Thelma le serpent a déconcerté puis stupéfié ses gardiens.
Ce python de 6 m de long avait passé quatre ans seul dans le zoo de Louisville aux États-Unis, sans jamais avoir rencontré un mâle de son espèce. Mais, on ne sait comment, elle a pondu plus de 61 œufs, produisant six bébés en bonne santé.
Peut-être avait-elle réussi à s’accoupler secrètement avec un mâle plusieurs années auparavant, et à stocker son sperme pendant tout ce temps ?
Des tests génétiques ont rapidement révélé la réponse.
Thelma était devenue le premier python réticulé au monde connu pour avoir eu une naissance vierge réelle.
Elle avait fabriqué des œufs qui contenaient toutes les informations génétiques nécessaires pour faire une fille ; sans avoir besoin d’un père, de son sperme ou de son ADN. Elle y était parvenue en fusionnant ses ovules avec un sous-produit de ses cellules en division, appelé corps polaire. Cet objet a joué le même rôle que le sperme normalement, en déclenchant le développement de l’ovule en embryon. Chacun de ses rejetons contenait deux copies de la moitié de ses chromosomes. Elles étaient des demi-clones de Thelma.
Une reproduction extrême ?
Bien que particulières, nous savons maintenant que Thelma et ses filles sont loin d’être uniques.
Les scientifiques découvrent que les naissances vierges se produisent chez de nombreuses espèces différentes ; amphibiens, reptiles, poissons cartilagineux et osseux et oiseaux et cela se produit pour des raisons que nous ne comprenons pas bien.
A l’origine, on pensait qu’une naissance vierge, aussi appelée parthénogenèse, était déclenchée par des situations extrêmes ; elle n’était documentée que chez les animaux captifs, par exemple, peut-être par le stress, ou l’isolement. Une façon de perpétuer la lignée lorsque toutes les autres options avaient disparu, lorsqu’il n’y avait pas d’autre choix.
Pas nécessairement. Il apparaît aujourd’hui que certaines femelles vierges produisent une descendance même en présence de mâles.
Plus encore, elles le font à l’état sauvage, et peut-être depuis des centaines de millions d’années. Cela peut comporter des avantages, encore plus dans un monde moderne où les populations de nombreuses espèces diminuent rapidement, mais cela soulève des questions fondamentales sur l’importance du sexe.
Et d’autres incertitudes demeurent. Pourquoi, parmi les vertébrés, les poissons, les reptiles et les oiseaux peuvent-ils avoir des naissances vierges, mais les mammifères, y compris les humains, ne le peuvent apparemment pas ? Même ici, les choses ne sont pas simples…
Dindes vierges
Peut-être que le vertébré » vierge » le mieux compris est la dinde domestique commune. Dans les années 1800, des rapports ont commencé à apparaître sur des naissances vierges chez les poulets. Puis les chercheurs ont commencé à étudier des événements similaires chez les dindes, découvrant que ces gros volatiles pouvaient pondre des œufs non fécondés qui produisaient des petits vivants.
Les bébés dindes étaient cependant toujours des mâles, ce qui a été mis sur le compte d’une bizarrerie de la génétique des oiseaux dans laquelle les chromosomes sexuels mâles sont dominants. Bientôt, une souche parthénogénétique de la dinde domestique a été développée, dans laquelle la plupart des mâles semblaient normaux et se reproduisaient avec succès.
Les dindes n’étaient considérées que comme une curiosité ; une création artificielle maintenue dans des conditions artificielles.
Mais alors, au cours des 15 dernières années, des rapports ont commencé à arriver sur une série de naissances vierges étranges et merveilleuses survenues chez des poissons, des serpents et des lézards captifs.
Il semble que ce soit quelque chose qu’une grande variété de requins puisse faire
Le 14 décembre 2001, par exemple, l’une des trois femelles adultes captives de requin bonnet a donné naissance à un petit femelle en bonne santé. Chacune des futures mères avait été capturée à l’état immature dans les eaux sauvages des Keys de Floride, aux États-Unis.
