I. INTRODUCTION : REPRODUCTION SEXUÉE VS ASEXUÉE
Lors de la reproduction sexuée, un organisme nouveau naît de la fusion de deux gamètes. Il y a un mélange de deux génomes, mâle et femelle, permettant de redistribuer dans la population de nouvelles combinaisons génétiques, générant de la diversité dans le vivant. Cependant, la reproduction sexuée est une entreprise coûteuse. Pour faire un croisement, une personne doit trouver un partenaire potentiel, l'attirer, risquer de contracter des maladies sexuellement transmissibles, la prédation des risques lors de l'accouplement (parfois par le partenaire lui-même) et renoncer à la possibilité de collecter des ressources. Au contraire, une espèce qui se reproduit de façon asexuée n’a pas besoin de trouver un partenaire. Un seul individu suffit, dans ce cas-là, pour avoir une descendance. La reproduction asexuée permet d’obtenir des individus génétiquement identiques. De plus, l'asexualité offre une propagation rapide de l'espèce, à partir d'un seul individu.
Cependant, la grande majorité des espèces se livrent à la reproduction sexuée, mais les forces évolutives qui font que le sexe est répandu dans la nature restent encore mal comprises. En principe, l’asexualité devrait être plus efficace : elle évite les coûts liés à l’accouplement et permet aux individus de transmettre la totalité (plutôt que la moitié, ) de leur matériel génétique à leurs progénitures. L’un des avantages potentiels du sexe en matière d’évolution est que la recombinaison peut accélérer l’adaptation, via la génération de variations nécessaires à la sélection (Ridley, 1997). En effet, dans un environnement changeant, les individus les mieux adaptés survivent, et les individus portant des mutations défavorables dans leur génome sont éliminés. Au contraire, les individus générés par reproduction asexuée ont un génome clonal. Une mutation délétère qui apparaît ne peut disparaître sauf sous l’effet d’une mutation reverse qui est extrêmement rare, les individus porteurs meurent.
Pour cette raison, l’asexualité est souvent considérée par les chercheurs comme une « impasse évolutive », qui serait « évolutivement instable » (Muller, 1932 ; Stearns 1985, Otto et al, 2014). En effet, lorsqu’on observe la phylogénie du vivant, on s’aperçoit qu’elles sont souvent très récentes dans l’évolution. Non pas, que l’asexualité soit une nouveauté, mais cela est plutôt dû au fait que les espèces à reproduction asexuée stricte vont s’éteindre et vont réapparaître régulièrement au cours de l’évolution. Nous considérerons dans cette synthèse la définition suivante : un trait est dit évolutivement instable si il se développe initialement en raison d'avantages sélectifs à court terme, mais entraînant des taux de spéciation des espèces qui le portent plus faibles ou des taux d'extinction élevés à long terme, aboutissant à une sélection au niveau de l'espèce.
Le brassage génétique apporté par la reproduction sexuée semblait donc être un tel avantage évolutif que bon nombre de scientifiques jugeait tout autre mode de reproduction voué à l'échec. Récemment, cette vision évolutionniste bien huilée a été bouleversée par des « scandales évolutifs », soit l’existence d’organismes sans reproduction sexuée pérennes dans le temps.
Finalement, le mode de reproduction asexué est-il évolutivement stable ?
II. LE SCANDAL EVOLUTIF
Une poignée d'espèce défie l'idée selon laquelle le sexe est une condition préalable au succès évolutif à long terme d'une espèce, âgées de millions d'années. Nous verrons ici plusieurs preuve d'évolution sans reproduction sexuée
Les rotifères bdelloides sont des microorganismes métazoaires invertébrés aquatiques. Répandus dans le monde entier, ces organismes se reproduisent de façon asexuée depuis plus 35-40 Millions d’années (Martens et al. 2003). Ainsi, malgré une reproduction asexuée, les rotifères bdelloïdes semblent être un véritable succès évolutif. Pourtant, ces organismes sont parfois exposés à des stress extrêmes tels que la dessiccation et doses extrêmes de radiations. Ces organismes ont dû acquérir de nouvelles fonctions leurs permettant de survivre (Ricci, 2017). Pourtant, leurs génomes ne permettent pas un appariement de chromosomes homologues et donc une incompatibilité avec une méiose conventionnelle (Flot et al. 2013), puisque les gènes de cet organisme existent bien en deux copies mais dans des ordres différents, et parfois même sur un seul et même chromosome : il n’existe donc pas de chromosome homologue. Une telle organisation ne permet pas la formation de gamètes (cellules sexuelles impliquées dans la reproduction), or sans gamètes, pas de reproduction sexuée. Le stratagème adopté est le suivant : Le séquençage de l'ADN a en effet révélé que 8 à 9% des gènes du rotifère proviennent d'autres organismes comme des bactéries, des moisissures ou des plantes… Un record dans le monde animal. Cela est possible via un mécanisme de transfert horizontal de gène (Debortoli et al. 2006), permettant le phénomène d'échange génétique engendrant le polymorphisme nécessaire pour s'adapter à un environnement changeant.
