Reproduction (biologie)

Enbiologie, lareproductionest un processus biologique qui permet la production de nouveauxorganismesd'uneespèceà partir d'individus préexistants de cette espèce. Avec lanutrition, c'est une des grandes fonctions partagées par tous les organismes vivants, assurant la continuité de l'espèce qui, sans reproduction,s'éteint.
La reproduction peut être couplée à un système dedispersiondans l'espace. Il s'agit de systèmes permettant de coloniser de nouveauxbiotopes, et d'augmenter les chances de survie des espèces.
Pour certains auteurs, le terme « reproduction » serait à réserver à la seule reproduction sexuée. Or, dans la littérature, le terme recouvre généralement à la fois la reproduction sexuée et la reproduction asexuée.
La reproduction, souvent considérée comme une évidence au sein du vivant, pose en fait des questions évolutives multiples. La fréquence relative des évènements de reproduction sexuée et asexuée varie en effet selon les espèces. Les biologistes observent en fait un continuum entre reproduction sexuée exclusive et reproduction asexuée exclusive, avec tous les intermédiaires possibles.
Avec des variations dépendant du contexte, desindividus,populationset espèces (defaune,flore,fongeoubactéries), il existe un coût de reproduction, correspondant grossièrement aux ressources, énergétiques notamment, que l'individu ou l'espèce alloue à la reproduction. Ces coûts semblent jouer un rôle important dans les processus desélection naturelle, qu'on peut par exemple analyser selon un modèle coût/avantage. Dans certains cas, les adultes meurent en quelque sorte au profit de leurprogénitureaprès avoir produit un grand nombre d'œufs (lessaumonsaprès la ponte par exemple). Dans d'autres cas, comme les grands mammifères, les adultes produisent peu de petits, mais consacrent beaucoup d'énergie à les élever et les protéger, au moins dans les premiers temps de leur vie.
Lareproduction sexuéeest assurée par lafécondation, c'est-à-dire par fusion desgamètesmâle et femelle donnant unœuf(ouzygote). Cette reproduction non à l'identique permet le maintien d'unediversité génétiqueau sein despopulations, car elle assure lebrassage génétique.
Lareproduction asexuée(appelée aussimultiplication asexuéeoureproduction végétative) désigne tous les autres moyens de multiplication où n'interviennent ni gamètes ni fécondation. Dans ce cas, seule lamitoseassure la transmission de l'information génétique aux nouvelles cellules : c'est un processus declonagenaturel. Les descendants résultant de cette reproduction ne sont toutefois pas identiques à leur géniteur, car desmutationspeuvent être transmises par les cellules reproductrices d'une génération à l'autre et s'accumulent au cours du temps, ce qui permet également une grande variabilité.
La reproduction est souvent présentée comme la manière dont les individus assurent la «survie de l'espèce », sa pérennité ou sa continuité, mais c'est une conception erronée, d'influencelamarckienne. Les biologistes sont de plus en plus conduits à considérer que les individus ne sont pas une fin en soi, qu'ils ne se reproduisent pas pour assurer la pérennité de leur espèce, mais au contraire qu'ils« sont des artifices inventés par les gènes pour se reproduire »car la seule chose qui persiste et évolue au cours des temps, c'est l'information génétique.
Cette reproduction fait référence à la rencontre d'individus de types sexuels différents (mâle et femelle, MATa et MATα, + et -) ou, seulement decellulesde types différents. Cetteinnovation évolutive clén'implique pas forcément d'accouplement ou de copulation, car des organismes immobiles comme les plantes, les champignons, les moules, sont aussi capables de reproduction. La reproduction sexuée n'est partagée que par les espèceseucaryotes, ce qui permet chez elles lebrassage génétique.
