Les joutes entre défenseurs de l’inné et de l’acquis n’ont pas faibli en biologie et en éthologie. Chacun voit dans tel caractère biologique soit un effet direct du milieu de vie, soit le résultat d’un apprentissage individuel des organismes, soit l’expression d’une information génétique donnée.

La seule chose qui change c’est l’accumulation des données expérimentales et scientifiques qui permettent de plus en plus souvent de tracer une ligne de démarcation entre l’inné, l’acquis et l’aléatoire, ou de mesurer les parts respectives de la génétique et de l’apprentissage dans les faits biologiques considérés.

Les adaptations de certains organismes à des perturbations causées par l’homme permettent de mettre en évidence des lignes de démarcation entre caractères innés et acquis.

Depuis 500 ans l’homme façonne la pyrale

Si l’homme est un grand perturbateur écologique, son milieu et ses habitudes de vie constituent pour beaucoup d’êtres vivants de nouveaux biotopes à conquérir et auxquels s’adapter. Un exemple agricole récent et original montre, encore une fois, qu’il ne faut jamais sous-estimer l’importance de la sélection en tant que promotrice de l’information génétique.

La pyrale du maïs (Ostrinia nubilalis) est un petit papillon beige qui est apparu en Europe Occidentale il y a environ 5 siècles.

Il ne faut pas comprendre par là que l’espèce est arrivée d’ailleurs, mais bien qu’elle est née en Europe à cette date : Il est probable que cet insecte soit issu d’une espèce jumelle endémique du continent européen, Ostrinia scapulalis, la pyrale de l’armoise. Les deux espèces d’insectes sont dites jumelles car identiques morphologiquement, au point que seules des études moléculaires permettent de les distinguer. Cependant, l’espèce ancienne Ostrinia Scapulalis ne consomme pas le maïs mais l’armoise. Il y a 500 ans un individu de cette espèce aurait changé de plante hôte pour s’intéresser au maïs, qui venait de faire son apparition sur le continent européen en provenance de l’Amérique, et aurait ainsi constitué la base d’une nouvelle espèce, la pyrale du maïs. Indirectement, les pratiques agricoles humaines auraient donc été à l’origine de cette nouvelle espèce.

La pyrale du maïs a diffusé et est devenue le cauchemar des cultivateurs dans la plupart des pays tempérés. En effet, la chenille de l’insecte fait des ravages, elle fore les tiges et les épis de mais, engendrant d’importants dégâts. A l’automne la chenille entre en diapause (phase de vie ralentie) puis passe l’hiver à l’intérieur des cannes de maïs, avant de se métamorphoser en papillon le printemps suivant.

Echapper à la grande faucheuse (ou la génétique des moissonneuses-batteuses)

La pyrale du maïs, qui serait donc apparue par changement d’hôte, a du faire face à un nouvel environnement, avec son cortège de prédateurs et de dangers. Le traitement agricole du maïs constitue le premier danger pour l’insecte. Depuis la généralisation de l'utilisation des moissonneuses-batteuses la partie supérieure des cannes de maïs, complètement broyées au moment de la récolte des épis, est devenue un refuge mortel pour les chenilles.

Des chercheurs ont découvert qu’une stratégie a été mise en place par les insectes pour échapper à cette hécatombe. Habituellement, à la fin de l’été, les chenilles se fixent dans un emplacement de la canne de maïs pour la période hivernale. Une étude^* qui vient d’être publiée montre que dorénavant, quelques semaines avant la récolte des épis, les larves descendent dans les cannes et s’installent dans les parties de tiges situées en dessous de la hauteur de fauche des moissonneuses-batteuses. Se positionner juste au dessus du sol avant le fauchage assure ainsi une excellente survie à la pyrale du maïs. Ce comportement innovant, qui implique une perception par les insectes de la gravité terrestre, de leur localisation dans la tige et de la période de l’année ou de la maturité des plants de maïs, serait déterminé génétiquement.

Comment une information génétique à l’origine de ce comportement se met-elle en place ?

La modification de la position des chenilles pour la diapose est une réponse adaptative au surplus de mortalité causé par les moissonneuses-batteuses : il s’agit d’un comportement sélectionné par l’homme au fil des récoltes.

