Regard N°78 sur l’évolution de la reproduction sexuée, par Tatiana Giraud et Sylvain Billiard

Pourquoi existe-t-il des sexes différents ? Et pourquoi souvent seulement deux ?

La Société Française d’Ecologie propose ce regard de Tatiana Giraud, Directrice de recherches CNRS, et de Sylvain Billiard, Maître de conférences à l’Université de Lille, sur l’évolution de la reproduction sexuée.

Introduction

Pourquoi existe-t-il des individus morphologiquement différenciés en mâles et femelles chez la plupart des animaux, ainsi que chez de nombreuses plantes et algues ? Plus largement, pourquoi la reproduction sexuée implique-t-elle généralement la fusion de deux types de gamètes* morphologiquement bien différenciés – un gros ovule « femelle » et un minuscule spermatozoïde « mâle »?

Ces questions peuvent paraître surprenantes, tant nous sommes habitués à l’idée que la reproduction « sexuée » implique l’accouplement d’un mâle et d’une femelle chez les animaux, ou la fusion d’un grain de pollen et d’un ovule chez les plantes. Cependant, tout comme l’existence même de la reproduction sexuée, qui pose aussi question mais a été plus étudiée (Otto & Lenormand 2001 ; Gouyon & Giraud 2009 a et b), cet état de fait mérite une explication évolutive : comment la sélection naturelle a-t-elle pu favoriser des individus qui mettent beaucoup d’énergie et de ressources pour la production de gros gamètes (ovules), et laissent fusionner leurs « coûteuses » cellules reproductrices avec de petits gamètes (spermatozoïdes) n’apportant pas, ou très peu, de ressources énergétiques ou nutritives aux embryons ?

Une telle situation, avec différenciation des cellules reproductrices en deux tailles contrastées, est appelée « anisogamie »*. C’est la règle chez de nombreux organismes eucaryotes* multicellulaires – dont l’ensemble des animaux et végétaux.

Tous les eucaryotes, cependant, ne sont pas « anisogames » : chez certaines espèces d’algues ou de champignons, tous les gamètes sont de même taille (Figure 1), une situation appelée « isogamie* », qui est sans doute ancestrale.

La question devient alors : dans quelles conditions l’isogamie peut-elle évoluer vers une différenciation en deux tailles contrastées de gamètes dans la population? La biologie évolutive peut nous permettre de répondre à cette question, en explorant les avantages de l’anisogamie* en termes de sélection naturelle : en quoi l’évolution vers la production de petits ou de gros gamètes – à partir de gamètes de taille intermédiaire- pourrait-elle conférer une meilleure valeur sélective*, c’est-a-dire permettre aux gènes contrôlant ces caractères d’être mieux transmis aux générations suivantes que les « stratégies » alternatives?

Article édité par Anne Teyssèdre
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