En biologie, le sexe est l'ensemble des traits biologiques observables qui permettent de différencier des organismes vivants dans le contexte de la reproduction. Il repose sur une combinaison complexe de traits génétiques et anatomiques, voire comportementaux et psychologiques en médecine et en sexologie.
Du point de vue de la génétique, la détermination du sexe s'explique notamment par la présence de chromosomes sexuels spécifiques au sein des cellules. Chez les mammifères, y compris les humains, deux types sont observés, l'un X et l'autre Y. Les femelles ont deux chromosomes X (XX), tandis que les mâles ont un chromosome X et un chromosome Y (XY). Le patrimoine génétique joue un rôle clé dans cette détermination et les gènes présents sur les chromosomes sexuels régulent le développement des caractères sexuels primaires et secondaires, tels que les organes reproducteurs et des caractéristiques morphologiques spécifiques aux différents sexes, notamment le dimorphisme sexuel.
Cependant, le patrimoine génétique, à lui seul, ne détermine pas nécessairement les différences anatomiques et comportementales qui sont observées. D'autres facteurs, tels que les influences hormonales, les interactions environnementales (exemple : température) et sociales, peuvent également contribuer à la différenciation sexuelle, par exemple, dans la sélection sexuelle, la sélection intersexuelle, la parade nuptiale ou la parentalité.
Bien que les mammifères et oiseaux soient majoritairement gonochores , certains organismes sont hermaphrodites, dioïques, mosaïques ou ont une ploïdie non binaire et des types sexuels complexes, à l'instar du Bruant à gorge blanche qui possède quatre sexes génétiques et deux sexes anatomiques et du genre Tetrahymena qui possède sept types sexuels et qui est isogame.
Certains organismes, à l'instar du poisson clown, peuvent changer de sexe au cours de leur vie ou de leur développement, ce phénomène connu est sous le nom d'hermaphrodisme successif, tandis que d'autres peuvent présenter plusieurs sexes anatomiques, appelés hermaphrodisme simultané et que d'autres conservent ces traits de la naissance à la mort.
La variété et la complexité des traits sexuels est non seulement liée à la reproduction, mais aussi à la diversité des espèces et l'évolution de la reproduction sexuelle.
Reproduction sexuée
Définition
Il y a reproduction sexuée quand la reproduction requiert soit :
La rencontre d'individus de types sexuels différents, La rencontre de cellules de types différents.
La reproduction sexuée peut se faire sans accouplement ou copulation, comme c'est le cas pour quelques plantes, certains champignons, ou encore la majorité des poissons.
La reproduction sexuée, dans laquelle deux individus produisent une progéniture possédant une sélection des traits génétiques de chaque parent, est exclusive aux eucaryotes. Elle permet d'induire de la variabilité génétique d'une génération à l'autre, ce qui permet une évolution de l'information génétique, indispensable à long terme pour permettre aux espèces de s'adapter par la sélection du milieu selon la vision évolutionniste de Darwin.
Les traits génétiques sont encodés dans l'acide désoxyribonucléique (ADN) des chromosomes. La cellule eucaryote possède un ensemble de chromosomes homologues par paire, un de chaque parent, et cette étape à double chromosome est appelée "diploïde". Pendant la reproduction sexuée, un organisme diploïde produit des cellules sexuelles spécialisées haploïdes appelées gamètes via la méioseAlberts et al. (2002), "V. 20. Méiose", NIH des États-Unis, V. 20. Méiose , chacune ayant un seul ensemble de chromosomes. La méiose implique une étape de recombinaison génétique via un croisement chromosomique, au cours de laquelle des régions d'ADN sont échangées entre des paires de chromosomes appariés, pour former de nouveaux chromosomes, chacun avec une nouvelle combinaison des gènes des parents. Ensuite, les chromosomes sont séparés en ensembles simples dans les gamètes. Dans la progéniture, chaque gamète a ainsi la moitié du matériel génétique de la mère et la moitié du pèreAlberts et al. (2002), NIH des États-Unis, "V. 20. Les avantages du sexe ".. La combinaison du croisement chromosomique et de la fécondation, qui réunit les deux ensembles simples de chromosomes pour former un nouveau zygote diploïde, donne naissance à un nouvel organisme qui contient un ensemble différent des traits génétiques de chaque parent.
Chez les animaux, la phase haploïde n'intervient que dans les gamètes, les cellules haploïdes spécialisées qui se fusionnent pour former un zygote se développant en un nouvel organisme diploïde.
Chez les plantes, l'organisme diploïde produit un type de spore haploïde par méiose capable de subir une division cellulaire répétée pour produire un organisme haploïde pluricellulaire. Dans les deux cas, les gamètes peuvent se ressembler extérieurement (isogamie) ou différer en taille et dans d’autres aspects (anisogamie)Gilbert (2000), "1.2. Multicellularité : Évolution de la différenciation". 1.2.Mul , NIH.. L’anisogamie atteint son apogée dans l'oogamie, une forme où une petite motile mobile fusionne avec une cellule beaucoup plus grande et immobile.
Chez les organismes anisogamiques, par convention, le gamète plus grand, appelé ovule, est considérée comme femelle, tandis que le gamète plus petit, appelé spermatozoïde ou cellule de sperme, est considérée comme mâle. Un individu produisant des gamètes volumineux est femelle, et celui produisant des gamètes de petite taille est mâle. Un individu produisant les deux types de gamètes est un hermaphrodite. Dans certaines espèces, un hermaphrodite peut s'autoféconder et produire une progéniture seule.
Systèmes sexuels Un système sexuel est une répartition des fonctions mâles et femelles entre les organismes d'une espèce.
