Une course aux armements microscopique a lieu entre les spermatozoïdes.

Au cours des années qui ont suivi la publication en 1859 de “L’origine des espèces”, Charles Les idées de Darwin sur l’évolution sont devenues fondamentales dans le domaine de la biologie. Pourtant, même si ses idées étaient révolutionnaires, Darwin n’était pas omniscient – et des travaux scientifiques récents ont révélé un élément manquant dans ses théories. Cette pièce manquante concerne le sperme.

En effet, depuis 1970 et jusqu’à ce que de nouvelles recherches soient publiées cette année, des expériences biologiques mettant en évidence la “concurrence des spermatozoïdes” entre les mâles ont permis de combler certains des vides laissés par le grand spécialiste de l’évolution du XIXe siècle. Il s’avère que des batailles évolutionnistes font rage dans des domaines microscopiques, comportementaux et physiques. Ces escarmouches portent sur les droits et les capacités des mâles rivaux à féconder les femelles.

Darwin a utilisé le terme “sélection naturelle” pour décrire la capacité des organismes génétiquement chanceux à survivre suffisamment longtemps pour procréer dans des conditions environnementales qui tuent les autres. Le besoin suprême et universel des animaux d’envoyer leur ADN aux générations suivantes est le moteur de l’évolution. En effet, pour eux, c’est le sens même de la vie. La copulation est le moyen par lequel les animaux satisfont leur besoin urgent d’évolution. Et pour presque toutes les espèces d’animaux multicellulaires, la procréation exige que le sperme rencontre l’ovule.

En 1871, douze ans après la publication de “L’origine”. Darwin, dans son ouvrage “The Descent of Man and Selection in Relation to Sex” (La descendance de l’homme et la sélection en fonction du sexe), indique clairement que la rencontre entre le sperme et l’ovule repose sur la “sélection sexuelle”. Par ce terme, il entendait la préférence d’un sexe pour certains attributs de l’autre. Par exemple, les paons mâles dotés d’une queue spectaculairement emplumée sont plus souvent sélectionnés sexuellement pour copuler avec des femelles fertiles que les mâles moins bien ornés. Les cerfs avec de grands bois sont plus souvent sélectionnés que les cerfs avec de petits bois.

Aussi éclairantes que soient les idées de Darwin sur la sélection naturelle et sexuelle, il y a un petit goût d’échec chez lui en tant que scientifique. Aussi brillant qu’il ait été, il n’a jamais réalisé que la sélection naturelle et la sélection sexuelle ne suffisent pas à expliquer l’évolution.

La pièce du puzzle de l’évolution qui a échappé à Darwin

Chez de nombreuses espèces, les femelles prennent plus d’un partenaire au cours d’un cycle de reproduction. (Le terme technique est “polyandre”). Pour les mâles, cela signifie qu’une copulation réussie ne garantit pas la fécondation des œufs. Un rival peut accéder à ces œufs à la place.

Certains chercheurs modernes considèrent que l’échec de Darwin à reconnaître la polyandrie comme la clé qui bloque les travaux de l’évolution est l’une de ses plus grandes erreurs.

Voici quelques-unes des perturbations de l’équation simple “sperme + ovule = bébé(s)” que crée la polyandrie. Disons, par exemple, que plusieurs mâles ont copulé avec la même femelle fertile. Il est probable qu’au moins un de ces mâles la féconde.

Mais lequel ?

Si elle porte plus d’un oeuf (et certains insectes en portent des centaines), plusieurs mâles pourraient devenir des pères biologiques. Certains mâles finiront probablement par fertiliser plus d’œufs que d’autres, et d’autres ne pourront pas en fertiliser du tout. En général, une sorte de compétition détermine qui féconde quoi et en quel nombre. Cette bataille peut se dérouler à l’échelle microscopique, avec des changements physiologiques immédiats sur la qualité du sperme et des spermatozoïdes. D’autre part, des adaptations comportementales peuvent donner à un animal l’avantage dont il a besoin. (Parfois, pour l’œil humain ordinaire, ces adaptations comportementales peuvent sembler incroyablement bizarres). Même les adaptations physiologiques peuvent augmenter les chances d’un mâle. (Les adaptations physiques ne se produisent pas sur un coup de tête pendant les rapports sexuels, comme c’est le cas pour les modifications physiologiques du sperme. Elles évoluent sur des millions d’années).

