dimanche 28 janvier 2018

Le troisième sexe

Dans notre société, le troisième sexe qualifie un individu considéré comme n'étant ni mec ni meuf ou étant les deux à la fois. Je vous l'accorde, d'un point de vue purement biologique, cela paraît assez bizarre... Mais, aujourd'hui, ce n'est pas le troisième sexe de Homo sapiens qui m'intéresse mais celui des animaux ! Plus scientifiquement, nous allons nous focaliser sur un phénomène passionnant en biologie du sexe : l'hermaphrodisme !
Une espèce animale (ou végétale) est dite hermaphrodite lorsqu'elle possède à la fois des organes reproducteurs mâles et femelles (ou bien alternativement).
Mais, comment ça fonctionne ? A quoi ça sert d'avoir deux sexes ? Peut-on changer de sexe dans la vie ? Pourquoi ça existe ? Quels organismes ça concerne ?... Bref, dans cet article, on va donc tenter ensemble de répondre à une ribambelle de petites questions !

Chez les organismes à reproduction sexuée, le sexe d'un individu est déterminé par un ensemble de facteurs génétiques, chimiques ou sociaux. On parle bien sûr de déterminisme sexuel.

Depuis vos belles années collégiennes, on vous rabâche que le sexe est notamment déterminé, génétiquement, par les chromosomes présents dans les noyaux des cellules, chez les Eucaryotes. Ces petits éléments sont le support de l'information génétique constitué d'ADN et de protéines (histones* et autres...). Très majoritairement chez les animaux, les chromosomes sont présents en deux exemplaires (on parle de diploïdie), hormis durant la phase méiotique. Et, pour l'une de ces paires, un des chromosomes porte des gènes permettant de passer d'un sexe à l'autre. Et ces systèmes chromosomiques déterministes du sexe sont nombreux et variés. Le système que tout le monde connaît est celui des humains, enfin des Mammifères en général : le système XY. Les femelles possèdent une paire de chromosomes X, ce qui active la formation de voies génitales femelles. En revanche, les mâles possèdent un chromosome X et un chromosome Y.  Sur ce-dernier, le gène SRY, code pour la formation d'une protéine : un facteur de transcription qui induit la différenciation des testicules. 


Chez les oiseaux et d'autres organismes, c'est le système WZ qui détermine le sexe.
Cependant, le sexe n'est pas toujours déterminé génétiquement. Chez certains taxons, il peut dépendre des conditions environnementales. Par exemple, chez la plupart des crocodiles et tortues, la sélection du sexe est thermo-dépendante. Si la température d'incubation est élevée, beaucoup de femelles seront produites, sinon ce sont des mâles !
Bref, il existe une multitude de facteurs qui déterminent le sexe des organismes.

Et chez les hermaphrodites alors ?
De même que chez les espèces gonochoriques, les facteurs de détermination du sexe sont divers.
On distingue plusieurs types d'hermaphrodisme.
Premièrement, l'hermaphrodisme simultané. C'est lorsqu'un organisme porte à la fois des organes reproducteurs mâles et femelles. C'est le cas notamment de plusieurs invertébrés tels que les vers de terre ou les escargots ! Chez ces mollusques pulmonés, deux individus se serrent l'un contre l'autre et se transpercent mutuellement le corps via une sorte de "sabre-gouttière" (que l'on appelle joliment le dard d'amour) qui conduit la semence mâle vers les ovules. C'est la fécondation croisée. Mais pourrait-il s'autoféconder ? Oui, mais le cas est rare. En effet, l'autofécondation ne permet pas le brassage donc la diversité génétique. En fait, les gènes, c'est comme la bière, c'est mieux quand ils sont brassés ! 

