Fragmentation
n.., pluriel : fragmentations
Définition : rupture en parties plus petites, comme dans la reproduction asexuée où un organisme parent se brise en fragments
Table des matières
Définition de la fragmentation
Qu’est-ce que la fragmentation ? En général, la fragmentation se réfère à l’état ou au processus de rupture en parties plus petites, appelées fragments. En biologie, elle peut désigner le processus de fragmentation reproductive comme forme de reproduction asexuée ou une étape de certaines activités cellulaires, comme dans l’apoptose et le clonage de l’ADN.
La fragmentation en biologie de la reproduction
Le processus de fragmentation est l’un des mécanismes les plus importants qui se produisent principalement dans un organisme multicellulaire (c’est-à-dire l’organisme qui est composé de plus d’une seule cellule). En biologie de la reproduction, la fragmentation désigne le processus par lequel un organisme vivant se divise en parties qui se développent ensuite de manière identique à l’organisme d’origine. Les différents corps ou parties qui sont formés en raison d’un tel processus sont appelés fragments et exemplifient la reproduction asexuée.
Dans la fragmentation, les fragments sont formés en raison de la scission de divers organismes vivants. Chacun des fragments formés, après avoir traversé le cycle de croissance, se développe en un individu mature, entièrement développé, identique à son parent en ce qui concerne la forme, la taille et d’autres dimensions. (Réf. 1)
La principale caractéristique du processus de fragmentation est que ce processus peut se produire à la fois intentionnellement et involontairement. Par exemple, des causes anthropiques ou des changements environnementaux peuvent amener l’organisme à se fragmenter et à se développer finalement en organismes complets et matures qui sont similaires au parent.
La fragmentation se retrouve à la fois chez les animaux et les plantes. Les champignons, les lichens, les moisissures, les vers, les étoiles de mer, les vers plats acoel et les éponges sont quelques-uns des exemples courants où le mode de reproduction se fait par fragmentation. L’image ci-dessous montre la fragmentation chez une étoile de mer. On peut voir que le corps qui se fragmente se sépare du bras de l’étoile de mer et, après un certain temps, il commence à se développer en une nouvelle étoile de mer, comme on le voit sur la figure 1.
Fragmentation et scission
Le processus de fragmentation est en effet le processus de rupture d’un organisme en divers fragments qui, au fil du temps, se développe en un organisme complet. Ainsi, ce processus est également appelé le processus de fractionnement.
Processus de reproduction
Le processus biologique par lequel de nouveaux individus/organismes sont formés à partir des parents est appelé reproduction. Sexuelle et asexuée sont les deux formes de reproduction qui sont largement étudiées par de nombreux chercheurs. Le processus par lequel la progéniture naît de l’accouplement de deux parents est appelé reproduction sexuée. Chacun des parents apporte un ovule d’une femelle et un spermatozoïde d’un mâle et, après la combinaison de ces deux gamètes par le processus de fertilisation, un zygote est formé, qui se développe en un embryon et finalement en un organisme adulte. L’allogamie, la fécondation interne, la fécondation externe et l’autogamie sont quelques-uns des types de reproduction sexuelle. Le processus de reproduction sexuée a été élaboré dans la figure 2.
Le processus par lequel le cycle de reproduction est réalisé par un seul parent est appelé reproduction asexuée. Les exemples incluent la fission binaire, le bourgeonnement, la fragmentation et la parthénogenèse. Le processus de fission binaire se retrouve chez les bactéries où une seule bactérie tend à se diviser en deux cellules. Dans le cas du bourgeonnement, de très petits organes sont formés dans le corps du parent et, au bout d’un certain temps, ils ont tendance à se rompre et à se transformer en deux individus. Ce type de reproduction asexuée se retrouve chez les levures et certains autres animaux hydraires. (Réf. 2) Dans le cas de la fragmentation, la reproduction se produit par la rupture de l’organisme parent en divers fragments qui ont la capacité de croître de manière identique à leurs parents. On la trouve couramment chez les coraux, les éponges et les étoiles de mer. Dans la parthénogenèse, ce type de reproduction asexuée se retrouve chez de nombreux poissons, reptiles et amphibiens.