En tant que groupe, ces adaptations sont appelées “compétition des spermatozoïdes”. La première preuve de la compétition des spermatozoïdes a été identifiée par le Dr Geoff Parker de l’Université de Liverpool. Ses recherches de 1970 ont décrit le comportement d’accouplement chez les mouches à fumier jaunes polyandres (Scatophaga stercorariacommune dans les pâturages de l’hémisphère nord). Les femelles copulent avec de nombreux mâles, tout en portant le même sac d’œufs. Le Dr Parker a noté que, généralement, le dernier mâle à inséminer avant que la femelle ne laisse tomber son sac dans la bouse gagne. Il devient le père biologique d’environ 80 % des œufs.

Un mâle, quelle que soit son espèce, ne peut produire qu’une quantité limitée de sperme en une journée, voire en une vie entière. Depuis 1970, le Dr Parker et d’autres chercheurs ont découvert que les mâles des espèces polyandres dépensent leur sperme avec prudence. Pour la mouche à merde jaune, le sperme est mieux dépensé sur des vierges. Certains insectes mâles boostentleurs chances de paternité en inondant une seule femelle de sperme. D’autres encore répandent le sperme de manière promiscuite, et ainsi de suite.

Toile d’araignée de pépinière

Peut-être parce qu’elles sont faciles à attraper et à élever, la plupart des recherches sur la compétition des spermatozoïdes ont été effectuées sur des araignées. Les travaux menés en février 2022 par des biologistes de l’université Ludwig-Maximilian de Munich et de l’université d’Aarhus au Danemark montrent l’avantage pour les mâles d’une longue copulation. Lorsqu’un mâle d’araignée à toile de pépinière (espèce Pisaura mirabilisque l’on trouve dans toute l’Europe) offre à une femelle un “cadeau nuptial” constitué d’un insecte enveloppé de soie, elle le laisse copuler. Qui plus est, elle le laisse continuer à inonder son réceptacle de sperme aussi longtemps que dure le repas offert. Dans un courriel, le Dr Cristine Tuni, co-investigatrice, a expliqué la logique de cette adaptation. L’éjaculation de l’araignée n’arrive pas sous la forme d’une brève et heureuse explosion, puis s’arrête. Plutôt : “Chez cette espèce, le sperme est transféré en continu, au fil du temps, de son organe copulatoire à celui de l’araignée”, explique Cristine Tuni. “Donc, plus longtemps un mâle a son organe couplé à un organe femelle, plus le transfert de sperme est important. La relation est fondamentalement linéaire.”

Un sac à œufs peut contenir des centaines d’œufs. Pour cette raison, tout mâle qui veut un gros coup pour son f**k comprend probablement que la taille (du cadeau) compte. Pomper autant de sperme que possible peut aider à envoyer son ADN sur son chemin.

Araignées de Malabar

L’araignée de Malabar (Nephilengys malabarensis, que l’on trouve dans les forêts tropicales d’Asie) possède une adaptation bien plus spectaculaire en matière de compétition pour le sperme. Chaque mâle possède deux appendices génitaux qui s’étendent derrière la bouche. Lorsque le sperme sort de l’un d’eux, l’araignée le détache et le laisse dans le réceptacle de la femelle. Même sectionné de la sorte, le génital continue d’éjaculer. Pendant ce temps, elle bouche également le réceptacle, rendant difficile pour un autre mâle d’y introduire un organe génital. Prêt à repousser tous ceux qui essaient, le mâle qui s’accouple reste sur la toile près de la femelle. Malheureusement pour lui, le réceptacle à sperme de chaque femelle a deux ouvertures. Il n’en a bouché qu’une. Cela signifie que, si un rival s’approche, le mâle reproducteur devra se battre férocement pour le tenir à distance. À cette fin, et pendant que l’éjaculation du sexe abandonné se poursuit, de nombreux mâles mangent le seul sexe qui leur reste.

Bien sûr, cela semble être une stratégie contre-intuitive. Pourquoi avoir faim à ce moment précis ? Pourquoi se faire du mal au moment où l’on a besoin de toute l’énergie possible ?

Une équipe de biologistes de plusieurs institutions en Europe et en Asie semble avoir une réponse. Ils ont comparé les taux de survie au combat d’araignées qui avaient sectionné un organe génital à ceux d’araignées qui en avaient sectionné un et mangé l’autre. En outre, ils ont testé les taux de survie au combat de mâles génitalement intacts. Le titre de l’article de l’équipe – “Les eunuques sont de meilleurs combattants” – en dit long sur la raison pour laquelle, sous la contrainte, une araignée malabar mange son seul organe génital restant.

Dieu sait pourquoi c’est vrai, mais apparemment ça l’est. De plus, l’adaptation de l’araignée Malabar à la compétition pour le sperme ne s’arrête pas à sa transformation en eunuque.

