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Sexe

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Différents systèmes génétiques de détermination du sexe.

En biologie, le sexe est l'ensemble des traits biologiques observables qui permettent de différencier des organismes vivants dans le contexte de la reproduction. Il repose sur une combinaison complexe de traits génétiques et anatomiques, voire comportementaux et psychologiques en médecine et en sexologie.

Du point de vue de la génétique, la détermination du sexe s'explique notamment par la présence de chromosomes sexuels spécifiques au sein des cellules. Chez les Mammifères, y compris les Humains, deux types sont observés, l'un X et l'autre Y. Les femelles ont deux chromosomes X (XX), tandis que les mâles ont un chromosome X et un chromosome Y (XY). Le patrimoine génétique joue un rôle clé dans cette détermination et les gènes présents sur les chromosomes sexuels régulent le développement des caractères sexuels primaires et secondaires, tels que les organes reproducteurs et des caractéristiques morphologiques spécifiques aux différents sexes, notamment le dimorphisme sexuel.

Cependant, le patrimoine génétique, à lui seul, ne détermine pas nécessairement les différences anatomiques et comportementales qui sont observées. D'autres facteurs, tels que les influences hormonales, les interactions environnementales (exemple : température) et sociales, peuvent également contribuer à la différenciation sexuelle, par exemple, dans la sélection sexuelle, la sélection intersexuelle, la parade nuptiale ou la parentalité.

Bien que les Mammifères et Oiseaux soient majoritairement gonochores — le mâle produit des gamètes mâles (spermatozoïdes) et la femelle produit des gamètes femelles (ovules), certains organismes sont hermaphrodites, dioïques, mosaïques ou ont une ploïdie non binaire et des types sexuels complexes, à l'instar de l'espèce Bruant à gorge blanche qui possède quatre sexes génétiques et deux sexes anatomiques et du genre Tetrahymena qui possède sept types sexuels et qui est isogame.

Certains organismes, à l'instar du poisson clown, peuvent changer de sexe au cours de leur vie ou de leur développement, ce phénomène connu est sous le nom d'hermaphrodisme successif, tandis que d'autres peuvent présenter plusieurs sexes anatomiques, appelé hermaphrodisme simultané et que d'autres conservent ces traits de la naissance à la mort.

La variété et la complexité des traits sexuels est non seulement liée à la reproduction, mais aussi à la diversité des espèces et l'évolution de la reproduction sexuelle.

Reproduction sexuée

Définition

Le cycle de vie d’une espèce à reproduction sexuée passe par les stades haploïde et diploïde.

Il y a reproduction sexuée quand la reproduction requiert soit :

  • La rencontre d'individus de types sexuels différents,
  • La rencontre de cellules de types différents.

La reproduction sexuée peut se faire sans accouplement ou copulation comme c'est le cas pour quelques plantes[1], certains champignons[2], ou encore la majorité des poissons[3].

La reproduction sexuée, dans laquelle deux individus produisent une progéniture possédant une sélection des traits génétiques de chaque parent, est exclusive aux eucaryotes. Elle permet d'induire de la variabilité génétique d'un génération à l'autre, ce qui permet une évolution de l'information génétique, indispensable à long terme pour permettre aux espèces de s'adapter par la sélection du milieu selon la vision évolutionniste de Darwin[réf. souhaitée].

Les traits génétiques sont encodés dans l'acide désoxyribonucléique (ADN) des chromosomes. La cellule eucaryote possède un ensemble de chromosomes homologues par paire, un de chaque parent, et cette étape à double chromosome est appelée "diploïde". Pendant la reproduction sexuée, un organisme diploïde produit des cellules sexuelles spécialisées haploïdes appelées gamètes via la méiose[4], chacune ayant un seul ensemble de chromosomes. La méiose implique une étape de recombinaison génétique via un croisement chromosomique, au cours de laquelle des régions d'ADN sont échangées entre des paires de chromosomes appariés, pour former de nouveaux chromosomes, chacun avec une nouvelle combinaison des gènes des parents. Ensuite, les chromosomes sont séparés en ensembles simples dans les gamètes. Dans la progéniture, chaque gamète a ainsi la moitié du matériel génétique de la mère et la moitié du père[5]. La combinaison du croisement chromosomique et de la fécondation, qui réunit les deux ensembles simples de chromosomes pour former un nouveau zygote diploïde, donne naissance à un nouvel organisme qui contient un ensemble différent des traits génétiques de chaque parent[réf. souhaitée].

