Savais-tu que l'appareil reproducteur humain contient les plus grandes et les plus petites cellules humaines ? Les hommes produisent la plus petite, connue sous le nom de spermatozoïde, qui est plus petite que le diamètre d'un cheveu humain. Les femmes produisent des ovules, qui sont les plus grandes cellules du corps humain et qui peuvent être vues sans microscope. Ces deux cellules s'assemblent et fusionnent leur matériel génétique pour créer la vie ! Cependant, il existe aussi des organismes qui se reproduisent de manière asexuée et qui n'ont pas besoin de cellules reproductrices mâles et femelles. Explorons les différents types de reproduction et comment cela reflète la diversité de cette planète.
Reproduction sexuée
Au cours de la reproduction sexuée, le matériel génétique des deux parents se réunit pour produire une progéniture qui est génétiquement différente de ses parents.
La reproduction sexuée est un type de reproduction où les noyaux des gamètes mâles (cellules sexuelles mâles) et les noyaux des gamètes femelles (cellules sexuelles femelles) fusionnent pour former un zygote (ovule fécondé).
La reproduction sexuée se produit par le biais du processus de méiose. Ce processus produit des gamètes haploïdes (cellules sexuelles dotées d'un seul ensemble de chromosomes, 23 chez les humains). Lors de la fécondation, les gamètes de la mère et du père fusionnent pour former une cellule diploïde (cellules sexuelles avec deux ensembles de chromosomes, un de chaque parent).
En produisant une descendance génétiquement différente, la reproduction sexuée crée une diversité génétique.
La diversité génétique signifie qu'il existe une gamme de caractéristiques et de traits différents au sein d'une espèce, ce qui entraîne des caractéristiques physiques et des comportements différents au sein d'une espèce.
Les humains se reproduisent sexuellement par le biais de rapports sexuels entre parents biologiques, mais quels sont les structures, les processus et les réactions physiologiques qui permettent cela ? Découvrons-en plus sur le système reproducteur humain.
Reproduction humaine
La reproduction sexuée comporte différentes étapes et la fécondation humaine est l'une de ces étapes.
Le système reproducteur a pour fonction de produire des gamètes : des ovules et des spermatozoïdes.
La reproduction sexuée chez les humains (et les autres animaux) implique la fusion d'un spermatozoïde (gamète mâle) et d'un ovule (gamète femelle) pour produire un zygote diploïde (ovule fécondé).
La production de gamètes chez l'homme se fait selon les processus suivants :
l'ovogenèse (production d'ovules) ;
la spermatogenèse (production de spermatozoïdes).
Lors de la fécondation, les noyaux de ces cellules fusionnent pour former un zygote ou un ovule fécondé. La fécondation se déroule selon la série d'étapes et de réactions suivantes :
les spermatozoïdes se lient à la couche externe de l'ovule, la zone pellucide, et creusent un tunnel à travers celle-ci à l'aide d'enzymes digestives : c'est la réaction acrosomique ;
la membrane du spermatozoïde et celle de l'ovule fusionnent avant que le noyau du spermatozoïde ne pénètre dans le cytoplasme de l'ovule. S'ensuit la réaction corticale, qui est essentiellement le durcissement de la zone pellucide. Cette réaction empêche que plusieurs spermatozoïdes ne fécondent le même ovule ;
lorsque les noyaux de l'ovule et du spermatozoïde fusionnent, un zygote est formé ;
l'ovule fécondé se divise ensuite plusieurs fois pour former un blastocyste et s'implanter dans la paroi de l'utérus.
Fig. 1 - La réaction acrosomique
Appareil reproducteur féminin
Bien que les structures suivantes de l'appareil reproducteur féminin remplissent des fonctions différentes, elles contribuent ensemble à la création et au maintien d'un ovule :
Fig. 2 - Structure de l'appareil reproducteur féminin
Les ovaires sont les gonades féminines ; l'organe principal de l'appareil reproducteur féminin. Ils sont principalement responsables de la production d'ovules et d'hormones telles que les œstrogènes et la progestérone. Ces hormones sont responsables du contrôle de divers processus de reproduction chez les femmes et de l'épaississement et du maintien de la paroi de l'utérus.