Au départ il existait peut-être un large panel de comportements chez les pyrales du maïs au moment de la diapose, dont certains disposaient quelques chenilles à descendre vers sol et à se positionner dans la partie basse des tiges. L’information génétique à l’origine de ce comportement aurait été sélectionnée, voire amplifiée au cours du temps, parce que toutes les larves qui ne la possédaient pas mourraient à la fin de l’été de ne se reproduisaient pas à la saison suivante.

L’autre possibilité, qui rejoint la précédente, est qu’une mutation génétique favorisant ce comportement de migration vers le bas soit apparue dans la population des pyrales et ait été sélectionnée positivement au cours du temps pour la même raison que celle cité ci-dessus. La mutation a alors envahi la population car elle subissait une très forte pression de sélection.

Des sélections anthropiques multiples

L’homme modifie son biotope et, sans le vouloir, exerce une pression de sélection non négligeable sur beaucoup d’espèces biologiques. Le milieu de vie urbain et les modes de vie humains sont à l’origine de nouveaux comportements biologiques, aussi bien chez les animaux que chez les végétaux (voir l’encart ci-dessous).

Un autre exemple connu de pression de sélection exercé par les pratiques agricoles concerne le lis orangé (Lilium bulbiferum), plante d’altitude qui est représentée par 2 sous-espèces en Europe :

• - La première (Lilium bulbiferum ssp. croceum), qui n’est pas touchée par les activités humaines, est présente dans les Alpes française et les Pyrénées, et se reproduit uniquement par le biais de ses graines.
• 
  
• - La seconde (Lilium bulbiferum ssp. bulbiferum) est présente dans les Alpes orientales (Dolomites, Frioul, …) et subit des fauches fourragères fréquentes. Cette sous-espèce fabrique des bulbilles à l’aisselle des feuilles, qui tombent sur le sol et s’enracinent, et qui lui assurent un second mode de reproduction. Cette multiplication végétative est considérée comme un caractère adaptatif face à la fauche qui supprime les floraisons.

L’inné, l’acquis ou l’aléatoire ?

L’exemple de la pyrale montre que des espèces sont capables de mettre en place des comportements à priori complètement innovants et imprévus si la nécessité s’en fait sentir.

Face à un comportement qui représente un élément important pour la survie d’une espèce, il est souvent difficile de comprendre ou de savoir si le caractère biologique considéré est dicté par le milieu de vie de l’individu ; ou si il est transmissible et codé génétiquement ; ou bien, chez les animaux sociaux, s’il est appris par chacun des individus au cours des interactions sociales.

Certains comportements présentent de tels niveaux de sophistication qu’il est extrêmement difficile de les imaginer comme étant codés génétiquement : l’information à coder parait énorme et très couteuse en ressources. On pourrait croire que, selon le contexte et les organismes concernés, la nature :

• - serait incapable d’assurer le codage matériel d’un trop haut niveau d’information,
• - ou alors « préfèrerait » faire l’économie d’un codage, et s’en tenir à un large panel de caractères dans la population : une diversité phénotypique aléatoire des comportements propre à assurer une survie minimale de la lignée,
• - ou bien, chez les animaux complexes, favoriserait l’apprentissage du comportement adéquat par le biais des interactions sociales entre individus.

En fait, plus la pression de sélection exercée par l’environnement est forte, c'est-à-dire plus un phénotype est vital pour la survie d’une lignée biologique, et plus la probabilité pour que ce caractère soit fixé génétiquement est importante. Même au prix d’un codage génétique de l’information ruineux en ressources biologiques, l’assurance de la transmission d’un caractère à la descendance est trop précieux pour qu’une lignée fasse l’économie de son codage matériel, et ainsi de sa pérennité. Il semble que la sélection anthropique en offre de nombreux exemples.

Sources iconographiques : Pyrale du maïs (Clemson University - USDA Cooperative Extension Slide Series, Bugwood.org), moissonneuse-batteuse (site John Deere), lis orangé (wikipedia), Crepis sancta (divers) et merle (l’auteur de l'article).