Immédiatement après l’accouplement, un mâle eunuque laisse généralement la femelle le manger. Et pourquoi pas ? En faisant de son mieux pour répondre à son impératif biologique de garantir la survie intergénérationnelle de son ADN, il s’est rendu incapable de copuler. Au moins, les œufs qu’il a déjà fécondés bénéficieront de ses calories et de ses protéines.

La compétition entre spermatozoïdes chez les mammifères (y compris l’homme)

Les coyotes et autres canidés ont une adaptation anatomique de la compétition spermatique. Une glande bulbeuse à la base du pénis se gonfle, le bloquant à l’intérieur du vagin et donnant au sperme éjaculé le temps d’atteindre les œufs de la femelle avant qu’un autre mâle ne la monte. Cela ne signifie pas nécessairement que les spermatozoïdes du premier canidé féconderont toute la portée. Néanmoins, l’heure d’arrivée des spermatozoïdes d’un canidé peut faire une différence cruciale dans la possibilité de féconder au moins un ovule.

Chez les grands singes, une adaptation primaire est le volume du sperme, qui se reflète dans la taille des testicules. Par exemple, les gorilles à dos argenté ne sont pas particulièrement polyandres. Généralement, plusieurs femelles sont sexuellement dominées par un seul mâle. N’ayant pas besoin de rivaliser avec les autres mâles pour l’insémination, les gorilles ont de petits testicules par rapport à leur corps énorme.

Les femelles chimpanzés et bonobos, par contre, sont résolument polyandres. En effet, les bonobos sont des libertins notoires ; une femelle chimpanzé fertile peut copuler trois ou quatre fois par heure avec différents mâles. Les mâles et les femelles copulent librement et joyeusement avec des partenaires du même sexe ou de sexe différent pour s’amuser, se faire des amis, calmer les esprits et (oui) faire des bébés.

Les humains aussi sont de grands singes. En général, les femmes sont moins polyandres que les hommes.les chimpanzés et les bonobos et plus polyandres que les gorilles. Par rapport à leur taille, les testicules des hommes ne sont généralement pas aussi gros que ceux des chimpanzés et des bonobos et ils ne sont pas aussi petits que ceux des gorilles.

Il est certain que de nombreux humains modernes ont des rapports sexuels pour des raisons autres que la procréation. Fournir aux personnes sexuellement actives des moyens d’éviter une grossesse est une industrie qui rapporte des milliards de dollars. Malgré tout, les comportements d’accouplement des humains peuvent être motivés, dans une certaine mesure, par le même besoin de “sens de la vie” que celui qui motive les autres animaux, à savoir assurer la survie de leur ADN.

En 1993, les biologistes de l’environnement R. Robin Baker et Mark A. Bellis ont découvert une façon dont les hommes ont pu évoluer pour aider le sperme à rencontrer l’ovule. En testant 35 hommes, ils ont constaté que ceux dont les compagnes avaient récemment disparu avaient plus de spermatozoïdes dans leur éjaculat. Les biologistes ont déduit de ces données que l’absence temporaire d’une partenaire pouvait rendre l’homme incertain de sa fidélité. Le soupçon naissant que son sperme doit entrer en compétition avec celui d’autres hommes pourrait créer une réponse physiologique augmentant le nombre de spermatozoïdes.

Plus récemment, le Dr Leigh Simmons, du Centre de biologie évolutive de l’Université de Western Australia, a mené une série d’expériences avec des paramètres soigneusement contrôlés. Lui et le Dr Sarah J. Kilgallon ont démontré que l’idée même de rivaux sexuels peut déclencher des modifications du sperme. Ils ont montré à un groupe d’hommes de la pornographie impliquant une femme et deux hommes. Un second groupe a vu de la pornographie impliquant uniquement des femmes. Les deux chercheurs ont constaté que les spermatozoïdes produits par les hommes qui avaient vu des films pornographiques impliquant une femme et deux hommes nageaient plus vite.

Au moins une adaptation possible de la compétition des spermatozoïdes chez les humains est anatomique. Simmons et sa collaboratrice, le Dr Samantha Leivers, ont proposé que la forme en piston du pénis des hommes ait pu évoluer pour aider les hommes à débarrasser le vagin de leur compagne du sperme précédemment déposé par un rival. Avec une tête à fond plat et une tige plus étroite en haut qu’en bas, le pénis humain peut prélever du sperme chaque fois qu’il se retire momentanément d’un vagin en vue de la prochaine poussée.