Par ailleurs, l’analyse a révélé des traces abondantes de conversions géniques, une sorte de « copier/coller » génétique au cours duquel une copie d'un ou plusieurs gènes est recopiée sur un autre exemplaire, ailleurs dans le génome, en le remplaçant. Les chercheurs avancent que ce mécanisme pourrait atténuer grandement l’accumulation de mutations délétères, voire l’éliminer complètement.
Cependant, certains auteurs pensent toutes de même que les rotifères n’auraient pas survécu jusqu’à aujourd’hui sans reproduction sexuée. En effet s’ils se reproduisent seulement par un mode de reproduction asexuée, la lignée connaîtrait une stérilité de plus de 50% et une réduction de fécondité (Signorovitch et al. 2015). Les hypothèses actuelles seraient alors que les rotifères bdelloïdes auraient abandonné la reproduction sexuée de façon secondaire. C'est là, sans doute, que se trouve la clef du succès des rotifères : ce sont des organismes asexués aux caractères femelles qui semblent s'être passés de mâles depuis plus de 60 millions d'années.
D'après ces découvertes, deux opinions s'opposent : l’asexualité serait donc bien une stratégie évolutive viable sur le long terme pour les organismes qui savent mettre en place des mécanismes adaptés, pour parer aux inconvénients d'une reproduction uniquement clonale ; une reproduction d'abord sexuelle a été nécessaire pour assurer la survie des rotifères jusqu'à aujourd'hui.
Deuxièmement, citons le cas des Ostracodes darwinulides. Il s'agit de minuscules crustacés lacustres d'un millimètre de long. Leurs ancêtres ont laissé de très nombreux fossiles en Europe, en Chine, en Afrique, et en Amérique du Nord. Plus de deux cents espèces fossiles ont été dénombrées. Or, aucune trace de mâle n'a pu être trouvée qui remonte à moins de 200 millions d'années. Aujourd'hui prospèrent quelque 28 espèces, toutes résolument féminines. Les analyses génétiques, encore incomplètes, confirment que ces animaux se reproduisent sans spermatozoïdes. Ces espèces auraient donc évoluer sans la nécessité d’une reproduction sexuée (Martens et al. 2003). Pourquoi le mâle disparaît-il? Cette question est sans réponse actuellement. Des études sont en cours pour déterminer si ces espèces auraient éventuellement développé des mécanismes génétiques ou écologiques spéciaux, les rendant moins dépendants des avantages évolutifs de la reproduction sexuée.
Enfin, pour une étude innovante pourrait permettre de comprendre si l'asexualité peut être stable en comparaison avec la sexualité. En 2016, MacDonald et ses collaborateurs ont effectués une comparaison de la dynamique d'adaptation de deux populations de levure expérimentales de (Saccharomyces cerevisiae), l'une asexuée, l'autre sexuée. Les signatures moléculaires de l'adaptation sont différentes pour les séquences des individus à reproduction sexuée et asexuée sur 1000 générations. La sexualité permet un bien meilleur tôt d'adaptation. cela suggère que le sexe augmente bel et bien le taux d'adaptation à la fois en combinant des mutations bénéfiques et en séparant les mutations délétères des milieux avantageux qui autrement les conduiraient à la fixation. En d'autres termes, le sexe rend la sélection naturelle plus efficace pour trier les effets bénéfiques des mutations délétères. Les populations à reproduction asexuée, au court des génération, ont un mode de reproduction qui ne permet pas un polymorphisme phénotypique nécessaire à la sélection naturelle. Il est cependant important de remarquer que ces résultats ne peuvent être extrapoler à l'ensemble des espèces, mais constituent une première comparaison tangible des deux modes de reproduction du point de vue évolutionniste.
III. CONCLUSION ET OUVERTURE
Ainsi, le sexe et la combinaison sont omniprésents dans la nature malgré leurs coûts. Comprendre les forces évolutives qui entretiennent ces phénomènes reste un défi central en biologie. Une hypothèse centrale soutient que le sexe est bénéfique car la recombinaison accélère l'adaptation et permet un polymorphisme génétique, d'où une survie de l'espèce dans un environnement changeant. Cependant, à travers des recherches récentes et actuelles sur des organismes tels que les rotifères bdelloïdes et les ostracodes darwinulides, des mécanismes génétiques de populations asexuées semblent exister qui pourraient rendre l'asexualité évolutivement stable. La découverte de ces organismes qualifiés de "scandale évolutif" suggèrent que cette controverse sera encore à l'ordre du jour durant ces prochaines décennies.