La reproduction sexuée chez les plantes et les animaux présente une énigme évolutive. Cette démarche est génétiquement risquée, prend du temps et est sujette aux erreurs, ce qui peut conduire à une condition physique réduite. Et pourtant, au moins 99 % de toutes les plantes et animaux se reproduisent sexuellement. Ce point commun soulève la question de savoir s'il existe des pressions évolutives universelles pour sélectionner et maintenir la reproduction sexuée.

Elvira Hörandl affirme dans un article de synthèse Annals of Botany qui le besoin de réparation de l’ADN pourrait être à la base de la quasi-universalité du sexe dans les règnes végétal et animal.. Et elle utilise les plantes terrestres comme outil pour faire valoir son point de vue.

« Les plantes terrestres présentent un intérêt particulier pour cette question car, d'une part, la reproduction sexuée est prédominante, à l'instar des animaux ; d’un autre côté, certaines théories développées pour les animaux ne sont pas facilement applicables aux plantes car les organismes autotrophes ont des contraintes physiologiques différentes.

Le processus clé de la reproduction sexuée est la méiose, définie comme l'appariement et la recombinaison des chromosomes parentaux correspondants. Au cours de ce processus, l’ADN parental est fusionné pour créer une variation génétique chez la progéniture. Les nouvelles combinaisons génétiques peuvent être avantageuses, neutres, voire préjudiciables à la condition physique si des gènes bien adaptés sont brisés.

Hörandl soutient que les plantes n'ont pas besoin de méiose pour obtenir des combinaisons génétiques avantageuses : la polyploïdie peut être utilisée à la place. Chez les plantes, de nombreuses espèces sont polyploïdes, c'est-à-dire possèdent plusieurs génomes, et la variation génétique individuelle est donc élevée. Cette diversité génétique intégrée confère la « plasticité phénotypique » nécessaire aux plantes pour répondre aux facteurs de stress environnementaux tels que la lumière, la chaleur, la sécheresse et le sel. Dans ce contexte, la reproduction asexuée, où les plantes se reproduisent sans méiose, peut avoir un sens en tant que stratégie de reproduction.

Cependant, même si de nombreuses plantes se reproduisent de manière asexuée, Hörandl montre que bon nombre de ces espèces suivent des voies de reproduction sexuées et asexuées en parallèle dans la même plante de manière flexible et ne reposent pas uniquement sur des formes de reproduction asexuées.

La question se pose donc : si la polyploïdie et la reproduction asexuée suffisent à créer la diversité génétique nécessaire à l’aptitude, pourquoi alors les plantes se soucient-elles de la reproduction sexuée ?

Hörandl suggère que la « théorie de la restauration de l’ADN » apporte la réponse. Cette théorie postule que la fonction principale de la méiose est de réparer l’ADN endommagé et d’éliminer les mutations délétères à chaque génération. Dans cette perspective, la recombinaison génétique n’est pas la finalité de la reproduction sexuée, mais plutôt un effet secondaire d’un mécanisme de réparation de l’ADN.

L'ADN a besoin d'être réparé car il est continuellement endommagé par la respiration mitochondriale ainsi que par la photosynthèse des plantes. Hörandl écrit :

« À long terme, la reproduction asexuée sans aucune recombinaison entraînerait une dégradation génomique due à l’accumulation de mutations délétères, notamment dans de petites populations, conduisant finalement à l’extinction de la lignée asexuée. »

En effet, la reproduction sexuée, et par conséquent la méiose, est déclenchée chez les plantes cultivées dans des environnements stressants qui endommagent l’ADN. Hörandl note que seulement

"... un peu de sexe (une moyenne d'environ 6 % de descendants recombinés en trois descendances) est suffisant pour éviter l'accumulation de mutations au fil des générations."

Par conséquent, les espèces peuvent avoir développé la capacité de se reproduire sexuellement afin de réparer et de maintenir leur ADN.

LIRE L'ARTICLE

Hörandl, E. (2024) «Apomixie et paradoxe de la sexualité chez les plantes, " Annals of Botany, p. mcae044. Disponible à l'adresse : https://doi.org/10.1093/aob/mcae044.