« Si vous croyez avoir compris la sexualité, c'est que vous ne l'avez pas comprise ».

Richard Dawkins, dans « The Ancestor's Tale ».

INTRODUCTION

Avertissement : du fait de son titre évocateur, le contenu de l'article pourrait choquer la sensibilité de certains lecteurs par son absence d'image libidineuse et de propos grivois.

 
♦ Darwin, une conquête achevée ?

 
La théorie darwinienne de l'évolution est un des plus grand succès de la biologie. Mais est-ce que sa conquête sur les sciences naturelles est totale ?... Non.

A l'image du petit village gaulois d'Astérix qui résiste à la conquête des troupes de César, un petit bastion de Nature échappe encore à la puissance explicative de la théorie de l'évolution.

Qu'est ce donc ?... Il s'agit de la sexualité. Et à vrai dire ce n'est pas un « petit bastion » mais un domaine central de la biologie : la sexualité est un problème fondamental non résolu.

Entendons nous bien : la sexualité n'est pas en contradiction avec la théorie de l'évolution, mais son universalité reste un mystère opaque qui résiste encore à toute explication. Il y a pourtant pléthore d'hypothèses pour expliquer sa nécessité mais, même si ces hypothèses sont valides scientifiquement, aucune n'est sans doute - à elle seule - capable de justifier l'existence de la sexualité au sein de la nature.

♦ Quels sont les problèmes posés par la sexualité ?

Ils sont doubles :

• Un problème mineur : pourquoi deux ?

Pourquoi faut-il se mettre à deux pour en faire un troisième ? Avec tout le cortège de problèmes qui en découle : recherche et choix du partenaire sexuel qui limitent les possibilités de reproduction, gaspillent du temps et des ressources ; traits sexuels souvent handicapants, mécanisme de la méiose, nécessité de structures anatomiques particulières pour l'accouplement, complexité de la fécondation, etc.

• Un problème majeur : le coût des mâles

Il faut d'abord partir du principe que les ressources disponibles dans le milieu naturel sont invariables : si des organismes puisent dans ces ressources c'est au dépend d'autre organismes.

Le problème posé par la sexualité est très simple, voire évident. A la différence de la multiplication asexuée, la reproduction sexuée a un coût majeur - énorme - pour les espèces qui doivent l'utiliser pour se reproduire : elle engendre la moitié des individus d'une population - les mâles - pour rien, puisque seules les femelles sont en charge de produire la descendance, et utilisent les ressources à cette fin.

Les auteurs anglo-saxons appellent ce gaspillage le « two-fold disadvantage of sex » : le double coût de la sexualité, car elle gaspille la moitié des ressources naturelles à produire des mâles. Dans les cas ou les mâles s'investissent dans la reproduction, par exemple en nourrissant ou en protégeant les jeunes, ce coût n'est pas tout à fait double, mais il reste plus élevé et désavantageux que celui de la reproduction asexuée. Mais dans la plupart des espèces le mâle s'esquive, consacrant ses ressources à se colleter avec d'autres mâles, ce qui fait encore grimper le coût de la sexualité (John Maynard Smith parle, plus justement, du « double coût des mâles). Le mâle peut être considéré comme un parasite de la femelle : il injecte ses gènes dans un autre organisme qui va se charger de les reproduire.

Normalement, une population qui utiliserait les ressources du milieu pour produire uniquement des organismes capables de tous se reproduire (par clonage, parthénogénèse, multiplication végétative, bouturage, etc) devrait très rapidement s'imposer par son rendement reproductif et très vite éliminer les populations concurrentes à multiplication sexuée. Par exemple, après seulement 10 générations une lignée à reproduction parthénogénétique aurait 1000 fois plus de descendants qu'une lignée sexuée, chez laquelle seuls 50% des membres (les femelles) produisent une descendance.

Et effectivement, il s'avère que la reproduction asexuée est apparue sporadiquement et régulièrement au sein des espèces et au cours du temps. Mais chaque fois c'est un flop : les très rares groupes d'organismes qui utilisent la reproduction asexuée sont récents (quelques dizaines de milliers d'années en moyenne), minuscules et disparates sur l'arbre de l'évolution. La reproduction asexuée conduit droit à l'extinction des groupes qui l'utilisent, avant d'avoir le temps de s'étendre et de donner un gros embranchement d'organismes asexués... à part celui « scandaleux » des rotifères bdelloïdes (voir plus loin).

