Définition du gamétophyte
Les gamétophytes sont le stade qui produit les cellules sexuelles chez les plantes et les algues qui subissent une alternance de générations. Chez les plantes terrestres, ces cellules sexuelles peuvent être appelées « spermatozoïdes » et « œufs », les cellules sexuelles « mâles » et « femelles » se combinant pour produire une descendance.
Contrairement aux animaux et aux autres organismes qui utilisent la reproduction sexuée, les gamétophytes ne produisent pas leurs cellules sexuelles par méiose.
Au lieu de cela, toutes les cellules d’un organisme gamétophyte sont haploïdes – c’est-à-dire qu’elles ne possèdent qu’une seule copie de chaque chromosome – et ces organismes haploïdes produisent des gamètes par mitose.
Ceci contraste avec les animaux et autres organismes qui sont diploïdes – possédant deux copies de chaque chromosome – et qui doivent couper leur nombre de chromosomes en deux avant de pouvoir créer des cellules sexuelles possédant le bon nombre de chromosomes pour produire une descendance diploïde saine.
La progéniture des gamétophytes est en effet constituée de plantes diploïdes, et ces plantes diploïdes vont utiliser la méiose pour se reproduire. Mais dans un revirement surprenant, la progéniture diploïde des gamétophytes est appelée sporophytes.
Au lieu d’utiliser la méiose pour produire des cellules sexuelles, ils utilisent la méiose pour produire des spores – qui subissent ensuite une mitose pour se développer en de tout nouveaux organismes haploïdes, alias gamétophytes !
Cette alternance des générations est une stratégie de survie dans laquelle une plante ou une algue alterne entre différentes techniques de reproduction.
Le gamétophyte – généralement considéré comme le premier stade du cycle – se reproduit sexuellement, en combinant les cellules reproductrices de deux organismes différents pour produire une descendance génétiquement diversifiée.
Cela permet à la population végétale de mélanger et d’assortir les traits pendant la reproduction des gamétophytes, ce qui rend les populations plus immunisées contre les maladies et plus adaptables aux conditions environnementales changeantes.
La progéniture sporophyte des gamétophytes, d’autre part, peut se propager rapidement et n’a pas besoin de partenaires pour se reproduire.
Cela permet à un seul sporophyte de fonder une toute nouvelle population, qui peut ensuite mélanger les gènes avec les populations voisines de la génération gamétophyte. Les spores peuvent également survivre pendant de nombreuses années dans des conditions hostiles, alors que les spermatozoïdes et les ovules ne le peuvent pas.
Cette alternance de générations permet à la plante mère de profiter à la fois des avantages de la reproduction sexuée – comme la recombinaison génétique qui favorise la diversité génétique – et des avantages de la reproduction asexuée, comme la rapidité et la croissance rapide.
Les plantes communes qui utilisent l’alternance des générations comprennent les mousses, les fougères et les pins. Dans un étrange renversement évolutif, les plantes à graines qui utilisent l’alternance des générations, comme les conifères et autres pins, développent l’ensemble du stade du cycle de vie du gamétophyte à l’intérieur d’un cône fermé.
En revanche, chez certaines autres espèces, l’alternance des générations est assez visible. Chez les fougères, par exemple, le sporophyte est la grande plante à feuilles familière que l’on voit souvent sur le sol des forêts.
Le gamétophyte, quant à lui, est une minuscule plante en forme de cœur qui peut être facilement confondue avec une espèce totalement différente de la génération du sporophyte.
Fonction des gamétophytes
Les plantes gamétophytes produisent des cellules sexuelles – appelées « spermatozoïdes » et « œufs » chez les plantes terrestres – afin de permettre à leur lignée de subir une reproduction sexuée.
La reproduction sexuée présente de nombreux avantages connus, car la capacité à combiner les traits génétiques de deux individus entraîne une variété de combinaisons différentes de traits au sein de la population.
Cette diversité est extrêmement bénéfique pour la résistance aux maladies et la capacité à répondre aux changements environnementaux.
Pour un exemple concret des avantages de la reproduction sexuée, ne cherchez pas plus loin que la famine des pommes de terre en Irlande.
En Irlande, au moment de la famine, les cultures de pommes de terre qui se reproduisaient de manière asexuée étaient cultivées depuis de nombreuses années et s’étaient répandues dans les îles. Cela signifie que les cultures qui nourrissaient les Irlandais étaient toutes génétiquement identiques les unes aux autres, ayant été produites de manière asexuée à partir d’une minuscule population parentale.
Lorsqu’une nouvelle maladie a frappé les pommes de terre irlandaises, comme il n’y avait pas d’échange ou de diversité génétique, pratiquement toutes les pommes de terre de l’île sont mortes. Le résultat a été l’une des pires catastrophes humanitaires de l’histoire, car toutes les cultures de pommes de terre sur lesquelles les gens comptaient pour se nourrir sont mortes.
En conséquence, des millions d’Irlandais ont été contraints de quitter l’Irlande à la recherche de meilleures vies – et des millions d’autres sont morts.
