Fécondation, union d’un noyau de spermatozoïde, d’origine paternelle, avec un noyau d’ovule, d’origine maternelle, pour former le noyau primaire d’un embryon. Chez tous les organismes, l’essence de la fécondation est, en fait, la fusion du matériel héréditaire de deux cellules sexuelles différentes, ou gamètes, dont chacune porte la moitié du nombre de chromosomes typique de l’espèce. La forme la plus primitive de fécondation, que l’on trouve chez les micro-organismes et les protozoaires, consiste en un échange de matériel génétique entre deux cellules.
Le premier événement significatif de la fécondation est la fusion des membranes des deux gamètes, entraînant la formation d’un canal qui permet le passage de matériel d’une cellule à l’autre. Chez les plantes évoluées, la fécondation est précédée par la pollinisation, au cours de laquelle le pollen est transféré vers le gamète femelle ou macrospore et entre en contact avec lui. Chez les animaux évolués, la fécondation est généralement suivie de la pénétration de l’ovule par un seul spermatozoïde. Le résultat de la fécondation est une cellule (zygote) capable de subir une division cellulaire pour former un nouvel individu.
La fusion de deux gamètes déclenche plusieurs réactions dans l’ovule. L’une d’entre elles provoque une modification de la ou des membranes de l’ovule, de sorte que la fixation et la pénétration de plus d’un spermatozoïde ne peuvent se produire. Chez les espèces chez lesquelles plus d’un spermatozoïde pénètre normalement dans un ovule (polyspermie), seul un noyau spermatique fusionne effectivement avec le noyau de l’ovule. Le résultat le plus important de la fécondation est l’activation de l’ovule, qui permet à celui-ci de subir une division cellulaire. Toutefois, l’activation ne nécessite pas nécessairement l’intervention d’un spermatozoïde ; pendant la parthénogenèse, au cours de laquelle la fécondation n’a pas lieu, l’activation d’un ovule peut être accomplie par l’intervention d’agents physiques et chimiques. Les invertébrés tels que les pucerons, les abeilles et les rotifères se reproduisent normalement par parthénogenèse.
Dans les plantes, certaines substances chimiques produites par l’ovule peuvent attirer les spermatozoïdes. Chez les animaux, à l’exception peut-être de certains cnidaires (coelentérés), il semble probable que le contact entre les œufs et les spermatozoïdes dépende de collisions aléatoires. En revanche, les manteaux gélatineux qui entourent les œufs de nombreux animaux exercent une action de piégeage sur les spermatozoïdes, augmentant ainsi les chances de réussite de l’interaction sperme-œuf.
Les œufs des invertébrés marins, notamment des échinodermes, sont des objets classiques pour l’étude de la fécondation. Ces œufs transparents sont précieux pour les études d’observation des cellules vivantes et pour les recherches biochimiques et moléculaires, car le moment de la fécondation peut être fixé avec précision, le développement de nombreux œufs se produit à peu près au même rythme dans des conditions appropriées, et de grandes quantités d’œufs peuvent être obtenues. Les œufs de certains téléostéens et amphibiens ont également été utilisés avec des résultats favorables.