La sexualité est quasiment universelle au sein des espèces. Elle possède donc forcement un avantage majeur pour qu'elle se soit ainsi généralisée et maintenue, malgré son coût exorbitant.

Les plus grands biologistes de l'évolution ont consacré une partie de leurs carrières à débattre de la sexualité mais, comme l'a écrit Maynard Smith, « on reste avec le sentiment qu'il nous échappe une donnée fondamentale de la situation ».

Alors la sexualité, pourquoi faire ? Il faut distinguer les hypothèses qui expliquent son apparition de celles qui expliquent son maintien. Voyons maintenant les principales réponses qui ont été apportées, dont plusieurs se recoupent et se complètent (j'ai éliminé de la liste quelques théories dont on sait qu'elles sont fausses)...

 
LES HYPOTHESES...

♦ Réparer ses mutations génétiques

Cette hypothèse pourrait expliquer l'apparition de la sexualité sur terre.

Les premiers organismes, de type bactérien, ont été fortement victimes des mutations, par exemple à cause des rayonnements auxquels la surface de la terre est soumise et qui ont endommagé leurs molécules de stockage de l'information génétique, ceci couplé aux faibles capacités de leurs systèmes de réparation de ce matériel. Quand l'information génétique d'un organisme est inutilisable, une solution pour cet organisme consiste à échanger une partie de son génome avec un partenaire qui n'a pas perdu la même partie de l'information.

Cette hypothèse à été testée par R. Michod, de l'Université d'Arizona, qui a noté que des bactéries peuvent mieux réparer leur ADN endommagé par des irradiations si elles sont mises en présence d'ADN dans leur milieu de culture, qui leurs sert de « pièce de rechange ».

Par la suite, le cloisonnement de l'information génétique à l'intérieur du noyau de la cellule eucaryote, pour le protéger d'un environnement hostile, aurait conduit à un isolement de ce matériel vis-à-vis du matériel génétique des autres organismes, empêchant de survivre aux mutations. C'est pour ce type de raison que la méiose et la fécondation, qui permettent l'échange d'information, aurait été sélectionnés. La reproduction sexuée avec un partenaire spécifique serait donc un compromis entre isolement et échange anarchique d'information génétique.

Une hypothèse de même nature, très en vogue, explique que la sexualité est le seul moyen pour les organismes diploïdes de réparer les mutations néfastes présentent sur l'ADN, par recombinaison homologue au moment de la méiose. Le but de la sexualité serait avant tout un moyen de réparer un segment d'ADN abimé ou muté en utilisant le chromosome complémentaire identique, supposé non abimé, comme pièce de rechange au moment de la création des gamètes, seule étape du cycle cellulaire ou peut se faire cette réparation. Il est vrai que cette recombinaison est un mécanisme essentiel et universel présent chez tous les organismes sexués.

♦ L'hypothèse de la complémentation ou de l'hétérosis

Cette hypothèse de la « vigueur des hybrides » avait d'abord été évoquée par Charles Darwin lui-même pour justifier l'utilité de la sexualité. L'association de 2 génomes différents au moment de la fécondation permet aux cellules de palier les défauts génétiques de l'un par l'utilisation des gènes sains de l'autre : c'est la complémentation.

Cet argument est aussi celui de l'hétérosis, qui explique la vigueur habituelle des hybrides par le masquage des mutations délétère d'un génome par l'autre génome, ou par la dominance des meilleurs allèles des deux génomes.

♦ L'explication de la variabilité génétique indispensable

L'idée de la nécessité de la variabilité des organismes a au départ été formulée par August Weismann en 1889. C'est l'hypothèse « classique », qui suppose qu'un brassage génétique serait indispensable à chaque génération pour assurer une variabilité génétique. C'est une hypothèse reprise par Hermann Muller en 1932, qui note que mutations et reproduction seraient indispensables pour que les organismes restent adaptés à un environnement en constante évolution.