Les fimbriae sont une extension des trompes de Fallope et balayent l'ovule dans la trompe après l'ovulation.
Les trompes de Fallope sont une paire de tubes qui s'étendent des ovaires à l'utérus. Elles sont chargées de transporter les ovocytes jusqu'à l'utérus. La fécondation se produit normalement à cet endroit.
L'utérus est un organe musculaire en forme de poire où l'ovule fécondé sera implanté et se développera.
Le col de l'utérus est la partie inférieure de l'utérus, un canal entre l'utérus et le vagin par lequel le fœtus (bébé en développement) sortira lors de l'accouchement.
Le vagin est un passage menant à l'utérus qui accueille le pénis lors des rapports sexuels.
Ovogenèse
L'ovogenèse est le processus qui produit les ovules. Elle se produit dans les couches externes des ovaires. La figure 3 donne un aperçu de l'ovogenèse.
Fig. 3 - Le processus de l'ovogenèse
Les cellules germinales, qui sont les cellules reproductrices dans l'ovaire, se divisent par mitose pour former des oogones. Les oogones sont des cellules reproductrices immatures qui sont diploïdes, ce qui signifie qu'elles contiennent deux jeux complets de chromosomes, un de chaque parent.
Avant la naissance de la femme, un oogone se développe pour devenir un ovocyte primaire. Cet ovocyte primaire reste en phase de repos jusqu'à la puberté.
À chaque cycle menstruel, généralement un seul ovocyte primaire reprend sa division méiotique (1ʳᵉ division méiotique) pour devenir un ovocyte secondaire, qui est un ovule immature. Cet ovocyte est une cellule haploïde, ce qui signifie qu'il ne contient que la moitié des chromosomes de la cellule d'origine. C'est maintenant le jeu de chromosomes féminins qui sera présent dans le zygote. En outre, une petite cellule, appelée premier corps polaire, se détache de l'ovocyte.
Les corps polaires sont également des cellules haploïdes, mais ils ne peuvent pas être fécondés et dégénèrent généralement.
L'ovocyte secondaire ne subit la deuxième division méiotique (2ᵉ division méiotique) que si la fécondation par un spermatozoïde a lieu. Dans ce cas, l'ovocyte secondaire forme un ovule mature et un autre corps polaire. Si la fécondation n'a pas lieu, l'ovocyte secondaire ne termine pas la deuxième division méiotique et ne devient pas un ovule mature. La maturation de l'ovocyte, pour former un ovule, est suspendue en prophase II jusqu'à l'ovulation (après la puberté). Ensuite, la division méiotique peut se poursuivre, mais elle s'arrête à nouveau au stade de la métaphase II. L'ovocyte secondaire reste alors bloqué dans cette phase jusqu'à ce que la fécondation par un spermatozoïde ait lieu.
Appareil reproducteur masculin
Bien que les structures suivantes de l'appareil reproducteur masculin remplissent des fonctions différentes, elles contribuent ensemble à la création et au stockage des spermatozoïdes :
Fig. 4 - Structure de l'appareil reproducteur masculin
Le pénis délivre le sperme qui contient les spermatozoïdes au vagin pendant les rapports sexuels.
Les testicules sont les gonades de l'homme : le principal organe sexuel de l'appareil reproducteur masculin. Ils produisent des spermatozoïdes et des hormones, comme la testostérone. La testostérone est essentielle à la production de spermatozoïdes chez les hommes.
Le scrotum est un sac de peau en forme de poche qui contient les testicules.
L'épididyme est chargé de stocker les spermatozoïdes créés dans les testicules. Les spermatozoïdes sont transportés de l'épididyme aux vésicules séminales par les canaux déférents, où ils sont stockés jusqu'à l'éjaculation.
Les canaux déférents sont de longs tubes, ou conduits, qui relient l'épididyme et les canaux éjaculateurs. Les canaux éjaculateurs reçoivent le sperme des canaux déférents et l'acheminent dans l'urètre, où il sort du corps de l'homme.