On voit bien (en blanc) le dard d'amour

Ensuite, il existe aussi l'hermaphrodisme successif. Comme son nom l'indique, c'est lorsqu'un organisme, au cours de sa vie, est d'abord mâle puis devient femelle (ou l'inverse évidemment tête de linotte !). Alors, je note que les escargots peuvent être hermaphrodites successifs ! En effet, l'organe génital mâle peut être mature avant celui de la femelle. Mais, pas tout le temps...
Vous connaissez probablement le cas des poissons-clowns ! Ces poissons blancs et orange sont caractérisés par un système social bien particulier. En fait, plusieurs individus vivent au sein d'une anémone (avec laquelle ils vivent en symbiose). Les petits, à la naissance, sont tous des mâles immatures. Seul l'individu le plus gros et dominant le groupe est une femelle et s'accouple avec un seul individu mâle sexuellement actif. A la mort de la femelle dominante, le mâle qui était mature sexuellement change de sexe : ses testicules s'avèrent inactives et ses ovaires s'activent. L'un des mâles jusqu'ici inactifs sexuellement devient mature. En fait, dans le mignon dessin animé produit par Disney-Pixar Le Monde de Nemo, la maman de Nemo, qui était donc la femelle dominante du groupe, meurt. Son père devrait normalement alors se transformer en femelle. Ce dernier pourrait ainsi se reproduire salement avec son fils Nemo. Ahlala, Disney, destructeur primaire de notre enfance...
Finalement, l'exemple des Amphiprions (ou poissons-clowns) est un cas de protérandrie : le mâle devient femelle. 


On voit mal mais c'est une orgie de crépidules !
J'ai envie de vous présenter un autre cas de protérandrie assez marrant : celui des crépidules américaines (Crepidula fornicata). Ce sont des mollusques gastéropodes possédant une coquille légèrement spiralée. Souvent, plusieurs individus forment des empilements attachés les uns sur les autres (chaînes). La crépidule femelle située à la base de cet empilement va être fécondée par les autres mâles du dessus allongeant leurs longs pénis. Une fois que madame meurt, le mâle situé juste au-dessus perd son chibre et devient une femelle etc... Bref, une grosse partouze de mollusques ! 


Chez d'autres espèces, mais c'est plus rare, les femelles deviennent des mâles au cours de leur vie.  On parle alors de protogynie. C'est le cas, par exemple, d'un autre poisson, le mérou ! Chez le mérou brun (Epinephelus marginatus). Avant 4 ans, le jeune mérou est asexué. Puis entre 5 et 12 ans, il est femelle. Enfin, jusqu'à la fin de sa vie, il sera mâle.  

Mérou brun ou Mérou de Méditerranée

Cependant, les biologistes ne se sont toujours pas mis d'accord sur les réelles fonctions de l'hermaphrodisme. Du coup, je pense que dans le cas de l'hermaphrodisme simultané, chez certaines espèces chez lesquelles les individus se rencontrent rarement, avoir les deux sexes en même temps pourrait permettre de s'autoféconder et ainsi perpétuer les descendances, sans la peine de trouver un autre partenaire sexuel (une activité coûteuse en énergie). L’hermaphrodisme successif serait avantageux dans certains systèmes sociaux particuliers. En fonction des facteurs sociaux ou écologiques, les individus changent de sexe, leur permettant alors d'améliorer leurs chances de reproduction. 
Chez les espèces hermaphrodites, le sexe d'un individu peut donc être déterminé soit par l'environnement (comme chez le poisson-clown) ou bien génétiquement (comme chez un nématode, Caenorhabditis elegans, chez qui le sexe est déterminé par le système chromosomique XX/X0).   

Voilà j'espère que cet article vous a plu ! Merci de l'avoir lu ! A bientôt sur l'Odyssée Terrestre ! 

Lexique :
- histone : protéines dans le noyau des cellules eucaryotes et dans les Archées permettant de compacter l'ADN. 

Sources
-www.observatoire-biodiversite-bretagne.fr
-www.gireaud.net
-www.britannica.com
-www.youtube.com/watch?v=kMWxuF9YW38
-https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Euhadra_snails_mating.jpg
-www.diconimoz.com/animaux/poisson-clown/
-www.sepanso.org/reserves/invasives/crepidule.php
-www.gastronomiac.com/lexique_culinaire/merou-poisson/
-cours de bio
-mon savoir


dimanche 21 janvier 2018

Le poumon de la Terre

La Terre est l'une des huit planètes confirmées formant notre système solaire (et pas neuf car Pluton a été virée telle une malpropre et a été classée parmi les planètes naines, bref passons.... quelle injustice !). Elle s'est formée il y a 4,5 milliards d'années suite à l'agglomération de matière dans un grand nuage de gaz et de poussières. Se forment alors la croûte terrestre, les océans, l'atmosphère et la lune.
Ensuite, il y a 3,8 milliards, les premières formes de vie sont apparues sur Terre, même si les origines sont toujours sources de débats dans la communauté scientifique.