Chez les animaux, la phase haploïde n'intervient que dans les gamètes, les cellules haploïdes spécialisées qui se fusionnent pour former un zygote se développant en un nouvel organisme diploïde[réf. souhaitée].

Chez les plantes, l'organisme diploïde produit un type de spore haploïde par méiose capable de subir une division cellulaire répétée pour produire un organisme haploïde pluricellulaire. Dans les deux cas, les gamètes peuvent être extérieurement similaires (isogamie) ou peuvent différer en taille et d'autres aspects (anisogamie)[6]. La différence de taille est maximale dans l'oogamie, un type d'anisogamie où une petite gamète motile se combine avec une gamète beaucoup plus grande et non motile[7].

Chez les organismes anisogamiques, par convention, la gamète plus grande, appelée ovule, est considérée comme femelle, tandis que la gamète plus petite, appelée spermatozoïde ou cellule de sperme, est considérée comme mâle. Un individu produisant des gamètes volumineux est femelle, et celui produisant des gamètes de petite taille est mâle[8]. Un individu produisant les deux types de gamètes est un hermaphrodite. Dans certaines espèces, un hermaphrodite peut s'auto-féconder et produire une progéniture seul[9].

Systèmes sexuels

Un système sexuel est une répartition des fonctions mâles et femelles entre les organismes d'une espèce[10].

Animaux

Environ 95 % des espèces animales ont des individus mâles et femelles distincts et sont dites gonochores. Environ 5 % des espèces animales sont hermaphrodites[10]. Ce faible pourcentage est en partie imputable au très grand nombre d'espèces d'insectes, chez lesquelles l'hermaphrodisme est absent[11]. Environ 99 % des vertébrés sont gonochoriques, et les 1 % restants qui sont hermaphrodites sont presque tous des poissons[12].

Plantes

Déterminisme sexuel

Définition et concept

Différents mécanismes

Génétique

Chromosomes

Environnement

Exemples

Les variations et les exceptions

Différenciation sexuelle

Définition et processus

Facteurs

Hormones sexuelles

Génétique

Environnement

Caractéristiques sexuelles primaires et secondaires

Dimorphisme

Au sein de la plupart des espèces vivantes, on peut répartir les individus en deux (ou parfois plusieurs types, pouvant aller jusqu'à plus de quarante types sexuels (comme chez Stylonichia[13]) . Cette distinction ne peut pas toujours être effectuée d'après la seule morphologie de l'organe sexuel de l'individu, ou du type des gamètes, ces éléments pouvant ne pas différer d'un sexe à l'autre. Elle repose en revanche toujours sur des bases génétiques liées à la possession d'une formule génétique particulière pour une unité génétique (gène, groupe de gènes, chromosome entier, association de chromosomes) déterminant la compatibilité sexuelle : les individus d'un même sexe ne peuvent pas se reproduire entre eux, mais peuvent se reproduire avec les individus de certains ou de tous les autres sexes de leur espèce.

L'allogamie (fécondation entre deux individus distincts) est profitable à une espèce en assurant la recombinaison génétique (dissémination des mutations évolutives dans une population) lors de la reproduction. L'anisogamie, des gamètes de taille et de morphologie différentes, empêche l'autogamie (fécondation de deux gamètes provenant du même individu). Les petits gamètes, ou microgamètes, définissent l'individu qui les produit comme étant de sexe mâle, les gros gamètes, ou macrogamètes, de sexe femelle (pour l'espèce humaine, on utilise plutôt les mots masculin et féminin). Ce type de dimorphisme optimise à la fois les opportunités de rencontres, par la mobilité et le nombre des gamètes mâles, et les réserves énergétiques, par la taille des cellules femelles.

Par opposition on parle d'isogamie quand il est impossible de différencier un sexe mâle et un sexe femelle par la morphologie des gamètes. Par exemple les foraminifères sont isogames mais leur gamètes ne sont inter-fécondes que si elles proviennent d'individus différents[14].

La distinction des sexes est fondamentale en biologie, car l'existence de deux (ou plusieurs) sexes permet de passer de la multiplication asexuée (simple bouturage ou quasi-clonage, fréquent chez les bactéries et les végétaux), à la procréation ou reproduction sexuée : création d'un nouvel individu significativement différent de ses deux parents (grâce notamment au processus de la méiose), tout en gardant l'essentiel (et notamment l'aptitude à vivre effectivement). Ainsi, la sexualité multiplie de façon exponentielle la variabilité à l'intérieur d'une espèce avec peu de risques d'échec de la conception.