Spermatogenèse
Fig. 5 - Le processus de la spermatogenèse
La spermatogenèse est le processus qui produit les spermatozoïdes. Elle se produit dans les testicules, les gonades masculines.
Les cellules germinales subissent plusieurs divisions cellulaires par mitose pour former des spermatogonies.
Les spermatogonies se multiplient par mitose, puis elles se développent pour devenir des spermatocytes primaires.
Les spermatocytes primaires subissent une méiose pour former des spermatocytes secondaires.
Les spermatocytes secondaires subissent la méiose pour la deuxième fois, formant les spermatides, qui sont des cellules sexuelles haploïdes.
Les spermatides se différencient (mûrissent) pour devenir des spermatozoïdes.
Reproduction sexuée des plantes
La reproduction sexuée chez les plantes suit des principes similaires à la reproduction sexuée chez l'homme ; les noyaux des gamètes mâles et femelles fusionnent pour former un zygote. Il existe cependant quelques différences significatives.
Les gamètes mâles sont produits dans les anthères de la fleur et se trouvent dans les grains de pollen, tandis que les gamètes femelles sont produits dans les ovaires de la fleur et stockés dans les ovules. Chez les plantes, les ovules sont des structures qui se transforment en graines lorsqu'elles sont fécondées.
Fig. 6 - Structure générale d'une fleur
La fécondation chez les plantes se produit sous la forme d'une double fécondation. Au cours de ce processus :
Un grain de pollen atterrit sur le stigmate du carpelle et forme un tube pollinique qui se développe vers le bas dans l'ovule (qui se trouve dans l'ovaire).
Lorsque le tube pollinique pénètre dans la paroi du sac embryonnaire de l'ovule, son extrémité éclate, ce qui permet à un gamète mâle (dans le tube pollinique) de féconder l'ovule et de former un zygote.
Un autre gamète mâle (également dans le tube pollinique) fusionne avec deux noyaux polaires (noyaux femelles situés au centre du sac embryonnaire), produisant un noyau d'endosperme.
Le noyau de l'endosperme se divise et forme un endosperme, qui fournit des nutriments et de la nourriture à l'embryon en pleine croissance.
Ces deux événements de fécondation sont connus sous le nom de double fécondation.
Tu trouveras plus d'informations sur ces processus dans notre résumé de cours sur la reproduction des plantes.
La reproduction sexuée chez les champignons
Les champignons (et les plantes) peuvent se reproduire à la fois de manière sexuée et asexuée. Dans les deux cas, les champignons produisent des spores libérées dans l'environnement. Ces spores atterrissent et se développent en champignons lorsque les conditions environnementales sont favorables.
La reproduction sexuée chez les champignons se déroule en trois étapes :
la plasmogamie ;
la caryogamie ;
la méiose.
Plasmogamie : les noyaux de deux cellules haploïdes se rencontrent. Ils ne sont pas encore fusionnés, deux noyaux différents sont donc présents dans la même cellule.
Caryogamie : les deux noyaux fusionnent finalement, formant un noyau de zygote diploïde.
Méiose : les cellules du gamétange (organe de reproduction sexuée chez les champignons) retournent à l'état haploïde par division méiotique. Ces cellules sont incorporées dans les spores qui sont disséminées dans l'environnement.
Reproduction asexuée
La reproduction asexuée est un type de reproduction qui n'implique pas la fusion des gamètes.
La reproduction asexuée se produit uniquement par mitose, par laquelle une cellule se divise pour produire des cellules filles génétiquement identiques. De nombreux organismes utilisent la mitose pour se reproduire au lieu de la reproduction sexuelle par les gamètes.
Reproduction asexuée chez les champignons
Les champignons peuvent se reproduire de manière asexuée par fragmentation, bourgeonnement ou sporulation (production de spores).
La sporulation est la forme la plus courante de reproduction asexuée. L'organisme parent produit ces spores par mitose, et elles sont disséminées dans l'environnement.
Une autre forme de reproduction asexuée est la fragmentation, où le thalle (corps du champignon) se brise en morceaux avant de repousser. Le mycélium (constitué d'un réseau de filaments appelés hyphes) peut également se détacher et se développer en d'autres mycéliums. Les organes de fructification des champignons peuvent se développer à partir d'une spore de mycélium.