Aucune n’avait rencontré de requin mâle, et toutes étaient vierges.
Pourtant, l’une d’entre elles avait clairement donné naissance, a rapporté une équipe dirigée par Demian Chapman de l’Université de Stony Brook, dans l’État de New York, aux États-Unis.
Des tests génétiques ultérieurs ont confirmé qu’aucun mâle n’avait été impliqué, et depuis, le même phénomène a été découvert chez quatre autres espèces de requins. « Il semble que ce soit quelque chose qu’une grande variété de requins peut faire », a déclaré Chapman à BBC Earth.
Lézards géants
En 2006, des scientifiques ont rapporté que deux dragons de Komodo différents, le plus grand type de lézard du monde, avaient également eu des naissances vierges. Tous deux étaient captifs, gardés dans des établissements distincts, l’un au zoo de Chester et l’autre au zoo de Londres, au Royaume-Uni.
À l’époque, les chercheurs ont émis l’hypothèse que le lézard géant était capable de passer de la reproduction sexuée à la reproduction asexuée, trouvant essentiellement des moyens de se cloner dans des circonstances extrêmes, lorsqu’il n’y a pas de mâles.
Puis, ces dernières années, les scientifiques ont également documenté différentes espèces de serpents, y compris des boas et des pythons comme Thelma, donnant naissance en l’absence de mâles.
La question est de savoir pourquoi ils s’en donneraient la peine ?
Une vie sans mâles
Une réponse possible pourrait se trouver chez un homologue sauvage, le lézard à queue de fouet. En fait, il existe de nombreuses espèces de lézard à queue de fouet, dont beaucoup sont spécialement conçues, résultat de l’hybridation de deux espèces pour en former une troisième.
Ces espèces hybrides uniques sont toutes des femelles ; les mâles ont été complètement éliminés du processus de reproduction. Chaque femelle produit de manière asexuée, créant de nouvelles générations de femelles, et ainsi de suite.
Créer un tel club exclusif a ses avantages évolutifs ; si l’un de ces lézards était laissé en rade, il pourrait continuer à se reproduire. D’autres collemboles qui dépendent des mâles verraient leur lignée s’éteindre. Il s’agit d’un type particulier de parthénogenèse qui ne se produit qu’en l’absence de mâles, et cela pourrait avoir été le déclencheur pour ces lézards. Les collemboles femelles qui s’échouent sur des îles pourraient avoir en quelque sorte changé leur biologie pour se reproduire seules.
Thelma le serpent aurait eu une naissance vierge pour des raisons similaires ; sans aucun mâle autour d’elle, elle n’avait pas d’autre choix que de faire cavalier seul. Et étant bien nourrie, et logée dans un grand enclos à une température optimale, elle avait les conditions optimales pour faire le saut biologique vers la parentalité en solo, dit Bill McMahon, un scientifique qui a aidé à la soigner.
Peut-être que la même chose était vraie pour les requins, les dragons de komodo et les serpents ?
C’est incroyable que nous fassions tout ce travail sur la biologie de la reproduction et que nous apprenions toujours quelque chose de nouveau sur les modes de reproduction des animaux qui nous entourent
Il y a un problème avec cette idée. En général, on pense que la reproduction asexuée a un coût. Essentiellement, c’est la forme ultime de consanguinité – il n’y a aucun moyen de créer une diversité génétique. Ainsi, les animaux qui se clonent laissent leurs lignées vulnérables aux maladies et à d’autres menaces, qu’ils n’ont pas la variété génétique pour contrer.
Pour cette raison, après la naissance virginale des dragons de Komodo, les scientifiques ont recommandé que l’espèce, qui est en danger, ne soit pas maintenue en isolement. Ils craignaient que la diversité génétique de l’espèce ne diminue si elle commençait à se cloner.
Mais in extremis, lorsqu’il n’y a pas de mâles avec qui s’accoupler, cela a un certain sens.
Les vierges sauvages
Puis un autre choc : les vertébrés sauvages, ainsi que les captifs, sont capables de naissances vierges.