Entre-temps, Simmons et bien d’autres ont reconnu que les comportements de protection du partenaire, comme la jalousie sexuelle, constituent une adaptation primaire à la compétition pour le sperme. Étonnamment, les travaux du laboratoire de Simmons ont également démontré que les comportements de protection du partenaire, comme la jalousie, vont à l’encontre de la production de sperme de meilleure qualité. En 2014, dans le journal à comité de lecture PLOS ONE, Simmons et le Dr. Gillian Rhodes ont rapporté :

Nous avons constaté que les hommes qui effectuaient moins de comportements de protection du partenaire produisaient des éjaculats de meilleure qualité, ayant une plus grande concentration de spermatozoïdes, un pourcentage plus élevé de spermatozoïdes mobiles et des spermatozoïdes qui nagent plus rapidement et de manière moins erratique.

Un point, peut-être, pour l’idée que le partenaire idéal est plus courtois que rustre.

Adaptations à la compétition des spermatozoïdes et infertilité humaine.

L’Urology Care Foundation rapporte que jusqu’à 50 % des problèmes d’infertilité chez les couples humains sont liés à des problèmes de sperme masculin.

Les mâles des espèces polyandres non humaines peuvent augmenter le volume, le nombre et la vitalité de leur sperme en réponse à la présence de rivaux. Chez les humains, la seule pensée de la polyandrie peut augmenter la qualité du sperme d’un homme. Si l’on considère tout cela, est-ce que le fait d’augmenter la polyandrie en tant que stimulus réel ou imaginaire pourrait faire décoller le sperme d’un homme donné ? La promiscuité ouverte et rampante d’une femme pourrait-elle aider son homme à résoudre son problème de fertilité ?

C’est un peu un scénario de science-fiction, mais par courriel et sur Zoom, j’ai demandé au Dr Simmons ce qu’il en pensait. En guise de réponse, il m’a parlé d’un ensemble de travaux réalisés par les docteurs Mariana Wolfner (Université Cornell), Tracy Chapman (Université d’East Anglia) et Stuart Wigby (Université de Liverpool). Ils montrent qu’une protéine appelée “peptide sexuel” présente dans l’éjaculat des drosophiles mâles (Drosophila melanogaster, à l’origine une espèce africaine) diminue la libido de la femelle. Cela réduit la probabilité qu’une femelle, une fois inséminée, laisse d’autres mâles essayer de fertiliser son énorme sac d’œufs.

Malheureusement pour la femelle de cette espèce, le peptide sexuel raccourcit sa durée de vie.

La recherche à laquelle le Dr Simmons a fait référence soulève le spectre des résultats imprévisibles pour les humains d’une stratégie de reproduction moderne atteignant des longueurs ridicules pour augmenter la production de sperme.qualité.

Ceci étant dit, il y a probablement un deuxième problème avec mon idée de promiscuité lyrique, ou du moins il y a un problème à demander à un scientifique de renom de se prononcer sur ce sujet. Des générations d’anthropologues ont clairement montré que, dans toutes les cultures, les femmes prennent parfois plus d’un compagnon. Malgré cela, la plupart des femmes qui veulent concevoir prennent soin de donner l’impression de faire partie d’un couple, d’un harem ou d’une famille intentionnelle. Les risques potentiels pour les femmes qui recourent à une promiscuité exagérée pour stimuler la fertilité d’un partenaire masculin n’ont pas été bien étudiés. Peut-être, étant donné l’arrangement outré qui serait nécessaire pour mener une telle expérience, les risques ne seront-ils jamais étudiés du tout.

En l’absence de solutions faciles, fondées sur la concurrence des spermatozoïdes, au problème d’infertilité auquel 10 à 15 % des couples américains sont confrontés, de nombreux couples ne peuvent se délecter du sens de la vie tel que la théorie de la sélection naturelle de Darwin l’a défini. Ils pourraient se réconforter en se rendant compte que les philosophes s’interrogent, sans résolution, sur le “pourquoi de la vie” depuis des millénaires. Ils pourraient également trouver un réconfort – ou au moins un soulagement comique – dans le film des Monty Python de 1983, “Le sens de la vie”.

En particulier, l’une des chansons du film pourrait aider à remonter le moral. Il est vrai que les paroles ne parlent pas de compétition de sperme. en soi. Elles dénoncent les idées étroites sur la fertilité et la masturbation. Malgré tout, “Every Sperm is Sacred” pourrait servir d’hymne à la fertilité. Il pourrait être chanté dans les laboratoires de biologie et les chambres à coucher, ainsi que dans les jungles, sur les toiles d’araignée et près des bols de fruits, partout.