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Des stromatolithes
Lors de cette même période, qui correspond à l'Archéen, les stromatolithes se sont formées. Ce sont des structures rocheuses calcaires (classe) en forme de chou-fleur (...moins classe) issues de la précipitation du bicarbonate en carbonate de calcium par des microorganismes de type cyanobactérie. Ces êtres vivants, précurseurs des végétaux actuels, pratiquent alors la photosynthèse : ils captent l'énergie solaire et le dioxyde de carbone pour produire des métabolites nécessaires à leur développement et du dioxygène (O2).  

A partir de 2,5 milliards d'années, de grandes quantités de dioxygène sont relarguées dans l'atmosphère et s'accumulent. La couche d'ozone se forme alors dans la haute atmosphère. Les rayons ultraviolets sont désormais absorbés, propice à un bon développement de la vie.
Ainsi, suite à une endosymbiose*, les cyanobactéries conduisent à la création d'un nouvel organite spécialisé dans la photosynthèse chez les eucaryotes : le chloroplaste. Il y a 1,2 milliards d'années, les premières algues pluricellulaires font leur apparition. Elles aussi pratiquent la photosynthèse !
Ce n'est qu'à l'Ordovicien, il y a 450 millions d'années, que les végétaux partent à la conquête des continents ! 


Aujourd'hui, on compte plus de 400 000 espèces de plantes sur la Terre. De quoi faire plein plein plein de forêts !!
Eh oui, selon l'ONF (Office National des Forêts), les forêts ou autres types de terres boisées couvrent près de 4 milliards d'hectares dans le monde, soit 30% de la superficie de la planète. Selon les climats, on distingue les forêts tropicales, tempérées et boréales. Et la plus connue, de par son impressionnante superficie, est la forêt Amazonienne. 390 milliards d'arbres, 5 500 000 km², c'est sans aucun doute THE forest of the world.

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Planisphère montrant la part de la superficie des forêts dans chacun des pays
Mais, encore de nos jours, nombreuses sont les personnes qui pensent qu'il s'agit du poumon de notre planète. Cette métaphore est archi fausse ! Reprenons. 
Les poumons sont les organes de respiration chez certains animaux qui permettent de renouveler le sang en dioxygène et d'éliminer le gaz carbonique (CO2).  

Les végétaux, eux, sont connus pour pratiquer la photosynthèse, comme dit précédemment. C'est-à-dire qu'ils absorbent le CO2 et rejettent de l'O2. Voilà pourquoi les forêts sont comparées au poumon d'un animal !
"Waw c'est chouette ! Le dioxyde de carbone que nous expirons pourrait être capté par les arbres. Et le dioxygène que les plantes rejetteraient, nous l'absorberions ! La nature est trop bien faite, c'est halluciant !" NEIN ! En fait, comme les animaux, les plantes respirent. Elles consomment aussi du dioxygène et rejettent du CO2. Plus précisément, elles pratiquent la photorespiration, c'est-à-dire une respiration en présence de lumière. Pour comprendre, il faut rentrer dans une cellule végétale. Dans les chloroplastes, se trouve une enzyme* très importante du métabolisme autotrophe des végétaux. C'est même LA protéine la plus abondante sur Terre ! Cette enzyme porte le nom de Rubisco (son vrai nom est Ribulose-1,5 bisphosphate carboxylase/oxygénase). Elle est à la base de deux réactions clé :
- la carboxylation du Ribulose 1,5-bisphosphate, en fixant le CO2
- l'oxydation du même produit, en fixant l'O2.
En gros, en fonction de la quantité de CO2 ou d'O2 présente autour de la Rubisco, l'enzyme favorise la carboxylation ou l'oxydation respectivement du 1,5-bisphosphate.

