Si je vous parle de spermatozoïdes et d'ovules, il vous vient à l'esprit des millions de spermatozoïdes fonçant comme des malades dans une course impitoyable dont un seul sortira vivant. Dans ce monde miniature, il est facile de s'identifier façon Woody Allen à ces cellules mâles mobiles, dynamiques, se battant pour réussir avec chacun un trait particulier du père, yeux bleus, myopie ou grande taille.En revanche il faut vraiment s'accrocher pour voir autre chose dans l'ovule qu'une grande sphère immobile, attendant passivement qu'un de ces messieurs-spermatozoïdes pointe le bout de son nez pour l'absorber et se transformer en embryon. Il ne semble vivant et intéressant qu'après sa fécondation, quand il commence à se diviser à toute allure- bref une fois que ce n'est plus un ovule.
Et vous trouvez pas cet univers de gamètes un poil machiste, vous? Bof, me direz-vous, il n'y a pas à voir de valeur morale là-dedans, c'est comme ça et puis voilà. Voire. Car les récentes découvertes en matière de sexualité mettent à mal ces images d'Epinal et rééquilibrent sensiblement les rôles du mâle et de la femelle en matière de biologie sexuelle. Jugez-en plutôt...
Le cocufiage, moteur de l'évolution!
On a l'habitude d'expliquer (dans le billet de Lydie par exemple) que les mâles produisent des millions de petits spermatozoïdes car plus ils sont petits, moins c'est fatigant à fabriquer et plus ils sont nombreux, plus il y a statistiquement des chances que l'un d'eux féconde un ovule. Et comme l'homme est par nature coureur, la nature a fait que les mâles privilégient la production de masse et le jetable, alors que la femelle préfère produire peu d'ovules bien équipés en énergie. D'un côté la puissance de l'industrie, invention masculine par excellence. De l'autre, le charme de l'artisanat, le goût -assez féminin somme toute - des choses faites dans la durée et avec amour.
Cette image colle bien avec l'univers culturel puritain des premières découvertes en biologie sexuelle mais elle n'explique pas tout: pourquoi les mâles s'embêtent-ils à fabriquer des millions de spermatozoïdes alors que quelques milliers suffiraient largement? Pourquoi certaines espèces en fabriquent beaucoup plus que d'autres, pourtant très comparables? Et puis où est passé le contrôle qualité de cette industrie de masse? Selon les espèces il y a entre 50% et 80% de spermatozoïdes non fécondants, mal formés ou incapables de nager 10 cm en moins d'une semaine.
Compétition spermatique
Depuis le début des années 1970 (curieusement, à l'époque de la libération de la femme) on s'est rendu compte qu'on a très largement sous-estimé l'infidélité féminine dans le monde animal. Même les femelles oiseaux qui servaient de modèle de conjointe fidèle trahissent leur réputation et s'avèrent friandes d'aventures extra-conjugales dès que l'occasion se présente. Bien entendu, quelque soit leur espèce, les mâles ne se laissent pas cocufier si facilement et déploient mille et une stratégies pour éviter d'avoir les cornes [Lenoir]. La ceinture de chasteté par exemple est assez en vogue chez les insectes, qui l'utilisent avec plus ou moins de bonheur. dans la catégorie loser, le faux bourdon (le mâle de l'abeille) y laisse sa peau, ou plus exactement ses parties génitales et une partie de son abdomen, sans que ça empêche la future reine de copuler une demi-heure plus tard. Dans la catégorie méticuleux, le bombyx du mûrier (celui du ver à soie) qui après avoir fécondé sa femelle, lui cimente l'ouverture génitale et reste collé à elle le temps que tout ça durcisse parfaitement.