Chez l'être humain, il existe trois critères différents pour déterminer le sexe : « les gènes associés à la présence du chromosome Y chez l'homme mais absent chez la femme, les gonades (testicules chez l'homme, ovaires chez la femme) et les organes génitaux externes. On parle alors, selon le critère utilisé, de sexe génétique, gonadique ou phénotypique. Ces trois critères représentent trois étapes dans la différenciation sexuelle : les chromosomes transportent les gènes qui déterminent le type de gonades qui sécréteront des hormones qui, à leur tour, influenceront le développement des organes génitaux internes et externes. »[15]

Mécanismes moléculaires et développementaux

Conséquences et critiques

Implications évolutives et écologiques

Importance dans la recherche médicale et biotechnologique

Critiques

Notes et références

  1. Paul Mazliak, Sébastien Vaillant, Charles Darwin et la difficile découverte de la sexualité des plantes, L'Harmattan, (ISBN 978-2-343-24828-8, lire en ligne), p. 14, 15, 17 et s.
  2. Éditions Larousse, « Reproduction sexuée d'un zygomycète – Média LAROUSSE », sur www.larousse.fr (consulté le )
  3. Jacques Bruslé et Jean-Pierre Quignard, Les poissons font-ils l'amour ?: Et autres questions insolites sur les poissons, Humensis, (ISBN 978-2-7011-7839-4, lire en ligne), Chapitre 2 :A comme Amour
  4. Alberts et al. (2002), "V. 20. Méiose", NIH des États-Unis, V. 20. Méiose « https://web.archive.org/web/20170125115052/https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26840/ »(Archive.orgWikiwixArchive.isGoogleQue faire ?),
  5. Alberts et al. (2002), NIH des États-Unis, "V. 20. Les avantages du sexe « https://web.archive.org/web/20090522095113/http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.section.3678 »(Archive.orgWikiwixArchive.isGoogleQue faire ?), ".
  6. Gilbert (2000), "1.2. Multicellularité : Évolution de la différenciation". 1.2.Mul « https://web.archive.org/web/20210308143406/https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK10031/ »(Archive.orgWikiwixArchive.isGoogleQue faire ?), , NIH.
  7. (en) A Dictionary of Plant Sciences, OUP Oxford, (ISBN 978-0-19-960057-1, lire en ligne), p. 350
  8. Henry Gee, « Size and the single sex cell », Nature,‎ (lire en ligne [archive du ], consulté le )
  9. (en) Kevin A. Rosenfield, « Hermaphrodite », dans Encyclopedia of Animal Cognition and Behavior, Springer International Publishing, , 1–2 p. (ISBN 978-3-319-47829-6, DOI 10.1007/978-3-319-47829-6_329-1, lire en ligne)
  10. a et b J. L. Leonard, « Williams' Paradox and the Role of Phenotypic Plasticity in Sexual Systems », Integrative and Comparative Biology, vol. 53, no 4,‎ , p. 671–688 (ISSN 1540-7063 et 1557-7023, DOI 10.1093/icb/ict088, lire en ligne, consulté le )
  11. (en) Doris Bachtrog, Judith E. Mank, Catherine L. Peichel et Mark Kirkpatrick, « Sex Determination: Why So Many Ways of Doing It? », PLOS Biology, vol. 12, no 7,‎ , e1001899 (ISSN 1545-7885, PMID 24983465, PMCID PMC4077654, DOI 10.1371/journal.pbio.1001899, lire en ligne, consulté le )
  12. (en) Tetsuo Kuwamura, Tomoki Sunobe, Yoichi Sakai et Tatsuru Kadota, « Hermaphroditism in fishes: an annotated list of species, phylogeny, and mating system », Ichthyological Research, vol. 67, no 3,‎ , p. 341–360 (ISSN 1616-3915, DOI 10.1007/s10228-020-00754-6, lire en ligne, consulté le )
  13. (en) L. L. Larison Cudmore, The center of life : a natural history of the cell, Quadrangle/New York Times Book Co., , 176 p. (ISBN 978-0-8129-6293-2), p. 23.
  14. « Isogamie », sur Encyclopædia Universalis.
  15. Paul-Edmond Lalancette, La nécessaire compréhension entre les sexes, Québec, , 307 p. (ISBN 978-2-9810478-0-9), p. 81-82.

Annexes

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Articles connexes

Bibliographie

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