Introduction
L'autofécondation, ou autogamie, est un processus de reproduction sexuée où les gamètes mâles et femelles proviennent du même individu. Cette stratégie reproductive, observée chez diverses espèces, notamment les plantes à fleurs, certains protozoaires et invertébrés, permet à un organisme de se reproduire en utilisant ses propres ovules et son propre sperme. Bien que représentant la principale méthode de reproduction pour certaines espèces, elle n'exclut pas la possibilité pour les hermaphrodites de se reproduire avec d'autres individus.
Définition et Concepts Clés
Autofécondation : La fusion des gamètes d'un même individu
L'autofécondation se définit comme la fusion de gamètes mâles et femelles produits par un même individu. Ce mécanisme distingue une espèce bisexuée capable de se féconder sans besoin d'un partenaire de l'autre sexe. En zoologie, l'autofécondation concerne les organismes hermaphrodites obligatoires, tandis qu'en botanique, elle s'applique aux plantes autofertiles.
Autogamie : Synonyme d'autofécondation
Également appelée autogamie, l'autofécondation représente une stratégie reproductive qui permet à un organisme d'utiliser ses propres ovules et son propre sperme pour assurer la reproduction.
Autofertilité : La capacité de se féconder soi-même
Un organisme autofertile se féconde lui-même, et cette propriété est l'autofertilité. Les autofertiles, par opposition aux autostériles comme les hybrides, se trouvent surtout chez les végétaux. Chez les plantes, il y a habituellement autopollinisation. Certains cultivars de kiwi sont autofertiles pour faciliter l'obtention de fruits.
Mécanismes de l'Autofécondation chez les Plantes
L'autofécondation chez les plantes se manifeste principalement par l'autopollinisation, où le pollen d'une fleur féconde son propre pistil ou celui d'une autre fleur de la même plante.
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Auto-pollinisation : Le transfert du pollen au sein d'une même plante
Deux possibilités d'autofécondation existent chez les plantes (auto-pollinisation) : sur une même fleur ou sur deux fleurs d'une même plante.
Autogamie vs. Géitonogamie
Le terme autogamie est parfois employé pour désigner la pollinisation autogame au sein d'une même fleur, bien que cette dernière ne mène pas toujours à une fécondation réussie. Elle se distingue de la géitonogamie, où le pollen est transféré entre différentes fleurs d'une même plante à fleurs, ou d'une plante gymnosperme monoïque.
Autofécondation vs. Parthénogenèse
L'autofécondation reste une fécondation sexuée, nécessitant et impliquant les deux sexes mâle et femelle. En revanche, si la parthénogenèse peut ressembler à l'autofécondation, elle est différente car elle n'implique que des individus femelles sans fertilisation par un mâle.
Systèmes d'Incompatibilité Génétique : Freins à l'Autofécondation
Chez beaucoup de plantes qui pourraient, morphologiquement, réaliser au hasard l'autofécondation ou la fécondation croisée, des systèmes d'incompatibilité génétique permettent de favoriser ou même de rendre obligatoire la fécondation croisée. Ces systèmes font appel à des gènes d'incompatibilité (S) existant sous forme de nombreux allèles (S1, S2, S3, …, Sx).
Incompatibilité gamétophytique
Les plantes hétérozygotes diploïdes disposent pour le gène S de deux allèles. Le pollen, gamétophyte mâle haploïde, ne contient qu'un de ces allèles. Si l'allèle du pollen est le même que l'un des deux allèles de l'ovaire (diploïde) de l'organe femelle, le développement du tube pollinique sera bloqué et la fécondation ne pourra avoir lieu. Dans ce cas, l'autofécondation est impossible. Seule la fécondation entre deux plantes éloignées disposant d'allèles différents est possible. La plante A (S1/S3) produit des grains de pollen S1 ou S3. Seul le pollen S1 pourra germer puis féconder la plante B (S3/S3). En revanche, la plante B (S3/S3) ne produit que des grains de pollen S3.
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Incompatibilité sporophytique
Les plantes hétérozygotes disposent pour le gène S de deux allèles. Le pollen, gamétophyte mâle haploïde, ne contient qu'un de ces allèles. Mais une partie des composants de sa paroi a été synthétisée par les cellules nourricières du pollen (le tapis) au cours de sa formation. Ces cellules étaient diploïdes et contenaient donc les deux allèles. Si l'un des deux allèles de la plante diploïde qui a généré le pollen est le même que l'un des deux allèles de l'ovaire (diploïde), le développement du tube pollinique sera bloqué et la fécondation ne pourra avoir lieu. Dans ce cas, l'autofécondation est impossible. Seule la fécondation entre deux plantes éloignées disposant d'allèles différents est possible. La plante A (S1/S3) produit des grains de pollen S1 ou S3 qui contiennent dans leur paroides produits synthétisés par le tapis diploïde et correspondant aux deux allèles S1 et S3. Aucun grain de pollen ne peut germer sur la plante B (S3/S3) car tous contiennent des produits d'origine S3.