En 2012, des scientifiques ont découvert qu’un autre type de serpent, la vipère à fosse, a couramment des naissances vierges dans la nature.
Warren Booth, de l’université de Tulsa, et ses collègues ont capturé 59 portées de deux espèces de serpent vipère à fosse et ont analysé leur « empreinte génétique », une sorte de test de paternité. Il a découvert que deux portées étaient issues de naissances vierges, via un processus appelé parthénogenèse facultative.
Le stress de la captivité n’est donc peut-être pas ce qui déclenche un mode de reproduction aussi extrême. Qui plus est, les serpents pit-viper mâles sauvages sont abondants. Les femelles n’ont donc pas de naissances vierges simplement parce qu’elles n’ont pas d’autre choix.
« Nous avions l’habitude d’appeler la parthénogenèse facultative une nouveauté évolutive, mais ce n’est pas aussi nouveau que les gens le pensent », a déclaré Booth à BBC Earth. « J’ai une boîte de peaux perdues de serpents qui déborde d’exemples. »
« C’est incroyable que nous fassions tout ce travail sur la biologie de la reproduction et que nous apprenions toujours quelque chose de nouveau sur les modes de reproduction des animaux qui nous entourent », dit-il.
Reproduction ancienne
Booth soupçonne que les naissances vierges pourraient en fait être un mode ancien de reproduction des vertébrés.
Les espèces qui le font le mieux, les boas et les pythons parmi les serpents par exemple, sont aussi parmi les plus anciennes. Les espèces ayant évolué plus récemment, comme les cobras, s’en sortent moins bien, ne produisant qu’un ou deux bébés via une naissance vierge, qui meurent ensuite souvent.
Peut-être que lorsque ces anciens serpents vivaient, il y a des millions de millions d’années, soit il en existait si peu, soit il était si difficile de trouver un partenaire sexuel, qu’ils ne se sont pas donné la peine, et se sont clonés à la place. Les archives fossiles ne peuvent pas nous le dire.
Il pourrait également être extrêmement difficile de découvrir combien d’espèces sauvages se reproduisent réellement de cette façon. Il serait presque impossible de savoir si les poissons sauvages ont eu des naissances vierges ou non. La seule façon de le prouver serait de prélever l’ADN d’un requin femelle et de ses bébés, afin de déterminer leur filiation. Tant d’espèces sont en danger que cette approche ne serait pas éthique, dit Booth.
L’énigme demeure donc ; pourquoi se reproduire seul, alors que la reproduction asexuée a tant d’inconvénients. Surtout dans la nature, où les mâles sont abondants ? Et même si les naissances vierges sont une ancienne gueule de bois de l’évolution, pourquoi continuer à le faire à l’époque moderne ?
Des bébés en bonne santé
Une réponse pourrait en fait se trouver dans ces questions.
Si la reproduction asexuée est désavantageuse, alors elle n’aurait pas survécu aussi longtemps, souligne James Hanken, biologiste évolutionniste à l’Université de Harvard, dans le Massachusetts, aux États-Unis. Donc, si la diversité génétique est importante, elle ne peut pas être la panacée. C’est ce que confirment les preuves apportées par les bébés « miracles », ou progénitures parthénogénétiques, eux-mêmes.
Les bébés requins nés de mères vierges sont moins diversifiés génétiquement que ceux nés de deux parents. Mais ils semblent tout aussi sains, ayant été « purgés de tous les gènes récessifs délétères », selon Chapman.
Les femelles peuvent également décider de se reproduire seules parce que l’acte de reproduction sexuée peut être coûteux, selon l’un des proches collaborateurs de Booth, Gordon Schuett de l’Université d’État de Géorgie aux États-Unis, le premier scientifique à documenter la parthénogenèse facultative chez les serpents. Les femelles doivent supporter les mâles qui se disputent et se battent pour elles, et il peut être difficile de trouver le partenaire masculin idéal.