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Cycles très simplifiés des mécanismes de photosynthèse (à gauche) et de photorespiration (à droite)
Il existe aussi un deuxième type de respiration chez les végétaux (et chez d'autres eucaryotes !), qui se déroule au niveau de la chaîne respiratoire des mitochondries. Et elle peut fonctionner même dans l'obscurité ! La nuit, aucun photon ne peut activer la chaîne photosynthétique, la plante ne pratique donc pas la photosynthèse mais respire, elle rejette alors du CO2 tout en absorbant de l'O2.

On pourrait croire tout de même que les forêts sont les premiers producteurs de dioxygène dans le monde. Sauf que lorsque les arbres meurent, ils se décomposent. Lors de ce processus naturel, beaucoup d'O2 est consommé par les décomposeurs (champignons, bactéries détritivores, termites xylophages...). Et beaucoup de CO2 est rejeté ... (et de méthane).
Finalement, les bilans production-consommation d'O2 et consommation-production de CO2 sont équilibrés. Seules les jeunes forêts en formation produiraient un réel surplus de dioxygène. 
Vous voyez donc que la forêt amazonienne (ni même les autres forêts) ne peut être comparée à un poumon ! Séchez vos larmes.

Mais alors, qui est responsable de ce renouvellement du dioxygène de l'air ?
**Roulement de tambours**... Ce sont les océans, pardi ! Enfin, plutôt le phytoplancton qui les compose.
Le phytoplancton regroupe l'ensemble des microorganismes végétaux vivant en suspension dans l'eau. Via la photosynthèse, le plancton produit plus de la moitié de l'oxygène sur Terre ! Parmi celui-ci, on distingue notamment les diatomées ! Autant dire que toutes ces micro-algues remplissent un rôle écologique très important à l'échelle de la biosphère ! Et heureusement qu'elles sont là ! Elles permettent d'absorber de grandes quantités de CO2 rejetées par nos activités industrielles !
Et en plus d'être le recycleur principal de gaz carbonique et le premier producteur d'O2, le phytoplancton est à la base de nombreux réseaux trophiques. En effet, la population de ces petites algues est régulée notamment par les animaux filtreurs (comme les mollusques : balanes, moules, crevettes...) ou prédateurs (baleines, oiseaux...). Bref, si le phytoplancton venait à disparaître, plusieurs écosystèmes s'effondreraient et la Terre perdrait toute notion de stabilité, pourtant bien déjà perturbée par l'Homme...
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Diversité d'espèces et de formes de phytoplancton
Ceci dit, je ne dis pas que je suis en faveur de la déforestation dans le monde ! Sûrement pas ! Certes les forêts ne sont pas connues pour être le poumon de la Terre, mais elles sont perçues comme des réservoirs très importants de biodiversité ! Elles abritent une large gamme d'espèces animales, végétales, mycologiques... quelques soient les climats !
Alors protégeons les forêts et préservons les océans qui demeurent le poumon planètaire !

Voilà, j'espère que cet article vous a bien plu ! Merci de l'avoir lu et à bientôt sur l'Odyssée Terrestre
  


Lexique :
- endosymbiose : coopération mutuellement bénéfique entre deux organismes vivants. La théorie de l'endosymbiose aurait permis d'expliquer la formation des mitochondries et des chloroplastes. Pour plus de précisions et superbement expliquées, cliquez ici.
- enzyme : protéine qui catalyse (= accélère) des réactions chimiques sans perturber son équation globale.

Sources :
- www.linternaute.com/science/environnement/est-ce-que/06/poumon-terre/poumon-terre.shtml
- www.futura-sciences.com
- www.onf.fr/
- livre BCPST 1ère année j'intègre, tout en un. Dunod.
-evobio.blog.lemonde.fr/2017/06/26/les-stromatolithes-et-la-datation-du-debut-de-la-vie-sur-terre/
-www.larousse.fr/encyclopedie/divers/for%C3%AAt/52984
-evobio.blog.lemonde.fr/tag/cyanobacteries/
- energie-sante-naturel.fr/les-bienfaits-nutritionnels-du-phytoplancton-marin/