Santé

Gigantisme spermatique chez les drosophiles

Dossier - Conflit sexuel et spermatozoïdes
DossierClassé sous :biologie , reproduction , évolution

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Quels sont les processus intimes de la reproduction ? Qu'est-ce qui fait qu'à un moment donné, des individus issus de groupes différents ne peuvent plus se reproduire ? Qu'est-ce que la sélection sexuelle ? Comment les espèces apparaissent-elles ? Comment expliquer le gigantisme spermatique de certaines espèces ?

  
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La structure générale du spermatozoïde varie très peu d'une espèce de drosophile à l'autre contrairement à la longueur du flagelle qui, elle, montre un accroissement de taille d'un facteur 1200. Cette variabilité est au moins aussi grande que celle rencontrée chez les autres insectes, et largement supérieure à celle du reste du règne animal.

Copulation de deux mouches. © Francisco Romero Ferrero - CC BY-SA 4.0
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Les drosophiles détiennent ainsi à la fois le record de diversité, mais également le record de longueur avec le spermatozoïde le plus long, jamais mesuré dans le règne animal, i.e. 58 mm et qui correspond à celui de Drosophila bifurca, espèce cactophile d'Amérique centrale.

Drosophila bifurca, espèce cactophile d'Amérique centrale

Ce spermatozoïde géant est environ 15 fois plus grand que la taille du corps qui le produit, ce qui, toutes proportions gardées, représenterait chez l'Homme un spermatozoïde de 35 mètres ! Le spermatozoïde le plus petit mesuré est celui de Drosophila pseudoobscura avec ses 0,056 mm de long, ce qui correspond à peu près à la longueur du spermatozoïde humain. Entre ces deux extrêmes, tous les intermédiaires existent.

Photo d’un testicule de D. bifurca déroulé et présenté à la même échelle que l’adulte qui le produit, la taille des spermatozoïdes étant à peine inférieure à celle du testicule.

La reproduction sexuée est normalement régie par les règles de l'anisogamie qui traduit la disproportion de taille des gamètes et le déséquilibre de leur nombre. La théorie de l'anisogamie suggère que la fécondation résulte de la fusion d'un gamète volumineux et contenant toutes les ressources énergétiques (le gamète femelle) capable d'assurer les premières phases embryonnaires de développement avec un gamète réduit à son expression cytoplasmique, simple véhicule à génome (le spermatozoïde). En réalité, cette règle est bafouée chez les drosophiles, notamment par l'existence du gigantisme spermatique qui rend caduque l'anisogamie de forme et de nombre : les mâles de nombreuses espèces produisent en effet un très petit nombre de très grands spermatozoïdes.

Loin d'être une anecdote évolutive, ce gigantisme spermatique pourrait être considéré comme évolutivement stable puisque plus de la moitié des espèces de drosophiles étudiées jusqu'à présent produit un spermatozoïde plus long que l'animal lui-même. La question de la signification évolutive de cette extraordinaire diversité de taille des gamètes mâles est un des grands paradoxes de l'évolution du sexe. Elle est principalement analysée dans le cadre de la théorie de la sélection sexuelle.