Les libellules ont une autre méthode, plus expéditive: Monsieur agrion par exemple, Orthetrum cancellatum de son petit nom, a un pénis en forme de goupillon (photo ci-dessous, source: Wikipedia) et nettoie d'abord l'intérieur de sa belle avant de l'ensemencer afin d'éliminer le sperme de ses prédécesseurs:
Malgré toutes ces stratégies ingénieuses, il y a toutes les chances de retrouver les semences de plusieurs mâles en même temps à l'intérieur de la femelle volage. La sélection sexuelle se joue alors non plus entre les mâles mais au niveau microscopique, entre leurs spermatozoïdes. Et qui dit concurrence dit sélection donc évolution! On trouve d'autant plus "d'adaptations spermatiques" dans une espèce que les femelles de cette espèce sont frivoles, avec toutes sortes de stratégies des plus simples aux plus incroyables:
- les bourrins qui tablent sur le nombre. Objectif: diluer les spermatozoïdes des rivaux et être le dernier à féconder la femelle pour augmenter ses chances. Les rapaces, grands cocus devant l'éternel (car qui va à la chasse...) sont adeptes de cette stratégie bestiale : le balbuzard pêcheur (Pandion haliaetus, à droite, source: Wikipedia) copule plusieurs centaines de fois par jour pendant la période brève de réceptivité de la femelle pour être bien sûr qu'aucun autre mâle ne la fertilisera [Lenoir]. Cette stratégie est d'autant plus efficace que les mâles émettent davantage de spermatozoïdes, à tel point que les biologistes ont pris l'habitude de mesurer le niveau de concurrence sexuelle entre mâles à la quantité de spermatozoïdes qu'ils produisent.
- les sportifs qui misent sur la vitesse. Chez les primates, les spermatozoïdes nagent d'autant plus vite que les femelles sont polygames. Les chimpanzés, avec leurs femelles super volages, sont les recordmen du 15 centimètres flagelle-libre. A l'inverse, les femelles gorilles sont des modèles de vertu et les spermatozoïdes de leur compagnons savent prendre leur temps:
- les zarbis qui font la course au gigantisme. Chez certaines mouches (Drosophila bifurca) chaque spermatozoïde mesure 6 cm de long (plus de dix fois la taille de la bestiole et 1000 fois la taille d'un spermatozoïde humain!). Il est entortillé sur lui-même pour tenir dans la testicule du mâle qui représente 11% de sa masse totale! Il faut dire aussi que chez cette Drosophila, non seulement la concurrence entre mâles est féroce, mais en plus l'appareil génital de la femelle est un vrai parcours d'obstacles, interminable (encore plus long que le spermatozoïde géant) et truffé d'armes chimiques. Il fallait bien un tel alien de spermatozoïde pour en venir à bout!
- les stratèges qui coordonnent leurs troupes. Chez l'opossum, la tête des spermatozoïdes est faite de telle sorte qu'ils peuvent s'accrocher deux par deux et nager comme ça plus vite vers l'ovule. Seul l'un des deux pénétrera dans l'ovule mais une chance sur deux c'est toujours mieux qu'une sur 100 millions.
Mais la palme revient au mulot sylvestre, champion toutes catégories en matière de coopération spermatique: ses spermatozoïdes s'agglutinent par dizaines voire par centaines pour aller encore plus vite:
- les ingénieurs qui parient sur la division des tâches. L'escargot de mer Fusitriton Origonensis (à droite, source Wikipedia) sont les as du taylorisme spermatique, avec deux modèles de spermatozoïdes infertiles géants: des transporteurs qui larguent des floppées de spermatozoïdes fertiles près de l'ovule, et des destroyers qui font obstacle à la semence concurrente en larguant des toxines chimiques.
Chez la petite Drosophila pseudobscura, il semble que les spermatozoïdes infertiles aident leurs copains fertiles à résister aux spermicides qu'émet la femelle, tout aussi peu accueillante que sa cousine la bifurca qu'on a croisé plus haut. Bizarrement, plus ces dames sont volages plus elles mettent à rude épreuve les spermatozoïdes candidats à leur fécondation, ce qui leur permet de sélectionner les plus vigoureux. Tiens tiens, le système génital des femelles serait-il donc moins passif qu'on ne le croit?