C’est fascinant que la nature ait évolué de manière à rendre cela possible
Une autre idée est que quelque chose d’autre que l’évolution est à l’œuvre. Peut-être que les naissances vierges sont déclenchées par un facteur extérieur ; une hormone, ou un déséquilibre hormonal ? Ou même un agent pathogène, tel qu’un virus, ou un parasite. Il existe une espèce de guêpe, par exemple, qui commence à se reproduire de manière asexuée lorsqu’elle est infectée par une certaine bactérie.
Booth le soupçonne. « Ce que nous constatons, c’est qu’à travers les oiseaux, les serpents et les requins, ils font la même chose. Il semble qu’ils l’aient évolué indépendamment, et qu’il y ait donc quelque chose d’autre qui l’anime. »
Schuett est moins sûr, trouvant difficile d’accepter qu’une cause unique puisse déclencher le même résultat chez tant d’espèces diverses. Mais Booth est désireux d’enquêter, en testant la génétique des différents échantillons de tissus prélevés sur des dragons de Komodo, des boas, des pythons et bien d’autres qu’il a stockés dans son laboratoire. Il cherchera une signature génétique révélatrice de la présence d’un virus commun ou d’un autre stimulus.
Si aucun déclencheur de ce type n’est trouvé, il se pourrait que la capacité à avoir des naissances vierges soit conservée chez les espèces comme une sorte de mécanisme de secours, à utiliser lorsque la reproduction sexuée est trop improbable ou coûteuse.
L’un des gros inconvénients de la reproduction sexuée est qu’elle nécessite que deux individus se trouvent au même endroit au même moment
Si c’est vrai, cela suggère que nous pourrions en voir davantage, à mesure que les populations de nombreuses espèces sauvages diminuent, selon Peter Baumann, du centre médical de l’université du Kansas, aux États-Unis.
Déjà, les scientifiques attendent de découvrir si l’anaconda, l’espèce de serpent la plus lourde du monde, rejoindra la liste de ces vertébrés capables de naissances vierges.
« C’est fascinant que la nature ait évolué de manière à rendre cela possible. D’un point de vue adaptation, cela améliore effectivement la capacité d’une espèce à survivre à long terme si elle peut utiliser cette voie de secours.
« L’un des gros inconvénients de la reproduction sexuée est qu’elle nécessite que deux individus soient au même endroit au même moment, cela devient un problème lorsque la densité de population est faible », explique Bauman.
D’un point de vue évolutif, la reproduction sexuée reste la méthode la plus dominante et la plus réussie à l’heure actuelle, mais il ajoute que « les deux mécanismes présentent des avantages évidents ».
Et les mammifères ?
Mais une dernière énigme demeure. Si la parthénogenèse est plus répandue que les scientifiques ne le pensaient au départ, alors pourquoi les mammifères ne peuvent-ils pas le faire, y compris les primates, le groupe qui comprend les humains ?
Peut-être le peuvent-ils.
Il n’existe aucun exemple connu d’un mammifère ayant une naissance vierge naturelle, que ce soit en captivité ou dans la nature.
Mais dans les années 1930, à l’université de Harvard, dans le Massachusetts, aux États-Unis, un scientifique appelé Gregory Pincus a commencé à étudier les systèmes de reproduction des mammifères. Ses travaux l’ont conduit plus tard à co-inventer la pilule contraceptive humaine.
À l’époque, il a prétendu de manière controversée avoir déclenché la parthénogenèse chez les lapins, un exploit que d’autres scientifiques n’ont pas réussi à reproduire.
Des décennies plus tard, en 2004, des scientifiques ont déclaré avoir modifié génétiquement une souris pour qu’elle ait une naissance vierge. La progéniture a non seulement survécu, mais elle était capable d’avoir sa propre descendance.
Les chercheurs affirment aujourd’hui qu’il reste très improbable, voire impossible, qu’un mammifère vierge produise naturellement une descendance viable, en raison de certains aspects fondamentaux de leur biologie.
Mais peut-être qu’un jour, quelque part, d’une manière ou d’une autre, un mammifère nous surprendra tous.
Tout comme Thelma le serpent, et tous les poulets, dindes et requins, elle s’allongera et aura une naissance « miraculeuse », qui remettra en question nos idées fondamentales sur la reproduction.