Pour des comparaisons entre la reproduction sexuée et la reproduction asexuée, voir le tableau ci-dessous :
Tableau 1 : Comparaison entre reproduction sexuée et reproduction asexuée
| Reproduction sexuée. Reproduction | Reproduction asexuée | Deux parents sont impliqués | Un seul parent est impliqué |
|---|---|
| Un ovule est fécondé par des spermatozoïdes | Le nouvel organisme est formé à partir du parent et les deux sont identiques l’un à l’autre |
| On le trouve chez les humains, de nombreuses plantes, et de nombreux animaux | Retenu chez les bactéries, les reptiles, certains animaux, et de nombreuses plantes |
| La progéniture est différente de ses parents dans de nombreux aspects principaux | La progéniture est identique à ses parents et à ses ancêtres |
| Le processus prend du temps mais conduit à un plus grand nombre de gènes.consommateur de temps mais avec entraîne des variations génétiques plus importantes dans la génération suivante | Le processus est relativement plus rapide mais il n’y a pas/peu de variations génétiques dans la génération suivante |
Fragmentation – Étapes générales
Le processus de fragmentation est très vital en biologie pour la reproduction asexuée. Comme décrit précédemment, il s’agit de la forme de reproduction dans laquelle de petits organes ou parties du corps de l’individu parent se séparent et se développent finalement en un organisme complètement mature. Prenons l’exemple de Planaria, l’un des nombreux vers plats, appartenant à la classe des Rhabditophora et au phylum des Platyhelminthes. Voir la figure 3 pour la représentation de la fragmentation et l’étape impliquée lors de la fragmentation chez Planaria.
Fragmentation et régénération
Les mots fragmentation et régénération sont souvent désignés comme les mots utilisés dans la reproduction. Pourtant, il y a des différences communes entre eux qui sont assez évidentes. Le processus de fragmentation se produit souvent lorsqu’une partie d’un organisme est brisée en fragments plus petits qui peuvent se développer en organismes identiques distincts alors que la régénération est celle dans laquelle l’organisme est capable de repousser certaines parties du corps qui sont perdues. En substance, de nouvelles espèces sont formées à la suite de la fragmentation, tandis que de nouveaux organes sont formés lors de la régénération. On pense que tous les organismes sont capables de régénérer les parties de leur corps qu’ils ont perdues, alors que seuls quelques-uns ont la capacité de se reproduire par fragmentation. Le processus de régénération peut être observé chez les lézards et les pieuvres. Les détails de la fragmentation et de la régénération peuvent être trouvés dans la figure 4. (Réf. 3)
Fragmentation- Avantages
Le principal avantage de la fragmentation est qu’elle peut être réalisée avec un seul parent puisque l’accouplement entre mâle et femelle n’est pas obligatoire. L’ensemble du cycle de reproduction peut facilement être réalisé par la formation des fragments à partir des corps de l’organisme parent, puis leur croissance et leurs transformations en nouveaux organismes identiques à leurs dynasties. Le deuxième avantage important du processus de fragmentation est que son cycle de reproduction peut être réalisé en un temps relativement court. Tout le temps qui est perdu pendant la saison et les conditions d’accouplement dans la reproduction sexuée est évité dans la reproduction par des systèmes asexués. Ainsi, la fragmentation, qui est un type de reproduction asexuée, est un processus très rapide. De plus, comme la fragmentation est un processus très rapide de production de la progéniture, on pense qu’un nombre relativement plus important d’organismes peut être produit en un temps plus court puisque la chaîne de reproduction passe d’un individu à deux et de deux à quatre. Ainsi, en moins de temps, une toute nouvelle génération d’organismes identiques peut être produite à partir d’un seul parent par fragmentation. Enfin, un autre avantage qui rend le processus de fragmentation très vital en biologie est sa capacité à se produire et à progresser dans n’importe quel environnement et n’importe quelles conditions climatiques. (Réf. 4)
Fragmentation- Inconvénients
Bien qu’il puisse être perçu à partir de la discussion ci-dessus que la reproduction asexuée en particulier la fragmentation joue un rôle très vital dans le maintien de l’équilibre dans l’écosystème en produisant des organismes plus grands en relativement moins de temps mais il y a encore de nombreux inconvénients associés à ce processus. Le principal inconvénient de la fragmentation est associé à la biodiversité.
