Le phénomène de protandrie

La protandrie

Chez un certain nombre d’espèces, les mâles apparaissent quelques jours avant les femelles. Ce phénomène se nomme la protandrie. Plusieurs hypothèses tentent d’expliquer ce mécanisme :

Pour certains, la raison de ce décalage réside dans le fait que les femelles sont fécondes sur une période très courte. La disponibilité immédiate de nombreux mâles permet ainsi leur fécondation dès l’émergence. Selon le dictionnaire entomologique de l’OPIE, ce mécanisme a aussi pour fonction d’éviter la consanguinité qui pourrait survenir si les individus d’une même progéniture naissaient le même jour.

Une étude menée en Suède sur les populations de Citrons (Gonepteryx rhamni) avance une autre cause : la protandrie offrirait un avantage aux mâles précoces. Ceux-ci maximisent leurs chances de rencontrer une femelle non fécondée et de transmettre leur patrimoine génétique. Par le biais de la sélection naturelle, certaines espèces ont ainsi intégré ce décalage d’émergence dans leur cycle biologique.

Toutefois, ce décalage impose un coût biologique important. En émergeant plus tôt, les mâles s’exposent plus longtemps aux prédateurs et aux aléas météorologiques avant même d’avoir pu se reproduire. Ils consomment également leurs réserves énergétiques dans l’attente des femelles. La sélection naturelle valide néanmoins ce « compromis évolutif » : le bénéfice de la reproduction l’emporte sur le risque de mortalité précoce.

L’inhibition chimique : verrouiller la reproduction

Chez certaines espèces de lépidoptères, la stratégie des mâles ne s’arrête pas à une émergence précoce. Pour garantir que leur patrimoine génétique soit le seul transmis, ils ont développé des mécanismes d’inhibition chimique visant à rendre la femelle « invisible » ou « indisponible » pour la concurrence :

Les substances anti-aphrodisiaques : Lors de l’accouplement, le mâle transfère à la femelle, en plus des spermatozoïdes, des molécules odorantes spécifiques. Ces phéromones modifient l’odeur de la femelle, signalant aux autres prétendants qu’elle a déjà été fécondée. Ce signal chimique détourne les autres mâles, leur évitant de perdre du temps et de l’énergie dans une tentative de reproduction inutile.

Le bouchon copulateur (sphragis) : Chez certains papillons (comme les Parnassius), le mâle dépose une substance qui durcit sur les voies génitales de la femelle à la fin de l’accouplement. Ce dispositif physique, sorte de « ceinture de chasteté » biologique, empêche mécaniquement toute autre fécondation.

Ces mécanismes, couplés à la protandrie, assurent au mâle « premier arrivé » une exclusivité presque totale sur la descendance de la femelle.

Exemple dans la nature (Le citron)

Parmi les lépidoptères, le Citron (Gonepteryx rhamni) est l’une des espèces où la protandrie est la plus marquée. Son cycle de vie présente, en effet, des particularités qui justifient ce décalage d’émergence.

Contrairement à la majorité des papillons qui passent l’hiver sous forme de chrysalide et émergent au printemps, le Citron hiverne à l’état adulte. Au sortir de l’hiver, les individus sont affaiblis. Les mâles interrompent leur diapause quelques jours avant les femelles. Pour se « remettre en condition », ils doivent impérativement s’alimenter sur les premières fleurs printanières afin de restaurer leur énergie avant l’effort intense que représente la recherche de partenaires.

La protandrie permet aux mâles d’être prêts pour l’accouplement dès l’émergence des femelles. Cette préparation évite que ces dernières ne soient emportées par le vent loin des zones favorables et réduit surtout le délai entre l’éveil des femelles et la fécondation. Une femelle qui reste active longtemps sans avoir été fécondée court un risque plus élevé d’être éliminée par un prédateur avant d’avoir pu assurer sa descendance.

Les risques de la protandrie

Le décalage temporel entre les mâles et les femelles peut poser certains problèmes. Si les mâles sortent trop tôt, ils risquent de mourir de prédation ou d’épuisement avant même que la première partenaire ne soit disponible.

L’augmentation des températures printanières, due au réchauffement climatique, peut induire une émergence de plus en plus précoce. Si cette sortie est suivie d’un gel brutal, très fréquent avec le dérèglement actuel, une grande partie de la population mâle peut être décimée alors que les femelles, encore à l’abri, survivent. Cela crée un déséquilibre dans le ratio des sexes lors de la période de reproduction effective.

De plus, l’intérêt de la protandrie repose sur la disponibilité des premières fleurs (saules, tussilages). Si le réchauffement accélère l’émergence des papillons mais décale la floraison des plantes nourricières, les mâles ne trouvent plus l’énergie nécessaire à leur survie. La stabilité de ce « rendez-vous » biologique est donc un équilibre fragile, dépendant d’un triptyque complexe : le climat, la flore et les rythmes biologiques de chaque sexe.

Distinction avec la protogynie

Dans le règne animal

Chez les animaux, la protogynie est plus rare chez les insectes, mais très présente dans le milieu marin, notamment chez certains poissons comme le mérou ou les girelles. Il s’agit alors d’un hermaphrodisme successif : l’individu naît femelle, se reproduit en tant que tel, puis change de sexe pour devenir un mâle dominant plus tard dans son existence, souvent en fonction de la structure sociale du groupe.

La protogynie est peu observée chez les papillons pour des raisons d’efficacité reproductive. Une femelle qui apparaîtrait avant les mâles serait exposée inutilement à la prédation durant une période où elle ne pourrait pas être fécondée. La protandrie (les mâles en premier) est donc privilégiée car elle assure que la femelle rencontre un partenaire dès les premiers instants de sa vie adulte, sécurisant ainsi la ponte le plus rapidement possible. »

Dans le monde végétal

La protogynie est en revanche  très fréquente chez les plantes, notamment chez les Astéracées ou les Lamiacées. Dans une même fleur, le stigmate devient réceptif au pollen avant que les anthères ne libèrent leurs grains. L’intérêt biologique est majeur : cela interdit l’autofécondation et garantit le brassage génétique ainsi que la vigueur des descendances. On observe cela chez le plantain, les magnolias ou certains arums.