La reproduction est un processus fondamental pour la survie de toute espèce. Dans le règne animal, la reproduction sexuée est la plus courante, impliquant la fusion de deux gamètes, un mâle et un femelle. Cependant, la nature est pleine de surprises, et certaines espèces ont développé des stratégies alternatives pour se reproduire. Parmi celles-ci, la parthénogenèse, un mode de reproduction asexuée où un ovule non fécondé se développe en un nouvel individu, est particulièrement fascinante. Cet article explore le phénomène de la parthénogenèse chez les abeilles, en mettant l'accent sur un type particulier où un individu est issu de la fusion de deux spermatozoïdes.
La Parthénogenèse : Une Alternative à la Reproduction Sexuée
La parthénogenèse est un mode de reproduction asexuée dans lequel un organisme se développe à partir d'un ovule non fécondé. Ce phénomène est observé chez diverses espèces, allant des invertébrés aux vertébrés. Chez les insectes, la parthénogenèse est relativement courante et se manifeste sous différentes formes, chacune ayant ses propres particularités.
Pour qu’ils se multiplient, la nature a doté les organismes vivants d’une large diversité de systèmes reproductifs. Chez les insectes, l’une de ces stratégies est la parthénogenèse. Celle-ci repose sur le développement d’individus issus de gamètes non fertilisés, donc sans recours à la fécondation. L’apomixie est le système le plus simple : la descendance femelle est génétiquement similaire à la mère, l’absence de méiose évite tout réarrangement chromosomique (brassage génétique). L’automixie fait intervenir le processus de méiose, la diploïdie est rétablie sans l’apport d’un gamète (sans fécondation). Dans une parthénogenèse arrhénotoque, la descendance provenant d’œufs non fécondés n’est constituée que d’individus mâles (système opposé à la thélytoquie). Un système parthénogénétique peut apparaître de diverses manières. Le cas le plus singulier repose sur l’interaction entre certains groupes d’insectes et des bactéries endosymbiotiques telles que Wolbachia, Rickettsia et Cardinium - la plus largement représentée étant Wolbachia pipientis - causant des incompatibilités cytoplasmiques provoquant soit l’arrêt du développement des embryons diploïdes, soit de la thélytoquie, soit de la féminisation des mâles, leur mort. De nombreuses espèces d’insectes sont monosexuées (leur population n’est composée que d’un seul sexe). Ces espèces se rencontrent dans des environnements isolés comme des îles ou des régions de haute altitude.
Les Différents Types de Parthénogenèse
Il existe plusieurs types de parthénogenèse, chacun se distinguant par le sexe de la progéniture produite :
- Arrhénotoquie : Les œufs non fécondés donnent naissance à des mâles.
- Thélytoquie : Les œufs non fécondés donnent naissance à des femelles.
- Deutérotoquie : Les œufs non fécondés peuvent donner naissance à des mâles ou des femelles.
La Parthénogenèse chez les Hyménoptères : Un Cas Particulier
Les hyménoptères, qui comprennent les abeilles, les guêpes et les fourmis, présentent une diversité remarquable de modes de reproduction parthénogénétique. La parthénogenèse est commune à toutes les espèces de l’ordre, regroupant ainsi la plus grande diversité de types de parthénogenèse. Le plus répandu et ancestral est l’arrhénotoquie combinée avec de l’haplodiploïdie. Les femelles ont ainsi la capacité de fertiliser ou non leurs œufs et pouvent ajuster le sex-ratio de leur descendance : un œuf diploïde donnera une femelle ou une ouvrière stérile et un œuf haploïde un mâle. Le passage d’une parthénogenèse arrhénotoque à une parthénogenèse thélytoque est relativement fréquent en raison de l’absence de chromosome sexuel rendant possible la restauration de la diploïdie par un processus apomictique ou automictique. La thélytoquie et l’arrhénotoquie peuvent également s’observer de manière cyclique, les ouvrières des fourmis Cataglyphis hispanica, Paratrechina longicornis, Vollenhovia emeyri et Wasmannia auropunctata sont issues de la reproduction sexuée alors que les nouvelles reines proviennent d’œufs parthénogénétiques thélytoques. L’étude du mode de reproduction de Wasmannia auropunctata a mis en évidence un cas unique de double système parthénogénétique (arrhénotoque et thélytoque). Il a ainsi été découvert en 2005 que les mâles, issus d’œufs fécondés, exprimaient uniquement le génome paternel, le génome maternel disparaissant (hormis le génome mitochondrial) par un mécanisme demeurant en partie inconnu. Dans la mesure où ces ouvrières sont stériles, cette reproduction sexuée n’aboutit pas au mélange des génomes mâles et femelles à la génération suivante. Cette absence de flux de gènes entre mâles et femelles conduit à une différenciation génétique et à une évolution séparée des deux génomes. Cela pose la question quant à la classification d’une éventuelle distinction entre ces deux sexes comme deux espèces distinctes, dont l’une ne serait constituée que de mâles !