La reproduction asexuée est effectuée par un seul parent et en raison de cela, seuls ses traits, gènes et caractéristiques seront transmis à la nouvelle génération. Sans beaucoup de diversité génétique, la génération suivante a tendance à être très identique à l’autre À l’inverse, dans la reproduction sexuée, deux gènes des deux parents sont mélangés. Cela donne naissance à une progéniture génétiquement diversifiée.
Le deuxième inconvénient de la fragmentation est que les mêmes problèmes d’héritage que l’on trouvait autrefois chez les parents se manifesteront probablement dans la génération suivante. Ce processus se produit tout le temps dans la reproduction asexuée, les mêmes traits et chromosomes sont copiés et transférés sur toute la descendance. Par conséquent, la progéniture peut être soumise à une extinction précoce en raison de certaines des maladies dont elle a hérité.
Les espèces produites par fragmentation ont tendance à être identiques. Et donc, la faiblesse de leur corps peut les rendre sensibles aux attaques des parasites et des prédateurs. Cela pourrait les amener à lutter pour survivre. Si une pression supplémentaire survient, par exemple un changement soudain de l’environnement ou de l’habitat, l’espèce pourrait lutter encore plus et finalement être éliminée et s’éteindre. En revanche, de tels problèmes sont moins susceptibles de se produire dans les reproductions sexuelles, car cela favorise une plus grande biodiversité.
En substance, la fragmentation en biologie porte des problèmes de contrôle dans la population, car il s’agit d’un processus en chaîne dans lequel un organisme se divise en deux, puis deux autres sont formés à partir des fragments. Cela conduit à la reproduction de populations massives à partir d’un seul parent.
Exemples de fragmentation
Le processus de fragmentation se retrouve chez les plantes, les animaux et divers organismes microscopiques comme forme de reproduction.
Fragmentation chez les champignons et les algues
La fragmentation est très couramment observée à la fois chez les champignons et les lichens. Les moisissures, les levures et les champignons sont quelques-uns des types de champignons où la reproduction se fait par fragmentation asexuée. Le type particulier de structure qui est réalisé pour le processus de fragmentation est appelé hyphes. Ce sont les branches filamenteuses à partir desquelles le mycélium des champignons est constitué. Ce sont les branches des champignons mères d’où ils peuvent se détacher facilement et se transformer. Avant le processus de scission, les hyphes se développent sur les champignons d’où ils tirent la nourriture et l’eau qui sont essentielles à leur croissance et à leur alimentation. Une fois que les hyphes sont suffisamment matures pour se nourrir par elles-mêmes et se reproduire, elles se détachent du corps parent et vivent indépendamment. Certaines algues se reproduisent également par fragmentation. Par exemple, les algues filamenteuses, comme Spirogyra, se reproduisent en se découpant en fragments.
La fragmentation chez les plantes
La fragmentation chez les plantes est le plus souvent décrite comme une fragmentation de type végétatif. Chez les plantes, la plupart du temps, le diamètre de leurs colonies est amélioré par la production de nouveaux systèmes de racines et de pousses via la dispersion des rhizomes ou des stolons des vieux arbres, arbustes, fougères et plantes vivaces. Ainsi, une fois que la racine est détachée de la colonie, elle a tendance à se développer par elle-même, donnant ainsi naissance à un système racinaire complètement nouveau. D’autres exemples courants de fragmentation naturelle sont les suivants :
- Les plantes ligneuses, par exemple les saules, perdent des brindilles assez facilement et, dans les conditions environnementales appropriées, peuvent donner naissance à une nouvelle plante. Cette mue naturelle des rameaux est connue sous le nom de cladoptose.