En effet, les seuls processus générateurs de diversité sont la mutation génétique suivie de la recombinaison. La variabilité et l'échantillonnage des génomes à chaque génération seraient indispensables à la survie des espèces pour que la sélection naturelle puisse trier les gènes les plus performants, ceux capables d'assurer la survie des organismes qui les contiennent au sein du milieu naturel inconstant et hautement compétitif.

Dans une population à reproduction sexuée, le brassage permanent des génomes permet à plusieurs mutations favorables apparues dans des lignées différentes de se retrouver rapidement au sein d'un même individu. Par contre, dans des lignées qui se reproduisent de façon asexuée, plusieurs mutations favorables ne pourront être incorporées dans un même organisme qu'à condition de survenir dans la même lignée : cela exige beaucoup plus de temps et également un effectif d'individus porteurs de la première mutation assez  élevé pour que l'apparition de la seconde mutation soit suffisamment probable. L'adaptation à des conditions de vie changeantes se fait donc beaucoup plus vite dans une population à reproduction sexuée.

Cette hypothèse sur la nécessité du brassage génétique est largement dominante et vulgarisée dans les revues scientifiques. Elle rejoint l'hypothèse de Hamilton, ci-dessous, mais je choisis de les dissocier car leurs causes, leurs niveaux d'application et leurs conséquences diffèrent.

♦ Le cliquet de Muller

Le principe du cliquet de Muller est le pendant de l'explication précédente et reprends le principe d'une sexualité utile pour réparer l'ADN. En effet, la recombinaison génétique issue de la sexualité a un autre effet avantageux, elle permet d'éviter l'accumulation des mutations défavorables dans une lignée, comme cela peut se produire avec la reproduction asexuée.

En 1964, Hermann Muller a utilisé l'image du cliquet pour expliquer comment se fait cette accumulation. Le cliquet est un mécanisme qui, inséré dans la denture d'une crémaillère, empêche un retour en arrière à chaque déplacement de la crémaillère. Dans une espèce sexuée, deux organismes avec des mutations délétères différentes peuvent engendrer par recombinaison un génome sans mutation. Par contre, dans une espèce asexuée, le nombre de mutations délétères ne peut que croitre à chaque génération car il n'y a pas de recombinaison génétique pour les éliminer. Cette accumulation de mutations, sans possibilité de retour en arrière, c'est le cliquet de Muller.

La recombinaison génétique, et donc la reproduction sexuée, paraît s'imposer alors comme un moyen de réparation de l'ADN.

♦ L'hypothèse du parasitisme de Hamilton

Le grand biologiste William D. Hamilton a insisté sur le fait que l'ensemble des organismes de la planète est soumis à des attaques puissantes et permanentes de parasites et d'agents pathogènes qui vivent à leurs dépends et les exploitent. Il est aujourd'hui impossible de dire qu'une seule espèce en est dépourvue. Il est d'ailleurs fort probable que les espèces de parasites soient sur terre plus nombreux que celles des organismes hôtes qu'elles exploitent. Pour Hamilton, les parasites et agents pathogènes, voire les prédateurs, constituent la principale pression de sélection qui s'exerce sur les êtres vivants, et il les considère à la source de l'existence universelle du sexe.

Dans la théorie de Hamilton, le pouvoir de résistance héréditaire au parasitisme et aux pathogènes est le critère principal de sélection qui opère sur les individus à chaque génération. Les gènes qui apportent une bonne résistance au parasitisme et sont capables d'amener les organismes qui les possèdent au stade de la reproduction seront fortement favorisés. La maladie et le parasitisme sont des fléaux si universels qu'un organisme tirera un avantage énorme pour sa descendance s'il est capable de joindre ses gènes à ceux d'un partenaire sexuel résistant héréditairement à ces attaques parasitaires, et capable de transmettre cette résistance à la descendance : par exemple une femelle qui est capable de discerner des caractères de santé chez un mâle et de choisir un partenaire sain apportera des gènes de survie à sa descendance. Pour Hamilton, le pouvoir de résistance à la maladie est le critère le plus important de choix du partenaire sexuel.

