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Biologie : Pourquoi certains animaux ont-ils des "naissances vierges" ?
- Author, Frankie Adkins
- Role, BBC Future
Cet événement semble défier les lois de la nature. En février 2024, une raie femelle nommée Charlotte est tombée enceinte dans un petit aquarium d'Hendersonville, en Caroline du Nord (États-Unis), alors qu'elle n'avait pas rencontré de mâle depuis plus de huit ans. Les scientifiques du Team Ecco Aquarium & Shark Lab sont restés perplexes.
La façon dont Charlotte a conçu quatre bébés raies, alors qu'elle flottait dans son aquarium sans partenaire, reste un mystère. Une théorie a pointé du doigt (ou de l'aileron) deux requins bambou à taches blanches qui partagent l'aquarium avec Charlotte, en raison de marques de morsure suspectes trouvées sur le corps de la raie pastenague. De telles marques peuvent être le signe d'un comportement d'accouplement chez les requins.
Mais cela donnerait lieu à un hybride requin-galuchat inhabituel. Les scientifiques pensent plutôt que la grossesse pourrait être le résultat d'un phénomène rare appelé parthénogenèse. Issu du grec parthénos, qui signifie "vierge", et genesis, qui signifie "création", ce phénomène se produit lorsqu'un œuf se développe en embryon sans être fécondé par un spermatozoïde.
Charlotte est loin d'être le premier animal à avoir conçu seul. La parthénogenèse est assez courante chez les insectes, comme les éphémères, mais elle est plus rare chez les vertébrés. Depuis qu'un requin bonnet en captivité a donné naissance en 2001, d'autres cas ont été signalés chez les requins et les reptiles. Charlotte serait la première raie à avoir subi une parthénogenèse.
La raison exacte de la parthénogenèse reste un mystère. Certains scientifiques suggèrent qu'il s'agit d'une "dernière tentative" des femelles pour transmettre leur patrimoine génétique à leur progéniture.
"Le but de l'évolution est de transmettre ses gènes", explique Kevin Feldheim, biologiste moléculaire qui utilise la génétique pour étudier les populations de requins et les comportements d'accouplement au Field Museum de Chicago. "Une femelle isolée des mâles, qui donnerait normalement naissance par reproduction sexuelle, n'a tout simplement pas cette possibilité."
M. Feldheim a étudié un autre cas de parthénogenèse chez des requins zèbres au Shedd Aquarium de Chicago en 2008. Il a d'abord dû écarter la possibilité d'une promiscuité entre les habitants de l'aquarium.
"Il n'y avait aucune preuve directe que les mâles s'étaient accouplés avec les femelles, mais malheureusement, l'aquarium n'est pas équipé de caméras vingt heures sur vingt, sept jours sur sept", explique-t-il.
Selon Kevin Feldheim, déterminer la filiation d'un requin peut s'avérer très compliqué, car certaines femelles peuvent stocker du sperme pendant des mois après l'accouplement.
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M. Feldheim a mis au point un test de paternité qui recueille des marqueurs génétiques appelés microsatellites. "Ces marqueurs sont utilisés dans les cas de paternité humaine, comme dans les séries CSI et NCIS", explique-t-il. Les résultats ont confirmé que la progéniture du requin zèbre n'avait pas d'ADN paternel, mais seulement celui de la femelle.
"La question évidente était de savoir comment cela pouvait se produire. La réponse est la parthénogenèse", ajoute M. Feldheim.
Dans la plupart des cas de reproduction animale, les œufs sont produits au cours d'un processus appelé méiose, au cours duquel les cellules se divisent en se partageant le matériel génétique et les autres mécanismes cellulaires. Ce processus génère trois ramifications cellulaires appelées corps polaires. Normalement, ces corps polaires sont réabsorbés par la femelle, mais dans la parthénogenèse, l'un de ces corps polaires peut féconder l'ovule et former un embryon viable, imitant ainsi la reproduction sexuée.
Il s'agit d'un processus différent du clonage, qui présente des inconvénients, ajoute Kady Lyons, chercheuse scientifique qui étudie les requins, les raies à l'aquarium de Géorgie.
"Les cellules utilisées ne sont pas une copie conforme de la mère", précise-t-elle. Cependant, comme l'œuf et le corps polaire ne contiennent qu'une partie du génome de la mère, la progéniture se retrouve moins diversifiée génétiquement que sa mère, comme on peut le voir chez un "individu très consanguin", ajoute-t-elle.
Pour certaines espèces, la reproduction asexuée est avantageuse. Par exemple, certaines populations de lézards à queue de fouet au Mexique et en Californie sont devenues exclusivement féminines et se reproduisent de manière asexuée. L'espèce a développé un moyen inhabituel de maintenir sa diversité génétique par la parthénogenèse en doublant le nombre de chromosomes dans les œufs des femelles qui se reproduisent de manière asexuée. Cette méthode présente certains avantages : elle permet à l'espèce de coloniser de nouvelles régions et d'éviter des écueils tels que les maladies sexuellement transmissibles.
Mais cela a aussi un coût : leur ADN subit davantage de mutations génétiques néfastes par parthénogenèse que par reproduction sexuée, en raison de l'absence de sélection naturelle.
Malheureusement, toutes les espèces ne sont pas aussi bien adaptées à la parthénogenèse que le lézard à queue de fouet. Chez les requins, la progéniture issue de la parthénogenèse a tendance à vivre peu de temps, atteignant rarement la maturité sexuelle. "Il y a un manque de variation génétique dans la progéniture qui pourrait conduire à ce que l'on appelle l'expression d'allèles récessifs délirants", explique M. Feldheim.
En d'autres termes, malgré leur conception miraculeuse, les vertébrés nés par parthénogenèse peuvent être de courte durée.
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Mme Lyons a participé à un essai d'insémination artificielle chez le requin zèbre, au cours duquel les scientifiques ont étudié les chances de survie des petits issus de la reproduction sexuée et de ceux issus de la parthénogenèse. L'étude a révélé que les parthénotes (individus issus de la parthénogenèse) vivaient en moyenne un an de moins, et que nombre d'entre eux présentaient des comportements qui réduisaient leurs chances de survie, tels que la nage de travers, le tournoiement, les mouvements de tête et la difficulté à s'alimenter.
Mme Lyons explique qu'elle n'a pas été surprise de voir des preuves de parthénogenèse chez les raies, bien que le cas de Charlotte n'ait pas résolu tous les mystères entourant ce phénomène. "Nous ne savons pas s'il existe un facteur déclenchant pour que les femelles se reproduisent de cette manière. Nous supposons simplement que lorsqu'il y a des garçons et des filles ensemble, ils vont faire ce qu'ils veulent."
Cependant, c'est dans ces situations uniques, telles que les animaux soignés par l'homme, que la parthénogenèse est la plus fréquente. "Il est évident que la vie trouve un moyen", dit-elle.