- Le détachement de parties de plantes pour devenir un nouvel organisme est également observé chez les plantes non ligneuses, comme Kalanchoe daigremontiana. Sur la photo ci-dessous, remarquez les plantules adventives sur la feuille de K. daigremontiana. Ces plantules pourraient tomber et s’enraciner ensuite au sol pour devenir une nouvelle plante indépendante.
- Plantes non vasculaires, comme les mousses et les hépatiques, la reproduction par fragmentation est également courante. Merchantia polymorpha (hépatique commune) est un exemple de plante non vasculaire qui fait de la fragmentation en produisant des gemmes qui sont brisées de la plante originale pour devenir une nouvelle plante indépendante.
Vous trouverez ci-dessous la vidéo décrivant l’apparition de la fragmentation chez les plantes et son importance pour elles.
La fragmentation chez les animaux
La fragmentation est observée dans de nombreuses colonies de coraux. Les coraux durs comme les coraux mous peuvent être fragmentés facilement. De même, des races comme Montipora, Acropora, Pocillopora, Euphyllia et Caulastrea sont capables de se fragmenter. De nombreuses anémones marines se reproduisent par le biais du processus de fragmentation. D’autres exemples de fragmentation animale sont ceux des étoiles de mer et des Planaria, qui ont été développés dans les sections précédentes. (Réf. 5)
Fragmentation en biologie cellulaire et moléculaire : Définition et importance biologique
Regardons au niveau cellulaire le processus de fragmentation de la reproduction. Le clonage de l’ADN fait référence à la duplication des molécules d’ADN – la création d’une copie exacte ou d’un « clone » d’ADN, notamment pour la reproduction asexuée. Par des moyens naturels, un organisme crée des molécules d’ADN identiques pour son « clone » (sa progéniture). Le mot clonage fait ici référence au fait que les individus reproduits présentent un ADN identique à celui de son ancêtre. Ce phénomène se produit lors de la fragmentation. Toutefois, il ne s’agit pas d’un processus exclusif, car le clonage de l’ADN se produit également dans d’autres formes de reproduction asexuée, comme la fission binaire. Ainsi, le clonage de l’ADN est un processus cellulaire important dans la reproduction asexuée.
Le clonage de l’ADN peut être réalisé aussi bien naturellement que par des méthodes artificielles. Les chercheurs ont utilisé ce processus dans les laboratoires pour la recherche et les études expérimentales. Ils ont mis au point la procédure dite de « fragmentation de l’ADN », qui est une technique de génétique moléculaire leur permettant de cliver et de cloner des fragments d’ADN spécifiques du génome d’un organisme via la technologie de l’ADN recombinant.
A part cet aspect moléculaire de l’utilisation de la fragmentation, le terme est également utilisé pour décrire un autre processus cellulaire dans lequel les parties cellulaires subissent une fragmentation. Cela se voit notamment dans l’apoptose. L’apoptose est le processus dans lequel la destruction programmée des cellules se produit et elle est réalisée par une séquence très organisée de changements morphologiques. De plus, les changements morphologiques sont caractérisés par un rétrécissement cellulaire et nucléaire, une fragmentation et une condensation de la chromatine, la formation de corps apoptotiques et le processus de phagocytose de toutes les cellules voisines disponibles. En outre, l’apoptose implique l’activation d’endonucléases uniformes avec le clivage de l’ADN en fragments de cent quatre-vingts paires de bases ou de multiples de cent quatre-vingts paires de bases. Ainsi, la relation entre l’apoptose et la fragmentation de l’ADN joue un rôle très important dans le maintien de l’organisation cellulaire. La progression de l’apoptose cellulaire joue un rôle essentiel pour sauver les cellules et les tissus sains qui fonctionnent dans le corps humain des effets dangereux des cellules qui ne fonctionnent pas de manière stable et qui sont en train de mourir.