Non la sexualité féminine n'est pas un système passif, Rogntudju!
Une fois qu'elles ont séduit l'élu de leur cœur, les filles sont confrontées à deux problèmes sexuels: favoriser la fécondation après s'être accouplé avec lui et à l'inverse se protéger des violeurs sans foi ni loi. Et ma foi, elles se défendent pas mal les frangines! Nos préjugés machistes en prennent un sacré coup sur le bec!
Cochons de canards
Sous des dehors débonnaires, les mâles canards sont de vrais canailles, adeptes du gang bang. La vie est dure pour les femelles car la compétition spermatique dont on vient de parler a doté les mâles de pénis -ce qui est rare chez les volatiles- pouvant mesurer jusqu'à 20 cm! De tels engins leur permettent d'approcher au maximum les spermatozoïdes de l'ovule. Mais dame canard n'a pas dit son dernier mot. On a découvert que chez les espèces où les viols sont fréquents, l'appareil génital des femelles ressemble à une espèce de labyrinthe, avec des embranchements et des bifurcations en cul-de-sac permettant, on ne sait pas très bien comment, de piéger la semence des violeurs dans les ratacoins de l'oviducte:
Ces bizarreries physiologiques pourraient permettre à la femelle de ne pas se laisser féconder avec le premier vilain petit canard qui abuserait d'elle. Ce ne serait pas la première fois que des femelles choisissent le père de leur progéniture après la copulation et non pas avant. Les femelles Scathophaga stercoraria ("mouche à merde" pour les intimes) arrivent à trier les éjaculats de leurs différents amants de passage en fonction de leurs caractéristiques grâce à leur système de double spermathèque.
Un bijou de technologie!
Le rôle actif des femmes dans la fécondation.
Chez les plantes, les grains de pollen sont l'équivalent des spermatozoïdes. Là encore ce sont eux qui ont le beau rôle dans notre imaginaire: après un long voyage accrochés au bout des pattes d'une abeille, ils se font déposer sur le bord du stigmate de la fleur et là, ils leur pousse une sorte d'excroissance à toute vitesse (jusqu'à deux cm par jour. Eh quand même! Pour une plante c'est un record!) qui se dirige comme par magie vers l'ovule situé au fond du stigmate:
Fortiches les grains de pollens? Euh, bof. Elizabeth Lord, une botaniste californienne (et féministe engagée) a montré dans les années 1980 comment les tissus féminins du stigmate guident ces tubes polliniques grâce à un subtil mélange de contraintes mécaniques et d'actions chimiques. Elle a prouvé que même une bille en plastique posée sur un stigmate termine immanquablement vers l'ovule. Entre pollens et stigmates, le champion n'est finalement pas celui qu'on croit.
Pour ceux que la botanique laisserait sceptique, on a mis en évidence le même type de "guidage" chez l'appareil génital de la femme. Sans aide extérieure les spermatozoïdes seraient complètement perdus dans les méandres du vagin et des trompes. Durant les périodes de fertilité, la glaire cervicale sécrétée par le col de l'utérus se charge de les guider. Alors que d'habitude ses filaments en mailles serrés et son pH acide sont un piège mortel pour les spermatozoïdes, elle change complètement de structure juste avant l'ovulation, devenant plus fluide, plus alcaline (= moins acide) et elle réoriente ses structures microfibrées de manière à guider la nage des spermatozoïdes dans la bonne direction. Mais il ne suffit pas de courir, il faut aussi partir à temps. Pour les spermatozoïdes arrivés trop en avance, on a découvert que les trompes de ces dames sont un lounge très cosy, avec sucres et protéines à volonté où ils peuvent se reposer et reprendre des forces. Alors que la température y est anormalement élevée pour eux qui sont habitués au frimas du scrotum, ils peuvent survivre jusqu'à dix jours dans ces "sugar room": deux fois plus longtemps que dans un tube à essai! Décidément les trompes féminines ne sont pas du tout le tube passif que l'on pourrait imaginer;
Contrairement aux apparences, mâles et femelles sont ainsi engagés dans une interminable co-évolution sexuelle, dans laquelle les femelles ont un rôle discret mais tout aussi actif que les mâles. Mais comme il est difficile de ne pas projeter ses propres préjugés culturels en science comme ailleurs, il aura fallu attendre la révolution féministe pour enlever nos lunettes machistes et enfin revisiter les idées reçues en matière de reproduction.