Animaux Environ 95 % des espèces animales ont des individus mâles et femelles distincts et sont dites gonochores. Environ 5 % des espèces animales sont hermaphrodites. Ce faible pourcentage est en partie imputable au très grand nombre d'espèces d'insectes, chez lesquelles l'hermaphrodisme est absent. Environ 99 % des vertébrés sont gonochoriques, et les 1 % restants qui sont hermaphrodites sont presque tous des poissons.
Plantes La majorité des plantes à fleurs sont parfaites, soit hermaphrodites (avec des étamines et un pistil dans la même fleur), soit monoïques. Dans les espèces dioïques, les sexes mâles et femelles sont présents sur des plantes séparées. Environ 5 % des plantes à fleurs sont dioïques, ce qui représente jusqu'à 5 000 origines indépendantes. La diécie est courante chez les gymnospermes parmi lesquelles environ 65 % des espèces sont dioïques, mais la plupart des conifères sont monoïques.
Évolution du sexe
Il est généralement admis que l'isogamie est l'ancêtre de l'anisogamie et que l'anisogamie a évolué plusieurs fois indépendamment dans différents groupes d'eucaryotes, y compris les protistes, les algues, les plantes et les animaux. L'évolution de l'anisogamie est synonyme de l'apparition du mâle et de la femelle. Elle est également la première étape vers le dimorphisme sexuel et a influencé l'évolution de diverses différences entre les sexes.
Cependant, l'évolution de l'anisogamie n'a pas laissé de traces fossiles et, jusqu'en 2006, il n'existait aucune preuve génétique du lien évolutif entre les sexes et les types d'accouplement. On ne sait pas si l'anisogamie a d'abord conduit à l'évolution de l'hermaphrodisme ou à l'évolution du gonochorisme.
Mais, un fossile de Bangiomorpha pubescens, vieux de 1,2 milliard d'années, a fourni le plus ancien témoignage fossile de la différenciation des types de reproduction mâle et femelle et a montré que les sexes ont évolué très tôt chez les eucaryotes.
La forme originelle de la reproduction sexuée est la fécondation externe. La fécondation interne a évolué plus tard et est devenue dominante chez les vertébrés après leur apparition sur la terre ferme.
Détermination du sexe
Définition et concept La cause biologique du développement d'un organisme dans l'un ou l'autre sexe est appelée détermination du sexe. La cause peut être génétique, environnementale, haplodiploïde, ou multiple. Chez les animaux et les autres organismes qui ont des systèmes génétiques de détermination du sexe, le facteur déterminant peut être la présence d'un chromosome sexuel. Chez les plantes sexuellement dimorphes, comme le Ginkgo biloba, l'hépatique Marchantia polymorpha ou les espèces dioïques du genre de plantes à fleurs Silène, le sexe peut également être déterminé par les chromosomes sexuels. Les systèmes non génétiques peuvent utiliser des indices environnementaux, comme la température au début du développement chez les crocodiles, pour déterminer le sexe de la progéniture.
La détermination du sexe est souvent distincte de la différenciation sexuelle. La détermination du sexe est la désignation du stade de développement vers le mâle ou la femelle, tandis que la différenciation du sexe est la voie vers le développement du phénotype. Génétique
Système XY de détermination sexuelle L'homme et la plupart des autres mammifères ont un système XY de détermination sexuelle : le chromosome Y porte les facteurs responsables du déclenchement du développement masculin, ce qui fait que la détermination du sexe XY repose principalement sur la présence ou l'absence du chromosome Y. C'est le gamète mâle qui détermine le sexe de la progéniture. Dans ce système, les mammifères XX sont typiquement des femelles et XY des mâles. Cependant, les individus XXY ou XYY sont des mâles, tandis que les individus X et XXX sont des femelles. Fait inhabituel, l'ornithorynque, un mammifère monotrème, possède dix chromosomes sexuels : les femelles ont dix chromosomes X, et les mâles cinq chromosomes X et cinq chromosomes Y. Les ovules de l'ornithorynque ont tous cinq chromosomes X, tandis que les spermatozoïdes peuvent avoir soit cinq chromosomes X, soit cinq chromosomes Y.
La détermination du sexe XY se retrouve chez d'autres organismes, notamment chez des insectes comme la drosophile commune et chez certaines plantes. Dans certains cas, c'est le nombre de chromosomes X qui détermine le sexe plutôt que la présence d'un chromosome Y. Chez la drosophile, les individus XY sont des mâles et les individus XX sont des femelles ; cependant, les individus XXY ou XXX peuvent également être des femelles, et les individus X peuvent être des mâles.
Système ZW/Z0 de détermination sexuelle Chez les oiseaux, qui ont un système ZW de détermination du sexe, le chromosome W porte les facteurs responsables du développement féminin, et le développement par défaut est masculin. Dans ce cas, les individus ZZ sont mâles et ZW sont femelles. C'est le gamète femelle qui détermine le sexe de la progéniture. Ce système est utilisé par les oiseaux, certains poissons et certains crustacés.
La plupart des papillons et des papillons de nuit ont également un système de détermination du sexe ZW. Les femelles peuvent avoir Z, ZZW et même ZZWW.
Système XX/X0 de détermination sexuelle Dans le système XX/X0 de détermination sexuelle, les mâles ont un chromosome X (X0) tandis que les femelles en ont deux (XX). Tous les autres chromosomes de ces organismes diploïdes sont appariés, mais les organismes peuvent hériter d'un ou de deux chromosomes X. Ce système se retrouve chez la plupart des arachnides, des insectes tels que les lépismes (Apterygota), les libellules (Paleoptera) et les sauterelles (Exopterygota), ainsi que chez certains nématodes, crustacés et gastéropodes.
Chez les grillons des champs, par exemple, les insectes dotés d'un seul chromosome X se développent en tant que mâles, tandis que ceux qui en ont deux se développent en tant que femelles.