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L'Haplodiploïdie : Un Système de Détermination du Sexe Unique
Chez les abeilles, le sexe est déterminé par un système haplodiploïde. Les femelles (reines et ouvrières) sont diploïdes, ce qui signifie qu'elles possèdent deux copies de chaque chromosome, tandis que les mâles (faux-bourdons) sont haploïdes, ne possédant qu'une seule copie. Les femelles diploïdes sont issues d'œufs fécondés, tandis que les mâles haploïdes sont issus d'œufs non fécondés par parthénogenèse arrhénotoque.
La reine libère un spermatozoïde pour féconder l'œuf. Pour des mâles, la reine bloque la libération du spermatozoïde. L'œuf non fécondé se développe en un mâle, par conséquent haploïde.
La Parthénogenèse Thélytoque : Production de Reines par Voie Asexuée
Dans certaines espèces de fourmis, comme Cataglyphis cursor, les reines peuvent utiliser une forme de parthénogenèse appelée thélytoquie pour produire de nouvelles reines. Dans ce cas, un œuf non fécondé se développe en une femelle diploïde, qui devient une nouvelle reine.
Ce nouveau mode de reproduction est aujourd'hui également asexué. une parthénogenèse d'un autre type : la thélytoquie. Pour autant, les femelles issues de ce mode de reproduction sont diploïdes. de ce doublement des chromosomes, précise Claudie Doums. des reines qui utilisent cette reproduction asexuée pour donner des femelles.
Une Abeille Issue de la Fusion de Deux Spermatozoïdes : Un Phénomène Rare
Le cas d'une abeille issue de la fusion de deux spermatozoïdes est un phénomène extrêmement rare et inhabituel. Normalement, la reproduction sexuée implique la fusion d'un seul spermatozoïde avec un ovule. Cependant, dans des circonstances exceptionnelles, deux spermatozoïdes peuvent fusionner pour former un zygote diploïde, qui se développe ensuite en un individu.
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Les Mécanismes Possibles de la Fusion de Deux Spermatozoïdes
Les mécanismes exacts qui conduisent à la fusion de deux spermatozoïdes restent à élucider. Cependant, plusieurs hypothèses ont été avancées :
- Anomalies de la fécondation : Des anomalies dans le processus de fécondation pourraient entraîner la fusion de deux spermatozoïdes au lieu d'un seul.
- Mutations génétiques : Des mutations dans les gènes impliqués dans la régulation de la fécondation pourraient également favoriser la fusion de plusieurs spermatozoïdes.
- Facteurs environnementaux : Des facteurs environnementaux, tels que l'exposition à des substances chimiques, pourraient perturber le processus de fécondation et entraîner la fusion de plusieurs spermatozoïdes.
Les Conséquences de la Fusion de Deux Spermatozoïdes
Les conséquences de la fusion de deux spermatozoïdes peuvent varier en fonction des gènes et des chromosomes impliqués. Dans certains cas, le zygote résultant peut être non viable et ne pas se développer. Cependant, dans d'autres cas, le zygote peut se développer en un individu viable, mais avec des caractéristiques génétiques inhabituelles.
Parthénogenèse et Variabilité Génétique
La parthénogenèse, en général, réduit la variabilité génétique au sein d'une population, car la progéniture est génétiquement identique à la mère dans le cas de l'apomixie, ou présente une recombinaison limitée dans le cas de l'automixie. Cela peut être un inconvénient dans des environnements changeants, où la diversité génétique est avantageuse pour l'adaptation. Cependant, dans des environnements stables, la parthénogenèse peut être une stratégie de reproduction efficace, car elle permet de produire rapidement une progéniture bien adaptée à l'environnement local.
variabilité génétique. pour la survie de la colonie. que la reine des Cataglyphis cursor utilise alors.