Une chose est sûre: plus la compétition spermatique est grande, plus l'ovule est difficile à féconder. Au point que cette coévolution a pu jouer un rôle important dans la création de nouvelles espèces: les spermatozoïdes d'espèces à forte concurrence spermatique sont en effet tellement fortiches qu'ils peuvent parfois féconder les ovules d'autres espèces à moindre compétition spermatique, forçant ainsi la barrière inter-spécifique pour créer de nouvelles espèces. L'infidélité féminine au secours de la biodiversité en quelque sorte!
Sources:
L'article Wikipedia sur la compétition spermatique
[Lenoir] Cours d'écologie comportementale, Alain Lenoir, (2005, Université de Tours)
[Pizz] Sperm Sociality: Cooperation, Altruism, and Spite, Pizzari T, Foster KR (2008, PLoS).
[Bren] Coevolution of Male and Female Genital Morphology in Waterfowl, Brennan et al. (2007, PLoS)
Billets connexes (encore du sexe!):
L'homme produit-dérivé de la femme: sur l'origine évolutive de nos comportements sexuels
Pourquoi tant de hyène: les bizarreries sexuelles des hyènes
Et vous trouvez pas cet univers de gamètes un poil machiste, vous? Bof, me direz-vous, il n'y a pas à voir de valeur morale là-dedans, c'est comme ça et puis voilà. Voire. Car les récentes découvertes en matière de sexualité mettent à mal ces images d'Epinal et rééquilibrent sensiblement les rôles du mâle et de la femelle en matière de biologie sexuelle. Jugez-en plutôt...
Le cocufiage, moteur de l'évolution!
On a l'habitude d'expliquer (dans le billet de Lydie par exemple) que les mâles produisent des millions de petits spermatozoïdes car plus ils sont petits, moins c'est fatigant à fabriquer et plus ils sont nombreux, plus il y a statistiquement des chances que l'un d'eux féconde un ovule. Et comme l'homme est par nature coureur, la nature a fait que les mâles privilégient la production de masse et le jetable, alors que la femelle préfère produire peu d'ovules bien équipés en énergie. D'un côté la puissance de l'industrie, invention masculine par excellence. De l'autre, le charme de l'artisanat, le goût -assez féminin somme toute - des choses faites dans la durée et avec amour.
Cette image colle bien avec l'univers culturel puritain des premières découvertes en biologie sexuelle mais elle n'explique pas tout: pourquoi les mâles s'embêtent-ils à fabriquer des millions de spermatozoïdes alors que quelques milliers suffiraient largement? Pourquoi certaines espèces en fabriquent beaucoup plus que d'autres, pourtant très comparables? Et puis où est passé le contrôle qualité de cette industrie de masse? Selon les espèces il y a entre 50% et 80% de spermatozoïdes non fécondants, mal formés ou incapables de nager 10 cm en moins d'une semaine.
Compétition spermatique
Depuis le début des années 1970 (curieusement, à l'époque de la libération de la femme) on s'est rendu compte qu'on a très largement sous-estimé l'infidélité féminine dans le monde animal. Même les femelles oiseaux qui servaient de modèle de conjointe fidèle trahissent leur réputation et s'avèrent friandes d'aventures extra-conjugales dès que l'occasion se présente. Bien entendu, quelque soit leur espèce, les mâles ne se laissent pas cocufier si facilement et déploient mille et une stratégies pour éviter d'avoir les cornes [Lenoir]. La ceinture de chasteté par exemple est assez en vogue chez les insectes, qui l'utilisent avec plus ou moins de bonheur. dans la catégorie loser, le faux bourdon (le mâle de l'abeille) y laisse sa peau, ou plus exactement ses parties génitales et une partie de son abdomen, sans que ça empêche la future reine de copuler une demi-heure plus tard. Dans la catégorie méticuleux, le bombyx du mûrier (celui du ver à soie) qui après avoir fécondé sa femelle, lui cimente l'ouverture génitale et reste collé à elle le temps que tout ça durcisse parfaitement.