Comment un partenaire sexuel potentiel doit-il réagir face à la sélection sanitaire dont il est l'objet de part de l'autre partenaire ? La théorie des jeux répond à cette question. Sans rentrer dans les explications et les détails des mécanismes en jeux, Hamilton démontre qu'à long terme il n'est pas possible pour les organismes de tricher sur leur état de santé. Dans une population, l'individu qui sera le plus à même d'afficher de manière honnête et éclatante son bon état de santé vis-à-vis d'un partenaire sexuel verra sa descendance favorisée, même si cet affichage est un handicap pour sa vie de tous les jours. D'où les parures exubérantes et les couleurs chatoyantes des mâles chez de très nombreuses espèces animales, messages explicites vers l'autre sexe pour témoigner d'une bonne santé.

Il y a aujourd'hui pléthore d'exemples d'espèces pour lesquelles il a été prouvé que le choix du partenaire sexuel se fait à partir de la constatation qu'il est exempt d'infestation par des parasites. On sait que les mâles des espèces d'oiseaux les plus parasitées ont tendance à posséder les parures les plus colorées et les parades sexuelles les plus sophistiquées : c'est un gage de bonne santé pour la femelle.

Cette hypothèse formulée en 1980 rejoint la théorie de la reine rouge, énoncée par Van Valen en 1973, et porte souvent son nom. La « course aux armements » engagée entre les espèces suppose un pouvoir d'innovation génétique considérable pour chaque organisme : la sexualité fournit aux espèces ces innovations génétiques, sous formes de combinaisons inédites de gènes à chaque génération, pour faire naitre des ressources pour se battre entre elles.

Des études successives récentes ont montré que les parasites exercent de fortes pressions de sélection sur leurs hôtes, et abaissent toujours leur fitness, y compris des parasites que l'on croyait anodins.

A l'heure actuelle c'est l'hypothèse de Hamilton - ou de la Reine Rouge - qui remporte le plus de suffrages pour expliquer la nécessité de la sexualité, mais cependant sans faire l'unanimité.

♦ L'hypothèse du handicap de Zahavi

Cette hypothèse complète et renforce celle ci-dessus de Hamilton, et propose une explication à la divergence entre mâle et femelle. Cette théorie, que beaucoup considérèrent comme extravagante à l'époque de sa formulation, est aujourd'hui considérée comme plausible.

L'israélien Amotz Zahavi a postulé que les caractéristiques de la sélection par le sexe, et toute la « publicité » exercée par les traits sexuels (parures extravagantes, couleurs voyantes, parades sophistiquées, appendices encombrants, bois des cerfs, etc), qui peuvent constituer un gros handicap pour leurs possesseurs dans leur existence de tous les jours (que l'on pense à la queue démesurée des paons mâles, qui constitue un handicap énorme pour leurs survies) se sont mis en place au cours de l'évolution justement parce qu'ils sont un handicap.

Avec ces caractéristiques sexuelles encombrantes un mâle montre à une femelle qu'il peut survivre malgré ce handicap, et ainsi que son patrimoine génétique est vraiment efficace pour permettre une adaptation de la descendance au milieu. L'évolution favorisera donc un dimorphisme qui handicape un des deux sexes, de manière à renforcer à la fois le signal adressé à l'autre partenaire sexuel et la sélection des caractères génétiques de survie chez ce sexe.

Alan Grafen a modélisé mathématiquement cette théorie du handicap et montré qu'elle fonctionne parfaitement dans certaines circonstances qu'il appelle « le handicap du choix stratégique », non discutées ici.

♦ L'hypothèse du parasitisme de Hickey

Il est connut que les génomes de tous les organismes sont envahis de séquences d'ADN parasites. Pour envahir des populations, de tels éléments parasites ont besoin que les cellules fusionnent entre elles, sinon ils sont condamnés à rester cloitrés dans des générations de clones. D. Hickey, de l'Université d'Ottawa, pense que la fusion de 2 cellules lors de la reproduction pourrait avoir été initiée par ces ADN parasites : un gène parasite capable de provoquer, par un moyen ou un autre, la fusion de 2 cellules verra sa diffusion augmenter dans une population et sera favorisé par rapport à un ADN parasite qui n'en est pas capable. Cet ADN parasite serait à l'origine de la fécondation et, de là, de la sexualité toute entière. Hickley suppose que les cellules hôte du parasite, devenues haploïdes, ont plus tard  inventé la méiose pour redonner des individus haploïdes à un seul lot de chromosomes : les gamètes.

