La reproduction
L’œuf
Chez la majorité des animaux aquatiques la fécondation est externe. L’œuf qui en résulte se développe dans l'eau à l’abri d'une coque le protégeant des agressions mécaniques. Il en va ainsi pour les Poissons comme la Truite et des Tétrapodes terrestres tels que les Amphibiens. Quelques rares Amphibiens comme la Salamandre alpestre sont vivipares et donnent naissance à des petits semblables à l'adulte.
Œuf de Poule au dixième jour d'incubation. 1 : embryon, 2 : liquide amniotique, 3 : amnios, 4 : vitellus, 5 : blanc, 6 : coquille et détails , a: pore, b : cuticule, c: couche palissadique calcaire, d : membranes, 7 : allantoïde, 8 : allanto-chorion, 9 : chambre à air. [1][5]
L’affranchissement complet de l'eau a été réalisé grâce à l'œuf à amnios. L'embryon de la Poule effectue la totalité de son développement dans un sac rempli de liquide l'amnios, une sorte de mare portative. Les échanges gazeux se font au travers des minuscules pores de la coquille (10 000 chez l'œuf de Poule) et ceci sans perte d'eau grâce à la fine cuticule imperméable à la vapeur d'eau mais perméable à l'oxygène et au dioxyde de carbone. L’œuf de la Poule est un véritable petit scaphandre autonome pour animal aquatique. Les Vertébrés dont l'embryon est entouré d'un amnios constituent la clade des Amniotes. Il comprend les Oiseaux, les Mammifères, les Crocodiliens, les Lézards, les Serpents et les Tortues. Le plus vieil œuf à amnios connu date du Permien mais son apparition est certainement plus ancienne. En se basant sur les caractères anatomiques du squelette et non sur les œufs pondus, on a pu montrer que l'ancêtre commun de tous les Amniotes actuels vivait au Carbonifère. On se perd en conjectures sur la façon dont un tel œuf a pu apparaitre. Il faut dire que les Amphibiens actuels ne sont pas d'une grande utilité pour étayer une hypothèse. L’œuf à amnios est riche en réserves et donne un jeune identique à l'adulte, le développement est direct. L’œuf des Amphibiens est pauvre en réserves et donne un têtard différent de l'adulte qui se développe dans l'eau. Le développement direct existe chez une seule famille de Grenouilles mais les œufs doivent être incubés en milieu très humide. Le plus proche parent des Amniotes pondait sans doute des œufs riches en réserves à développement direct, l'apparition accidentel de l'amnios a été un avantage sélectif affranchissant l'animal d'une incubation en milieu humide.
Un amnios existe chez les Insectes et les Scorpions. Faute d'une telle structure, les autres Arthropodes terrestres doivent revenir à l'eau pour pondre (Crabes terrestres) ou incuber leurs œufs dans un lieu humide (Crustacés isopodes, Myriapodes, Arachnides).
et la graine
Chez les animaux, les individus sont diploïdes (2 N) et après la méiose donnent des gamètes haploïdes (N) mâles (♂) ou femelles (♀). Un gamète ♂ s'unit à un gamète ♀ pour donner une cellule diploïde la cellule œuf : c'est la fécondation. La cellule œuf est à l'origine d'un nouvel individu.
Cycle de reproduction d'une Fougère [2][3]
1 : Plante mère ou sporophyte, 2 : feuille portant des sporanges, 3 : sporange, 4 : spore, 5 : la germination de la spore donne un prothalle, 6 : prothalle ou gamétophyte, 7 : anthéridie ou organe ♂, 8 : archégone ou organe ♀, 9 : anthérozoïde ou gamète ♂, 10 : oosphère ou gamète ♀.
Chez beaucoup de végétaux il en va différemment. Étudions le cas de la Fougère. La plante feuillée que nous connaissons est diploïde. La méiose produit des cellules haploïdes qui ne sont pas des gamètes mais des spores.