Les libellules ont une autre méthode, plus expéditive: Monsieur agrion par exemple, Orthetrum cancellatum de son petit nom, a un pénis en forme de goupillon (photo ci-dessous, source: Wikipedia) et nettoie d'abord l'intérieur de sa belle avant de l'ensemencer afin d'éliminer le sperme de ses prédécesseurs:
- les bourrins qui tablent sur le nombre. Objectif: diluer les spermatozoïdes des rivaux et être le dernier à féconder la femelle pour augmenter ses chances. Les rapaces, grands cocus devant l'éternel (car qui va à la chasse...) sont adeptes de cette stratégie bestiale : le balbuzard pêcheur (Pandion haliaetus, à droite, source: Wikipedia) copule plusieurs centaines de fois par jour pendant la période brève de réceptivité de la femelle pour être bien sûr qu'aucun autre mâle ne la fertilisera [Lenoir]. Cette stratégie est d'autant plus efficace que les mâles émettent davantage de spermatozoïdes, à tel point que les biologistes ont pris l'habitude de mesurer le niveau de concurrence sexuelle entre mâles à la quantité de spermatozoïdes qu'ils produisent.
- les sportifs qui misent sur la vitesse. Chez les primates, les spermatozoïdes nagent d'autant plus vite que les femelles sont polygames. Les chimpanzés, avec leurs femelles super volages, sont les recordmen du 15 centimètres flagelle-libre. A l'inverse, les femelles gorilles sont des modèles de vertu et les spermatozoïdes de leur compagnons savent prendre leur temps:
- les zarbis qui font la course au gigantisme. Chez certaines mouches (Drosophila bifurca) chaque spermatozoïde mesure 6 cm de long (plus de dix fois la taille de la bestiole et 1000 fois la taille d'un spermatozoïde humain!). Il est entortillé sur lui-même pour tenir dans la testicule du mâle qui représente 11% de sa masse totale! Il faut dire aussi que chez cette Drosophila, non seulement la concurrence entre mâles est féroce, mais en plus l'appareil génital de la femelle est un vrai parcours d'obstacles, interminable (encore plus long que le spermatozoïde géant) et truffé d'armes chimiques. Il fallait bien un tel alien de spermatozoïde pour en venir à bout!
- les stratèges qui coordonnent leurs troupes. Chez l'opossum, la tête des spermatozoïdes est faite de telle sorte qu'ils peuvent s'accrocher deux par deux et nager comme ça plus vite vers l'ovule. Seul l'un des deux pénétrera dans l'ovule mais une chance sur deux c'est toujours mieux qu'une sur 100 millions.
- les ingénieurs qui parient sur la division des tâches. L'escargot de mer Fusitriton Origonensis (à droite, source Wikipedia) sont les as du taylorisme spermatique, avec deux modèles de spermatozoïdes infertiles géants: des transporteurs qui larguent des floppées de spermatozoïdes fertiles près de l'ovule, et des destroyers qui font obstacle à la semence concurrente en larguant des toxines chimiques.
Non la sexualité féminine n'est pas un système passif, Rogntudju!
Une fois qu'elles ont séduit l'élu de leur cœur, les filles sont confrontées à deux problèmes sexuels: favoriser la fécondation après s'être accouplé avec lui et à l'inverse se protéger des violeurs sans foi ni loi. Et ma foi, elles se défendent pas mal les frangines! Nos préjugés machistes en prennent un sacré coup sur le bec!