Cette hypothèse avait été évoquée par Richard Dawkins dans le Gène égoiste : «  La sexualité par rapport à la non-sexualité sera considérée comme un attribut sous le contrôle d'un gène unique, juste comme les yeux bleus par rapport aux yeux marrons. [ ] Qu'elle bénéficie ou non au reste des gènes de l'individu est comparativement inutile ».

Une variante de cette hypothèse est celle des virus bactériens qui, pour se reproduire, passent d'un organisme à l'autre, emportant une partie, voire la majorité, du chromosome bactérien dont ils sont issus. Ce transfert d'information génétique d'un organisme à l'autre aurait conduit à la reproduction sexuée, comme conséquence du comportement infectieux de ces parasites.

Cette hypothèse est séduisante : depuis quelques décennies est mise en évidence l'universalité de l'ADN parasite chez les organismes - auparavant insoupçonnée - et son rôle dans le contrôle de l'évolution.

♦ Une voie sans issue face à une impossibilité biologique ?...

♦ Un monde sans mâle...

Dans son livre «The Ancestor's Tale », publié en 2004, Richard Dawkins revient sur le mystère de la sexualité avec le paradoxe des bdelloïdes, une grande classe d'organismes du phylum des rotifères.

C'est un groupe de petits animaux extrêmement prospère qui prédomine dans les mousses et les faunes d'eau douce tout autour du monde. John Maynard Smith a dit que « l'existence des bdelloïdes est un scandale évolutif », car les bdelloïdes ont une reproduction exclusivement asexuée : pas un seul mâle n'a jamais été découvert. Les bdelloïdes sont diploïdes comme tous les animaux mais leurs œufs conservent les 2 copies de chaque chromosome parental au lieu de résulter de la fusion de 2 gamètes haploïdes : la fille est une jumelle de sa mère. La génétique moléculaire a montré que tous les bdelloïdes descendent d'un ancêtre commun qui a abandonné la sexualité il y a plus de 80 millions d'années et a donné naissance à pas moins de 19 genres et 450 espèces. Les bdelloïdes constituent un cas unique, un paradoxe au sein d'un paradoxe.

Concernant le mystère de la sexualité, Dawkins reconnaît qu'il n'a pas de solution alternative à proposer par rapport à celles énoncées par les auteurs ci-dessus, mais il nous soumet une piste à suivre, issue du monde des bdelloïdes...

Une conséquence sous-estimée de l'existence de la sexualité est l'invention du pool génique (c'est l'ensemble de tous les gènes de tous les génomes d'une population à reproduction sexuée), qui « a donné de l'importance à l'espèce et changé tout le jeu de l'évolution elle-même ». La sexualité, en brassant en permanence les génomes d'une population au cours des générations, agit comme une barrière à la divergence évolutive : dans une population constituée de mâles et de femelles, toute tendance à diverger vers une nouvelle direction évolutive est freinée par l'effet d'inertie exercé par le pool génique de l'espèce (et c'est aussi la constatation de Ilan Eshel, qui l'utilise pour justifier la sexualité). L'entité façonnée par la sélection naturelle, c'est avant tout le pool génique d'une espèce. C'est la raison pour laquelle l'isolement sexuel ou géographique est si important pour la spéciation, il évite à la lignée qui diverge d'être ramenée dans la norme de la population d'origine.

« Imaginez combien l'évolution doit être différente pour les rotifères bdelloïdes » nous dit Dawkins. Pour les bdelloïdes asexués la diversité génétique de l'espèce n'a pas de sens. Ils n'ont pas de pool génique qui canalise le fleuve de l'espèce dans une direction unique au cours du temps, et le mot même d'espèce est presque vide de sens. Aucun gène de bdelloïde n'est brassé avec les autres gènes bdelloïdes au cours de la reproduction. Chaque organisme bdelloïde est seul et peut diverger dans toutes les directions évolutives à chaque génération, aux grés des mutations de ses gènes. « Si je devais jamais essayer de concevoir une théorie sur les avantages de la sexualité, si je devais jamais tenter de m'attaquer sérieusement à « la donnée fondamentale de la situation que l'on sous-estime », c'est de là que je partirais » dit-il.