Dans une même espèce, les individus ont quasiment le même nombre degènes(35 000 chez les humains par exemple). En revanche, les versions de ces gènes (lesallèles) ne sont pas les mêmes. C'est pour cela que chaque individu est différent. Chez les espèceseucaryotes, la reproduction est l'occasion de brasser, ou de mélanger ces allèles entre deux individus, en général de sexes opposés. Cela produit une nouvelle combinaison d'allèles, donc un nouveau génome. Ceci permet l'évolutiondes populations, et si l'environnementvenait à se modifier (réchauffement du climat, nouveau parasite…), ces nouvelles combinaisons pourront être favorisées par lasélection naturelle.
À chaque génération ou cycle de reproduction, on retrouve au niveau cellulaire les mêmes étapes :
« Dès lors, on peut se demander dans quelles conditions le sexe crée plus de génotypes avantageux qu'il n'en détruit. De plus, dans certains cas, la création de génotypes avantageux peut s'accompagner d'un coût (fardeau derecombinaisonetdeségrégation) ».
On peut toutefois remarquer que :
Une reproduction faisant intervenir laméioseet la fécondation ne reproduit pas à l'identique le patrimoine génétique des parents. Un enfant n'a pas les mêmes combinaisons d'allèlesque son père ou sa mère mais un mélange des deux.
La reproduction sexuée permet en effet la transmission desgènesd'une génération à l'autre mais en induisant de la variabilité génétique. C'est lebrassage génétiquequi permet une évolution de l'information génétique (indispensable à long terme pour permettre aux espèces de s'adapter par lasélectiondu milieu selon la visionévolutionnistedeDarwin).
Il y a deux types de reproduction chez lephasme:
La plupart des espèces connaissent cependant ces deux modes de reproduction.
L’escargotest une espècehermaphrodite, c'est-à-dire qu’il est à la fois mâle et femelle. Il possède des organes génitaux mâles et femelles, cependant les organes mâles arrivent à maturité en premier. Il ne peut pas s’autoféconder, lafécondationdoit être croisée : chaque reproducteur féconde ses gamètes femelles avec les gamètes mâles de son partenaire.
Durant les préludes amoureux, les deux escargots se titillent les antennes et se piquent mutuellement avec de fins dards en calcaire afin d’activer la sécrétion desperme. Cependant certains spécimens envoient trop de coups, ce qui nuit à la santé et à lafertilitédu partenaire.
L’accouplement dure entre huit et douze heures. Environ dix jours plus tard, les deux géniteurs pondent chacun de leur côté après avoir creusé un trou dans de la terre meuble.
La reproduction permet d’assurer la survie des espèces au cours du temps. Aussi, certains événements ou certains facteurs du milieu qui agissent sur la reproduction vont avoir un impact sur la dynamique et le maintien des populations. Les espèces vont parfois même adopter des stratégies reproductives afin d’optimiser l’occupation d’un milieu.
La survie de l'espèce devant être assurée constamment, face à des environnements différents, l'évolution a sélectionné différentes stratégies. En voici les deux descriptions extrêmes :
Par exemple, chez lesvertébrés, l'élana une stratégie K : peu de descendants, allaitement… En revanche, lagrenouilleest caractérisée par une stratégie r : beaucoup de descendants et de mortalité, aucun soin aux jeunes.
La reproduction d'une espèce peut dépendre des variations de la population d'une autre espèce. C'est le cas des harfangs des neiges et des lemmings.
Leslemmingsjouent des rôles écologiques importants dans l’écosystème de l’Île Bylot. Ils sont les proies principales de plusieurs prédateurs comme le Harfang des neiges. Ils influencent également la végétation de latoundraen dispersant les graines et en ravageant les plantes par leur broutement intensif. La population de lemmings évolue de manière cyclique. Si les conditions sont bonnes, les lemmings peuvent se reproduire et avoir plusieurs portées par année. Ainsi, leur population augmente jusqu’à ce qu’il n’y ait plus suffisamment de plantes pour soutenir l’ensemble des individus de la population. À ce moment, la population décline, la végétation se régénère et le cycle reprend. Sur l’Île Bylot, l’intervalle de temps entre deux pics d’abondance dans la population de lemmings est de 3 à 4 ans.