Résumé
Le processus biologique par lequel les organismes se divisent en deux ou plusieurs fragments pour devenir de nouveaux individus (progéniture) est appelé fragmentation. Ces fragments grandissent et deviennent matures pour former une toute nouvelle génération aux caractéristiques identiques à celles de leurs parents. La fragmentation est également désignée sous le nom de scission dans divers ouvrages et sont les synonymes l’un de l’autre. Le processus de fragmentation est asexué, ce qui signifie qu’un seul parent est impliqué. Par conséquent, la progéniture portera très probablement les mêmes caractéristiques génétiques. D’autre part, la reproduction dans laquelle les deux parents, mâle et femelle, sont impliqués est connue sous le nom de reproduction sexuelle. Les deux types de reproduction ont leurs avantages et leurs inconvénients.
La fragmentation se produit en trois étapes. Le processus commence par la formation de fragments. Il est suivi par le développement des fragments, puis, se termine à la conversion des fragments en espèces développées. L’ensemble du cycle de reproduction asexuée, notamment la fragmentation, est d’une grande importance biologique. La formation d’espèces identiques, la diminution du temps de reproduction et le transfert de gènes positifs du parent à la progéniture sont quelques-uns des avantages clés de la fragmentation alors que l’absence ou la réduction de la diversité génétique, les problèmes de même patrimoine et l’incapacité à faire face aux changements environnementaux en sont certains des inconvénients.
La fragmentation est également utilisée pour faire référence à certains processus cellulaires. Comme la fragmentation fait généralement référence à la rupture ou au découpage d’une grande entité en parties plus petites, elle est utilisée pour se rapporter à des processus cellulaires tels que la fragmentation de l’ADN (qui se produit lors du clonage de l’ADN) et la fragmentation des cellules, qui est en particulier l’étape finale de l’apoptose.
Les deux principaux domaines où la fragmentation joue un rôle très vital dans les cellules biologiques sont l’apoptose et le clonage de l’ADN. Dans le clonage de l’ADN, une partie des gènes est transférée du corps principal vers des fragments alors que dans l’apoptose, la décomposition des cellules mortes se produit.
1. Miller-Rushing, A., Primack, R., Devictor, V., & Liba Pejchar. (2019, avril). Comment la fragmentation des habitats affecte-t-elle la biodiversité ? Une question controversée au cœur de la conservation… ResearchGate ; Elsevier. https://www.researchgate.net/publication/330445263_How_does_habitat_fragmentation_affect_biodiversity_A_controversial_question_at_the_core_of_conservation_biology
2. Vedantu. (2019, 24 avril). Fragmentation. Vedantu.Com ; Vedantu. https://www.vedantu.com/biology/fragmentation#:~:text=Fragmentation%20in%20Plants%20and%20Animals,a%20form%20de%20reproduction%20asexuelle.
3. Admin. (2018, août). Différence entre la fragmentation et la régénération. BYJUS ; BYJU’S. https://byjus.com/biology/difference-between-fragmentation-and-regeneration/#:~:text=Fragmentation%20occurs%20when%20an%20organism,body%20when%20it%20loses%20them.
4. Jessen, T., Wang, Y., & Wilmers, C. C. (2017). La fragmentation de l’habitat fournit un avantage concurrentiel à un écureuil arboricole envahissant, Sciurus carolinensis. Biological Invasions, 20(3), 607-618. https://doi.org/10.1007/s10530-017-1560-8
5. Hecht, L., & Allcock, M. (2020, 18 juin). Effets potentiels de la fragmentation de l’habitat sur le bien-être des animaux sauvages. ResearchGate ; inconnu. https://www.researchgate.net/publication/342292473_Potential_effects_of_habitat_fragmentation_on_wild_animal_welfare