En 2007 et 2008, plusieurs découvertes faites sur les bdelloïdes jettent sans doute quelques lueurs sur le rôle de la sexualité.

• - les allèles de chacun de leurs chromosomes homologues évoluent séparément l'un de l'autre et acquièrent des fonctions nouvelles (les chromosomes homologues des animaux diploïdes sont supposés posséder des gènes identiques). Ce résultat était prévisible: en absence de méiose, et donc sans recombinaison génétique, il est évident que chaque chromosome est isolé des autres et évolue à son rythme: il n'y a plus de chromosome homologue.

• - Ce sont des tétraploïdes dégénérés: ils ont dupliqué leurs chromosomes (4n chromosomes) avant leur radiation évolutive, chaque chromosome ayant évolué ensuite séparément des autres.

• - Ils sont capables de réparer leur ADN même quand celui-ci est très endommagé. Il faut placer cette découverte dans le contexte de vie de ces animaux: les bdelloïdes ont le pouvoir extraordinaire de se déshydrater complètement et de rester des années dans un état de dessiccation totale. A la faveur d'une réhumidification du milieu, ils se réhydratent et reprennent leur vie normalement. Cette dessiccation produit de très nombreuses cassures dans leur ADN, et ils ont acquis un système de réparation de l'ADN exceptionnellement performant qui leur permet, au moment de la réhydratation, de rassembler les fragments éparts du génome.

• - Les chromosomes ont conservé, de l'un à l'autre, des séquences paires colinéaires qui laissent penser qu'ils servent de modèle de l'un à l'autre, comme au moment de la méiose, pour les réparations de l'ADN.

• - Le génome de ces créatures est bourré de fragments d'ADN de plantes, de champignons, de bactéries et d'autres animaux! C'est lors de ce processus de reconstruction de l'ADN après une dessiccation que l'animal procéderait à des échanges de matériel génétique en incorporant des bribes du patrimoine génétique d'autres rotifères ou d'autres espèces qui partagent sa flaque d'eau. Le bdelloide serait capable de garder fonctionnels certains gènes étrangers au sein de son organisme.

Ces résultats ont remplis des articles et des sites internet de spéculations sur les raisons de la survie des bdelloïdes depuis des dizaines de millions d'années : possibilité de recombinaison génétique mitotique, variabilité génétique obtenue par récupération de gènes « aliens », prédiction d'une extinction prochaine de ces organismes qui seront rattrapés par le cliquet de Muller après avoir épuisé leurs possibilités de variabilité génétique, etc.
Il reste cependant délicat, à partir des découvertes ci-dessus, de percer le mystère de la sexualité et, pour l'instant, je ne reprendrai pas ces conjectures : Attendons les résultats des recherches en cours, qui devraient lever le voile sur la survie des bdelloïdes...
 
 
EN CONCLUSION...

Si les théories sont foisonnantes, le bilan des hypothèses reste peu satisfaisant en regard de la réalité observée sur le terrain : telle espèce justifiera une explication, et telle autre espèce une autre explication. La plupart des auteurs s'accorde pour reconnaître l'utilité de la variabilité et de la recombinaison génétique issues de la sexualité, et la théorie de Hamilton, dite de la Reine Rouge, remporte le plus de suffrages. Mais :

• - Comment cet avantage à long terme de la recombinaison génétique peut-il contrebalancer un double coût des mâles aussi énorme à court terme ?
• - pourquoi l'hermaphrodisme, comme chez certaines plantes ou les escargots («je te donne mes spermatozoïdes et tu me donnes les tiens»), ne s'est-il pas généralisé pour annuler le double coût des mâles ?
• - Si le mâle - non reproducteur - a son utilité, quelle est-elle ? L'hypothèse de Zahadi est-elle la bonne ?
• - Comment les rotifères bdelloïdes s'en sortent-ils ?

  Le mystère reste entier...