Le Harfang des neigesest un prédateur que l’on retrouve périodiquement sur l’Île Bylot. Le Harfang des neiges vit principalement dans les zones herbeuses et découvertes de la toundra arctique il se nourrit surtout de petitsmammifèrescomme les lemmings. Bien que le Harfang des neiges soit reconnu comme étant un oiseau migrateur, ses mouvements migratoires sont très imprévisibles, influencés par les fluctuations dans l’abondance de sa proie principale, le lemming.
Le harfang s'adapte aux variations du Lemmings. Comme le Harfang des neiges a de la difficulté à chasser d’autres mammifères arctiques, comme le Lièvre arctique (Lepus arcticus), sa reproduction est largement affectée par la fluctuation des populations de lemmings. La femelle pond un œuf tous les deux jours, ce qui fait que les oisillons éclosent avec le même intervalle. Le nid contient donc des jeunes de tailles très différentes. Si la quantité de proies ne permet pas de nourrir tous les oisillons, les plus jeunes et les plus petits ne peuvent pas se mesurer à leurs aînés et finissent par mourir de faim. En période d'abondance de nourriture, une femelle harfang pond jusqu'à douze œufs, contre seulement quatre quand les proies se font rares. Quand il y a trop peu de nourriture, les harfangs ne pondent pas du tout et, dans ce cas, les femelles ne construisent même pas de nid.
Depuis 1946, l’utilisation desinsecticidesfait deproduits organochloréstel que leDDT, l’aldrineet ladieldrineest arrivé jusqu’auxfaucons pèlerins.
Elles ont engendré une perturbation sur la reproduction de ceux-ci, ce qui a entrainé une baisse du nombre d’œufs pondus de la part des faucons pèlerins, et une modification de l’épaisseur de lacoquille des œufsqui s’est mise à diminuer depuis 1953 puis s’est stabilisée jusqu’en 1964 pour ensuite augmenter jusqu’en 1990 où l’épaisseur de la coquille repris son apparence et épaisseur normale.
Ces insecticides augmentent également le taux des bébés faucons qui meurent ayant eu un contact très jeune avec ces produits.
Après avoir passé plusieurs années en mer, les saumons adultes reviennent dans leurs rivières natales pour se reproduire : ce sont donc des poissons migrateurs. Ils naissent en eau douce, rejoignent la mer pour grandir et reviennent en rivière pour se reproduire.
L’extinction du saumon atlantique met en évidence l’effet néfaste des barrages. Tout obstacle physique présent dans un cours d’eau peut perturber plus ou moins gravement les déplacements des poissons, notamment ceux vers les zones de reproduction.
À partir du milieu des années 1990, les barrages sont aménagés avec création ou amélioration des dispositifs de franchissement (passes à poisson).
Chez de nombreuses espèces, animales ou végétales, les organismes adultes (aptes à se reproduire) sont immobiles : plantes, champignons,huître,corail… Les systèmes de reproduction sont alors couplés à des systèmes de dispersion des jeunes organismes :
Comme ces jeunes structures sont petites et légères, le transport est passif. Il est assuré par le vent, les courants d'eau, ou encore grâce à d'autres espèces.
Que ce soit pour la reproduction sexuée ou la multiplication végétative, l'hérédité n'est possible que si le support de l'information génétique (l'ADN) est dupliqué et transmis au nouvel organisme. Cela est possible dans tous les cas grâce à laréplication de l'ADN, qui précède généralement toutedivision cellulairecomme lamitoseou laméiose. Le mode de réplication de l'ADN est universel dans le monde vivant : c'est le mode semi-conservatif.
Le produit d'une reproduction réussie peut ne pas appartenir à la même espèce, stricto sensu. En effet, certaines espèces différenciées depuis « peu » de temps à une échelleévolutionnisterestent assez voisines pour que la procréation sexuée reste possible, même si le produit (hybride) est rarementfertile. Le cas est bien connu :
Le phénomène peut même prendre une extension spectaculaire, avec des variations importantes dans la structure génétique (modification importante dans le nombre et la structure des chromosomes) et la forme et les caractéristiques de l'hybride :