ou non donc la croissance embryonnaire s’effectue hors de l’organisme maternel. Ovoviviparité : désigne le fait que les œufs incubent et éclosent dans le centre de la femelle, il n’y a aucun échange nutritif entre la femelle et l’œuf. La rétention des zygotes peut avoir lieu ailleurs que dans l’appareil génital : il peut être retenu dans des sacs d’incubation, voire d’autres organes. Viviparité : désigne un mode de reproduction des animaux ou l’embryon se développe directement à l’intérieur de la femelle avec relation nutritive. Téléchargé par Ilies Nasri ([email protected])