Cochons de canards
Sous des dehors débonnaires, les mâles canards sont de vrais canailles, adeptes du gang bang. La vie est dure pour les femelles car la compétition spermatique dont on vient de parler a doté les mâles de pénis -ce qui est rare chez les volatiles- pouvant mesurer jusqu'à 20 cm! De tels engins leur permettent d'approcher au maximum les spermatozoïdes de l'ovule. Mais dame canard n'a pas dit son dernier mot. On a découvert que chez les espèces où les viols sont fréquents, l'appareil génital des femelles ressemble à une espèce de labyrinthe, avec des embranchements et des bifurcations en cul-de-sac permettant, on ne sait pas très bien comment, de piéger la semence des violeurs dans les ratacoins de l'oviducte:
Un bijou de technologie!
Le rôle actif des femmes dans la fécondation.
Chez les plantes, les grains de pollen sont l'équivalent des spermatozoïdes. Là encore ce sont eux qui ont le beau rôle dans notre imaginaire: après un long voyage accrochés au bout des pattes d'une abeille, ils se font déposer sur le bord du stigmate de la fleur et là, ils leur pousse une sorte d'excroissance à toute vitesse (jusqu'à deux cm par jour. Eh quand même! Pour une plante c'est un record!) qui se dirige comme par magie vers l'ovule situé au fond du stigmate:
Pour ceux que la botanique laisserait sceptique, on a mis en évidence le même type de "guidage" chez l'appareil génital de la femme. Sans aide extérieure les spermatozoïdes seraient complètement perdus dans les méandres du vagin et des trompes. Durant les périodes de fertilité, la glaire cervicale sécrétée par le col de l'utérus se charge de les guider. Alors que d'habitude ses filaments en mailles serrés et son pH acide sont un piège mortel pour les spermatozoïdes, elle change complètement de structure juste avant l'ovulation, devenant plus fluide, plus alcaline (= moins acide) et elle réoriente ses structures microfibrées de manière à guider la nage des spermatozoïdes dans la bonne direction. Mais il ne suffit pas de courir, il faut aussi partir à temps. Pour les spermatozoïdes arrivés trop en avance, on a découvert que les trompes de ces dames sont un lounge très cosy, avec sucres et protéines à volonté où ils peuvent se reposer et reprendre des forces. Alors que la température y est anormalement élevée pour eux qui sont habitués au frimas du scrotum, ils peuvent survivre jusqu'à dix jours dans ces "sugar room": deux fois plus longtemps que dans un tube à essai! Décidément les trompes féminines ne sont pas du tout le tube passif que l'on pourrait imaginer;
Contrairement aux apparences, mâles et femelles sont ainsi engagés dans une interminable co-évolution sexuelle, dans laquelle les femelles ont un rôle discret mais tout aussi actif que les mâles. Mais comme il est difficile de ne pas projeter ses propres préjugés culturels en science comme ailleurs, il aura fallu attendre la révolution féministe pour enlever nos lunettes machistes et enfin revisiter les idées reçues en matière de reproduction.
Une chose est sûre: plus la compétition spermatique est grande, plus l'ovule est difficile à féconder. Au point que cette coévolution a pu jouer un rôle important dans la création de nouvelles espèces: les spermatozoïdes d'espèces à forte concurrence spermatique sont en effet tellement fortiches qu'ils peuvent parfois féconder les ovules d'autres espèces à moindre compétition spermatique, forçant ainsi la barrière inter-spécifique pour créer de nouvelles espèces. L'infidélité féminine au secours de la biodiversité en quelque sorte!
Sources:
L'article Wikipedia sur la compétition spermatique
[Lenoir] Cours d'écologie comportementale, Alain Lenoir, (2005, Université de Tours)
[Pizz] Sperm Sociality: Cooperation, Altruism, and Spite, Pizzari T, Foster KR (2008, PLoS).
[Bren] Coevolution of Male and Female Genital Morphology in Waterfowl, Brennan et al. (2007, PLoS)
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Pourquoi tant de hyène: les bizarreries sexuelles des hyènes