Parthénogenèse et Sélection de la Parentèle
Chez les fourmis, la parthénogenèse peut être liée à la sélection de la parentèle, un concept selon lequel les individus peuvent favoriser la survie de leurs propres gènes en aidant des parents proches, même au détriment de leur propre reproduction. Dans les colonies de fourmis où les reines produisent des ouvrières par reproduction sexuée et des reines par parthénogenèse thélytoque, les ouvrières sont plus étroitement apparentées aux nouvelles reines qu'elles ne le seraient à leur propre progéniture si elles se reproduisaient elles-mêmes. Cela peut inciter les ouvrières à aider à élever les nouvelles reines, car cela favorise la survie de leurs propres gènes.
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Chez Cataglyphis hispanica, les gènes paternels sont tout simplement dégagés pour que les ovules ne possèdent que les gènes maternelles. Les ouvrières sont diploïdes classiques (mère/père) et les Reines, après j'imagine parthénogenèse, des reines clonales. Les mâles sont eux haploïdes (de fait de même génotype que les reines). Même si je suis pas encore bien accoutumé à cette théorie, je pense que c'est à mettre en relation avec la sélection de la parentèle, qui est la base explicative de la vie altruiste des ouvrières asexuées. Mais pour revenir à nos moutons, cette technique permet de ne transmettre que les gènes de la mère, et pas les gènes du père et de rapprocher génétiquement ouvrière et mâle (frère et sœur donc) de la Reine.
La Vie Sociale des Abeilles et la Parthénogenèse
La vie sociale des abeilles est connue depuis des temps reculés. L’architecture des sociétés d’abeilles est divisée en castes qui interagissent, suivant des modes de comportements socio-biologiques et comportementaux très sophistiqués. Il y a trois type d’individus, chacun délimitant une caste : les femelles fertiles ou reines, les femelles stériles ou ouvrières, et enfin les mâles, aussi appelés faux-bourdons. Une telle société est définie comme “pluriannuelle” étant donné le nombre de générations qui caractérise l’énorme descendance de la reine. Elle est matriarcale du fait de la présence de la reine.
La Reine : Maître de la Reproduction
La reine de Apis mellifera ou Apis mellifica, comme l’appela plus tard Linnaeus lui-même, un nom encore utilisé aujourd’hui par certains apiculteurs, est plus grande que les autres habitants de la ruche. Ces activités sont la prérogative des ouvrières aux différents stades de leur cycle de vie. Toutes les larves, à la fois celles qui génèreront des ouvrières (les femelles), celles qui donneront des faux-bourdons (les mâles) et celles qui génèreront la future reine (femelle féconde), ont une couleur de cire. Les larves planifiées pour être de futures reines forment une chrysalide après 15 à 16 jours d’existence. Toutes les larves, quel que soit le morphotype qu’elles produiront, se transforment en une pupe “adectica” ce qui signifie que leurs mandibules sont non mobiles, “exarata” car tous les appendices sont non soudés au corps et immobiles.
La reine montre une totale absence de soins parentaux envers l’immense nombre de larves, qui forment d’innombrables générations de progéniture. Tous les soins à apporter à la ruche, comme la garder propre et correctement aérée, les soins des larves et des nymphes, ceux de la reine, sont toujours du ressort des innombrables ouvrières.
Les Ouvrières : Gardiennes de la Colonie
Les ouvrières possèdent des glandes cirières, des glandes hypopharyngiennes et sont également équipées de corbeilles et de brosses à l’arrière de leurs pattes, utiles à la collecte du pollen lors de leur période de vie où elles cherchent de la nourriture. Ces ovarioles sont inactifs et atrophiés, tout particulièrement lorsque, l’âge venant, elles deviennent des butineuses. De plus, les ouvrières sont les seules à être équipées d’un dard ou aiguillon, connecté à un sac à venin. Il peut causer une vive douleur. Chez les humains, une piqûre de Apis mellifera, comme c’est le cas avec le frelon-géant (Vespa mandarinia), peut causer, si le sujet est allergique, un sérieux choc anaphylactique. Outre la construction des rayons, les ouvrières se chargent de collecter de la nourriture, de nourrir la reine, les faux-bourdons et les larves, de maintenir constants la température intérieure et le taux d’humidité de la ruche, qu’elles défendent également contre les éventuels ennemis.
Les Faux-Bourdons : Destinés à la Reproduction
La fonction des faux-bourdons est de féconder la reine. En raison de leur pièces buccales incomplètes, ils sont nourris toute leur vie par les ouvrières.
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