Une spore germe et engendre un petit organisme vert, le prothalle, dont toutes les cellules sont haploïdes. C'est ce deuxième organisme qui va produire des gamètes. Un gamète ♂ nage dans une goutte d'eau sous le prothalle et s'unit à un gamète ♀ lors de la fécondation produisant une cellule œuf à l'origine d'un nouveau pied de Fougère diploïde.
On a alternance de deux générations : une génération d'individus diploïdes produisant des spores, les sporophytes (plante feuillée) et une génération d'individus haploïdes produisant des gamètes, les gamétophytes (prothalle).
Cycle de reproduction du Pin [2][3]
1 : plante mère ou sporophyte, 2a : cône ♀ portant des macrosporanges 3a, 2b : cône ♂ portant des microsporanges 3b, 4a : macrospore ♀, 4b : microspore ♂ ou grain de pollen, 6 : prothalle ou gamétophyte, 7 : anthéridie ou organe ♂, 8 : archégone ou organe ♀, 9 : anthérozoïde ou gamète ♂, 10 : oosphère ou gamète ♀, 11 : embryon, 13 : Ovule, 14 : graine.
Chez le Pin, les cônes sont l'équivalent des feuilles de la Fougère et produisent des spores mais ici il y a deux sortes de cônes et deux sortes de spores.
Les microspores ou grain de pollen sont libérés par les cônes ♂ mais ils ne germent pas. Un prothalle réduit à sa plus simple expression se développe à l'intérieur et produit deux gamètes ♂.
Les macrospores sont produit par les cônes ♀ et ne sont pas libérés, ils restent fixés sur les écailles des cônes et enfermés dans l'enveloppe du sporange ou macrosporange. Comme les microspores, ils ne germent pas, un prothalle se forme à l'intérieur et produit deux gamètes ♀. L'enveloppe du macrosporange et la macrospore contenant le prothalle femelle constituent un ovule. Remarquons au passage que botanistes et zoologues utilisent le même mot pour désigner deux objets différents; pour le zoologue l'ovule est le gamète femelle. Le décor est planté venons en à la fécondation.
Les grains de pollen sont transportés par le vent et viennent se déposer sur les cônes à macrospores ou cônes femelles. Le prothalle contenu dans le grain de pollen produit alors un tube qui perce les tissus de l'enveloppe du sporange entourant la macrospore et arrive au contact d'un gamète femelle. Les deux gamètes ♂ descendent le long du tube et l'un d'eux pénètre dans le gamète ♀. La fécondation vient de se réaliser, grâce au tube pollinique, sans eau. La cellule œuf qui s'est formée donne naissance à un organisme miniature, l'embryon, avec racine, tige, feuilles et bourgeon. Il reste enfermé dans le prothalle et l'enveloppe du sporange femelle. L'ensemble embryon, prothalle, enveloppe du sporange femelle constitue une graine qui grossit en accumulant des réserves fournies par la plante mère puis se déshydrate et passe en vie ralentie. La graine, libérée par la plante mère, ne germera que lorsque les conditions de température et d'humidité seront favorables. Le Pin a donc une double adaptation à la vie terrestre : le tube pollinique et la graine.
Au cours de leur longue histoire les végétaux terrestres ont réduit la taille de leurs gamétophytes, le terme ultime étant atteint par les Plantes à fleurs avec 2 cellules pour le gamétophyte mâle et 8 pour le gamétophyte femelle.
Les animaux et les végétaux se sont progressivement affranchis de l'eau pour la fécondation, les premiers grâce à la fécondation interne et les seconds grâce au tube pollinique et en réduisant l'importance des organismes produisant des gamètes (gamétophytes) dans leur cycle de développement. L’œuf à amnios et la graine sont deux autres adaptations à la vie terrestre. Dans les deux cas l'accumulation de réserves permet le développement de l'embryon ou de la jeune plante. L'œuf à amnios économise l'eau et reconstitue un milieu hydraté où se développe l'embryon, au contraire la graine s'affranchit totalement de l'eau en se déshydratant et en passant en vie ralentie.