Un dépérissement des fougères ne serait pas désastreux pour la population humaine, mais il le serait pour la population des fougères – c’est pourquoi les fougères et d’autres plantes qui pratiquent l’alternance des générations utilisent des gamétophytes pour effectuer la reproduction sexuée, et garder leurs populations génétiquement diverses.
Intéressant, le fait que les gamétophytes ou les sporophytes soient « dominants » varie selon la plante. Chez les fougères, par exemple, la génération des gamétophytes accapare une plus grande partie des ressources du cycle de vie, se développant en une grande plante visible que nous reconnaissons.
Parmi les conifères, en revanche, c’est la génération sporophyte qui est » dominante » – elle se développe en d’énormes arbres à longue durée de vie, tandis que la génération gamétophyte se limite à un minuscule organisme poussant à l’intérieur d’un cône.
Exemples de gamétophytes
Fougères
La fougère que vous imaginez quand vous pensez à Jurassic Park ou à un sol forestier est un gamétophyte. Les gracieuses feuilles frangées sont haploïdes – ce qui signifie qu’elles ne possèdent qu’un seul jeu de chromosomes et produisent des cellules sexuelles par mitose, comme toutes les plantes gamétophytes.
Si vous voyez un jour une fougère avec ce qui semble être des points bruns couvrant ses feuilles, regardez de plus près. Ces points sont en fait des plantes distinctes : la minuscule génération sporophyte, qui pousse à même les feuilles de ses parents gamétophytes.
Les minuscules plantes sporophytes sont diploïdes – ce qui signifie qu’elles possèdent deux paires de chromosomes, et qu’elles vont subir une méiose afin de produire des spores.
Ces spores peuvent être vues comme une fine poudre se détachant des points bruns sur les feuilles de fougère le moment venu. Une seule spore de fougère peut être transportée par le vent, atterrir dans un nouvel endroit, et se développer en une plante gamétophyte. Cette unique plante gamétophyte peut ensuite s’autoféconder et produire une génération de nouveaux sporophytes !
Mousses
La mousse à laquelle vous pensez lorsque vous imaginez un tapis de matière végétale rugueuse et verte est un gamétophyte. Le stade gamétophyte de la mousse est plus durable, tandis que les sporophytes apparaissent plus brièvement sous la forme de longues tiges qui se dressent pour libérer des spores dans le vent.
Les sporophytes des mousses peuvent facilement être confondus avec une partie de la plante gamétophyte de la mousse, car ils poussent souvent à même le tapis de gamétophytes.
Cependant, les tiges des sporophytes sont en fait des organismes indépendants avec des gènes différents de ceux du tapis de mousse qui se trouve en dessous.
Les sporophytes sont créés par la fusion des cellules sexuelles des gamétophytes. Par conséquent, ils possèdent deux fois plus de chromosomes que la génération des gamétophytes, et contiennent en conséquence un mélange unique de caractères génétiques.
L’hornwort
Bien que son nom ne soit pas aussi glamour que celui des fougères ou des mousses, l’hornwort est en fait une jolie plante des bois dont le stade gamétophyte consiste en de petites feuilles vert émeraude qui poussent dans les sols humides.
Comme pour les mousses, la forme gamétophyte de la corne est verte, longévive et basse sur le sol ; tandis que la génération sporophyte forme une longue et fine tige d’où les spores sont libérées pour se disperser au vent.
Comme pour les mousses, les gamétophytes et les sporophytes de la corne ont tendance à pousser les uns sur les autres, et peuvent être confondus avec différentes parties de la même plante. Mais ce sont en fait des organismes indépendants avec des numéros de chromosomes différents.
- Alternance des générations – Cycle de vie dans lequel les plantes et certaines algues ont une génération d’organismes « gamétophytes » qui se reproduisent sexuellement, en alternance avec une génération d’organismes « sporophytes » qui se reproduisent asexuellement.
- Gamète – Une « cellule sexuelle » utilisée pour la reproduction sexuée. Chez les animaux et les plantes terrestres, deux types de gamètes sont produits – les spermatozoïdes et les ovules.
- Spore – Une cellule qui est capable de donner naissance à un nouvel organisme par elle-même, sans partenaire de reproduction.
Quiz
1. Lequel des éléments suivants n’est PAS un gamétophyte ?
A. Une fougère sur le sol d’une forêt.
B. Un tapis de mousse verte.
C. Un pin.
D. Aucune de ces réponses.
2. Lequel des éléments suivants est un avantage de la façon dont les gamétophytes se reproduisent?
A. Les gamètes peuvent survivre pendant de nombreuses années dans des conditions hostiles.
B. Les gamètes peuvent donner naissance à de nouveaux organismes sans partenaire reproducteur.
C. Les gamètes contribuent à la diversité génétique en mélangeant et en faisant correspondre les traits génétiques.
D. Aucune de ces réponses.
3. Laquelle des affirmations suivantes n’est PAS vraie pour les gamétophytes et les sporophytes ?
A. Ils sont membres de la même espèce.
B. Ils ont un nombre différent de chromosomes.
C. Ils sont des parties du même organisme.
D. Ils ont des méthodes de reproduction différentes.