Le bourgeonnement est une autre méthode de reproduction asexuée. Ici, un bourrelet se forme au bord d'une cellule avant de subir une cytokinèse et de se détacher de la cellule mère.
Reproduction asexuée des plantes
Les plantes peuvent subir deux grands types de reproduction asexuée : la reproduction végétative et l'apomixie.
Fig. 7 - Reproduction végétative. Dans cet exemple, de nouvelles plantes bourgeonnent à partir du stolon
La reproduction végétative fait appel à la structure végétative de la plante mère pour former de nouveaux individus génétiquement identiques grâce à des processus tels que le bourgeonnement. Cette forme de reproduction ne nécessite pas de graines ou de spores.
L'apomixie est une forme de reproduction asexuée qui produit des graines sans fécondation. L'ovule donne naissance à une nouvelle graine.
Chez certaines plantes, la pollinisation est nécessaire pour initier la croissance de l'embryon, mais aucun matériel génétique n'est transféré du grain de pollen à la progéniture.
Reproduction asexuée chez les procaryotes
Les procaryotes, comme les bactéries, sont des organismes unicellulaires qui ne contiennent pas de noyau distinct ni d'autres organites liés à une membrane. Ils se reproduisent par reproduction asexuée, qui se produit par un processus connu sous le nom de fission binaire. Le processus de fission binaire est le suivant :
L'ADN de la cellule procaryote se réplique, doublant ainsi le nombre de chromosomes. Rappelle-toi que, contrairement aux cellules eucaryotes, le matériel génétique des procaryotes n'est pas contenu dans un noyau. L'ADN se trouve donc en vrac dans le cytoplasme, mais dans une région spécialisée appelée nucléoïde.
Les chromosomes se séparent aux extrémités opposées de la cellule. La cellule s'allonge également, formant un septum au milieu.
Une nouvelle paroi cellulaire est formée à partir du septum, qui se divise par le milieu, libérant deux cellules procaryotes génétiquement identiques.
Il est toutefois important de noter que la fission binaire n'est pas strictement limitée aux organismes procaryotes. Certains organismes eucaryotes unicellulaires peuvent également se reproduire de cette manière, comme les amibes.
Reproduction sexuée VS asexuée
Chaque méthode de reproduction présente plusieurs avantages distincts ; cependant, elles ont chacune leur lot d'inconvénients.
Avantages de la reproduction sexuée | Avantages de la reproduction asexuée |
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Inconvénients de la reproduction sexuée | Inconvénients de la reproduction asexuée |
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Reproduction - Points clés
- La reproduction sexuée ne peut se faire que par l'intermédiaire de cellules créées par le processus de méiose.
- La reproduction asexuée se produit par le biais du processus de mitose.
- Les humains et les autres mammifères se reproduisent sexuellement et ne peuvent pas se reproduire asexuellement.
- Les plantes et les champignons peuvent se reproduire à la fois sexuellement et asexuellement.
- Les deux types de reproduction présentent des avantages et des inconvénients.
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Questions fréquemment posées en Reproduction
Quels sont les différents types de reproduction ?
Les différents types de reproduction sont la reproduction sexuée et la reproduction asexuée.
Qu'est-ce que la reproduction sexuée et asexuée ?
La reproduction sexuée implique la fusion des gamètes mâles et femelles pour former un nouvel individu, tandis que la reproduction asexuée ne nécessite pas la fusion de gamètes et peut se produire par division cellulaire ou par d'autres moyens.
Quels sont les avantages de la reproduction asexuée ?
Les avantages de la reproduction asexuée sont la rapidité de reproduction, la production d'une grande quantité de descendants en peu de temps, l'absence de besoin d'un partenaire et la préservation des caractéristiques génétiques d'un seul parent.
Quelles sont les principales caractéristiques de la reproduction sexuée ?
Les principales caractéristiques de la reproduction sexuée sont la nécessité d'un partenaire pour la reproduction, la formation de gamètes mâles et femelles, la fécondation externe ou interne, la variabilité génétique due à la recombinaison génétique et la production d'une descendance génétiquement unique.
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