Reproduction Sexuée et Brassage Génétique
La reproduction sexuée, qu'elle soit allogame (avec un partenaire) ou autogame (autofécondation), est un processus fondamental qui permet le brassage de l'information génétique. Ce brassage est crucial pour la diversité des descendants et l'adaptation des espèces.
Méiose : La production de gamètes haploïdes
La méiose est un processus clé de la reproduction sexuée. Elle assure la production de cellules reproductrices, les gamètes (pollen chez le mâle, ovule chez la femelle). Lors de la méiose, les chromosomes homologues se séparent, et il y a également séparation des allèles (les différentes versions d'un même gène). Chaque gamète ne reçoit qu'un seul allèle pour chaque gène. La méiose aboutit à la production de gamètes haploïdes (n), contenant la moitié du nombre de chromosomes de la cellule mère diploïde (2n). De plus, les gamètes ne possèdent pas tous la même information génétique en raison des crossing-over (échanges de portions de chromosomes) et de la séparation aléatoire des chromosomes homologues.
Fécondation : L'union des gamètes et la restauration de la diploïdie
La fécondation est l'union d'un gamète mâle et d'un gamète femelle. Elle réunit les deux noyaux haploïdes et donne naissance à un œuf diploïde. L’œuf, puis la nouvelle plante, possède la même quantité d’information génétique que ses deux parents et les nouvelles paires de chromosomes homologues présentent donc des allèles issus du pollen et des allèles issus de l'ovule.
Reproduction Asexuée : Une Alternative à la Reproduction Sexuée
En conditions naturelles, certains végétaux se multiplient sans passer par la reproduction sexuée, par le biais de la multiplication végétative. Un nouvel individu se forme alors à partir d’un organe de la plante « mère ».
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Multiplication par stolons
Dans le cas du fraisier par exemple, il y a formation de tiges aériennes rampantes. De place en place, se forment des bourgeons et des racines qui sont le point de départ de nouveaux pieds.
Multiplication par tubercules
Par exemple, pour la pomme de terre, des tiges souterraines renflées par les réserves permettent d’obtenir une nouvelle plante par développement de bourgeons (les yeux, donnant des germes).
Multiplication par rhizomes
Dans le cas de l’asperge par exemple, ce sont des tiges souterraines pouvant s’enraciner et donner une nouvelle plante.
Multiplication par bulbilles
Les bulbes secondaires (bulbilles), formés à partir du bulbe, s’en détachent, puis s’enracinent pour se développer en une nouvelle plante comme chez l’ail par exemple.
Clones : Des individus génétiquement identiques
On appelle clones tous les individus nés d’un même organisme et possédant le même patrimoine héréditaire. Un tubercule, un stolon, un rhizome, une bulbille sont donc à l’origine d’un clone.
Culture In vitro : La multiplication végétative en laboratoire
La culture In vitro est une technique qui permet de régénérer une plante entière à partir de la mise en culture sur un milieu nutritif de cellules ou d’explantas de tissus végétaux. Les plantes, obtenues en conditions stériles, sont saines car exemptes de virus ou de bactéries. A l’origine, la méthode était destinée à régénérer des plantes saines à partir de culture de méristèmes de plantes infectées par des virus. En effet, les méristèmes sont exempts de virus. Actuellement, elle est également utilisée pour multiplier des plantes en grand nombre. Dans le cas de la pomme de terre, il est possible de repiquer des fragments de germe comportant un nœud muni d’une petite feuille et d’un bourgeon. La plante issue de la bouture peut être fragmentée à son tour et conduite à d’autres boutures.
Fécondité et Fertilité : Nuances de Sens
Il est important de distinguer les termes "fécond" et "fertile". Étymologiquement, fécond est ce qui engendre, donne la naissance, a la vertu d'engendrer, de donner la naissance ; fertile est ce qui porte, et, ici, ce qui porte moisson, production, etc. On peut dire sans nuance bien sensible une terre féconde, et une terre fertile, mais on dira une vertu féconde et non une vertu fertile ; car partout où l'idée de force productive intervient, c'est fécond qui doit être employé et non fertile. De même on dira un esprit fécond, parce que cet esprit est représenté comme ayant la vertu de produire ; mais, si on le dit fertile, il faudra ajouter en quoi : fertile en ressources, en inventions, etc. parce que, avec fertile, il faut énoncer ce qui est porté, produit.
On trouve la différence entre ces deux mots bien marquée dans cette phrase : On a vu ou cru voir les moyens qui la rendent féconde [la terre] ; on a essayé de la rendre fertile en la cultivant, Condillac, Hist. anc. III, 3. Fertile est pour la terre un sens propre ; fécond n'y est qu'une métaphore. On dit d'une femelle qu'elle est féconde, et non pas fertile.
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