Fucus vésiculeux (Fucus vesiculosis) mâle, coupe transversale, conceptacles (x4)

En 1853, le botaniste français Gustave Thuret fut le premier biologiste à observer au microscope l'union d'un gamète mâle et d'un gamète femelle en utilisant le fucus vésiculeux comme sujet d'étude, et, avec un peu de soin et de matériel, il est aisé et très pédagogique de reproduire son expérience. A défaut, on peut tirer parti de coupes transversales effectuées dans les zones à conceptacles du fucus, comme celle présentée ci-dessus.

Les conceptacles sont des cryptes fertiles, au sein desquelles les gamètes sont produits par des cellules mères enfermées dans des organes clos, les gamétocystes. Sur les thalles mâles, les gamétocystes sont localisés aux extrémités d'arbuscules ramifiés fertiles qui tapissent la paroi des conceptacles, en compagnie de filaments stériles (paraphyses). Ils portent le nom d'anthéridies. A l'intérieur de chaque anthéridie, une cellule mère (spermatocyte) va entamer une méiose, qui va diviser par deux le nombre de chromosomes et aboutir à la formation de 4 cellules sexuelles haploïdes. Ces dernières vont se diviser à leur tour à quatre reprises par mitose, pour aboutir à un ensemble de 64 spermatozoïdes mâles. Chez le fucus, le gamète mâle possède deux flagelles insérés latéralement, ce qui lui confère une grande mobilité. Il est également équipé d'un chloroplaste porteur d'un stigma orangé, riche en caroténoïdes, et qui permet au spermatozoïde (appelé également anthérozoïde) de s'orienter par rapport aux stimulus lumineux qu'il reçoit. Étant de petites dimensions, il est difficile d'apprécier la complexité des gamètes mâles du fucus vésiculeux, à moins de disposer d'un microscope offrant une grande résolution optique.

De leur côté, les gamètes femelles sont bien plus faciles à distinguer et à étudier. Contrairement à ce qui se passe chez les mâles, dans les conceptacles femelles chaque gamétocyte ne subit, après méiose, qu'une seule division, et ne forme donc que 8 oosphères, enfermées dans un sac protecteur appelé oogone (ou gamétocyste) et porté par un court pédicelle. Par rapport aux spermatozoïdes, petits et mobiles, les oosphères sont immobiles et de grandes tailles (environ 100 microns). Leur cytoplasme est particulièrement riche en substances de réserves.

Lorsqu'ils arrivent à maturité, les conceptacles s'ouvrent sur le milieu extérieur par l'intermédiaire d'un ostiole. C'est par ce passage que seront libérés dans l'eau de mer les spermatozoïdes et les oosphères, les premiers étant attirés par chimiotactisme vers les seconds. L'union d'un spermatozoïde et d'une oosphère donne un zygote, qui va évoluer en embryon. Au gré des courants, ce dernier parviendra peut-être par se fixer sur un substrat adéquat, et redonnera en grandissant un individu adulte, qui sera soit mâle, soit femelle.