ABSTRACT
After excision of eyes and brain of the planarian Polycelis nigra (Ehrbg.), regeneration of eyes fails unless the brain is allowed to regenerate too. But regeneration of eyes in the absence of the brain occurs if the animals are kept in the presence of a mince of planarian heads, or of such a mince embedded in agar, or of the supernatant obtained after grinding heads with sand. The induction of eye regeneration is therefore performed by a chemical substance, an organisine.
Regeneration of eyes in the absence of the brain is possible if the organisine is only allowed to act on alternate days, or only for two consecutive days in all. In the latter case, best results are obtained if the substance acts during the 3rd and 4th days after operation.
Regeneration of eyes is favoured by increased concentration of organisine in the medium.
Treating the inducing material with 70 per cent, alcohol does not inactivate the organisine, nor does warming to 60° for 2 minutes. Higher temperatures reduce its activity, and boiling for 30 minutes almost destroys it.
The organisine is not species-specific. Its presence can be demonstrated in the brain region of Dugesia lugubris, D. gonocephala, and Dendrocoelum lacteum.
A mince of the pharyngeal or caudal region does not produce regeneration of eyes. But a mince of the caudal region can be activated by treatment at 60° for 2 minutes. With stronger heating the inducing power diminishes, as with the mince of heads.
A mince of caudal regions is also activated if it is treated with alcohol of 70 or 95 per cent. The supernatant obtained from grinding caudal regions with sand also contains the organisine.
Such supernatants from the caudal regions are more active the greater the number of animals from which they are prepared; but they contain less organisine than the supernatant from an equivalent number of head regions.
The regeneration of eyes of Polycelis nigra is therefore induced by a chemical substance, an organisine, present throughout the body of the planarian. Its concentration is stronger in the anterior than in the posterior region; in the latter it is furthermore immobilized within the cells. These results are comparable with those obtained in the study of amphibian embryonic induction.
INTRODUCTION
Des recherches expérimentales antérieures (Lender, 1952) avaient montré que la régénération des yeux de la planaire Polycelis nigra était induite par le cerveau. En effet, après la destruction de cet organe et l’excision des yeux latéraux, la régénération des ocelles ne se produisait pas. Mais l’activité inductrice du cerveau s’exerçait à distance sans intervention des liaisons nerveuses et sans qu’il y eût contact physique entre l’organe inducteur et les néoblastes qui se différenciaient en cellules visuelles (Wolff, 1953). L’ensemble des expériences suggérait l’hypothèse que l’activité inductrice du cerveau serait de nature hormonale et s’exercerait par l’intermédiaire de substances chimiques: les organismes. Ces substances de neurosécrétion, décelées dans la région antérieure du corps de la planaire, manifestaient les propriétés suivantes: elles ne possèdent pas de spécificité zoologique et elles sont sécrétées par le cerveau normal ou en voie de nécrose (Lender, 1951).
Pour vérifier l’hypothèse des organisines de la régénération des yeux, j’ai entrepris de nouvelles expériences dans le laboratoire d’embryologie expérimentale de la Faculté des Sciences de Strasbourg sous la direction de Monsieur le Professeur Étienne Wolff.
Il fallait tout d’abord établir avec certitude l’existence des organisines dans le corps de la planaire. Les techniques utilisées pour obtenir les résultats précédents (greffes de bord oculé, irradiations aux rayons X) devenaient insuffisantes: la technique des broyais m’a permis de mettre en évidence quelques propriétés de la substance inductrice.
En premier lieu j’ai essayé de déterminer l’influence des conditions expérimentales sur l’activité de l’organisine: sa pénétration dans le corps de la planaire et l’influence de sa concentration sur la régénération des yeux.
Je me suis aussi posé la question de la nature chimique de l’organisine. Sans arriver à répondre d’une manière définitive à cette question, j’ai pu déterminer un certain nombre de propriétés qui pourront servir de point de départ pour de nouvelles recherches.
Enfin j’ai expérimenté avec des broyats de queues de planaires. Les expériences de greffes de bord oculé dans la région caudale avaient montré que le pouvoir inducteur du cerveau ne s’y faisait pas sentir. J’ai essayé de vérifier ce résultat tout en cherchant s’il n’était pas possible d’activer cette région non inductrice. Des recherches analogues avaient été faites sur l’organisateur des Batraciens. Dans le développement embryonnaire des Amphibiens, de nombreux auteurs avaient montré que des tissus non inducteurs, comme l’épiderme présomptif par exemple, pouvaient être activés par un traitement approprié (par exemple l’action de la chaleur ou de l’alcool; Bautzmann, 1932; Holtfreter, 1932; Spemann, 1932).
MÉTHODES
L’étude de la régénération des yeux a été faite sur Polycelis nigra (Ehrbg.). Cette planaire possède de nombreux yeux marginaux. La régénération des yeux latéraux excisés débute vers le 7ème jour, à la température de 18°, sous l’influence inductrice du cerveau. L’excision de cet organe empêche la différenciation des ocelles. Le mode opératoire est le suivant: la planaire anesthésiée au chlorétone à 0,2 pour cent est placée sur une couche de paraffine sous le binoculaire. On excise le cerveau et les dix derniers yeux latéraux de gauche (Fig. 1). Le troisième, le cinquième et éventuellement le septième jour, le blastème de régénération du cerveau est de nouveau excisé. Les planaires opérées sont élevées dans des godets: 4 planaires dans 10 c.c. d’eau. L’eau d’élevage est renouvelée au moment de l’excision du blastème de régénération du cerveau. Les produits, dont on veut étudier l’influence sur la régénération des yeux, sont ajoutés à l’eau d’élevage. Grâce à cette méthode j’ai pu contrôler le pouvoir inducteur de différents types de broyats de planaires.
Schéma de l’expérience d’excision du cerveau et des yeux latéraux de Polycelis nigra. C.E., cerveau excisé; O., œil; Y.P.E., yeux latéraux excisés; T.N., tronc nerveux; Ph., pharynx; o.b., bouche; o.g., orifice génital. o.g.; T.N., tronc nerveux latéral.
Un premier type de broyats est obtenu en hachant finement au scalpel une partie du corps de la planaire. On obtient des broyats de tête en prélevant la région antérieure jusqu’à la hauteur des ovaires, des broyats de la région pharyngienne en prélevant la région médiane du corps; et des broyats de la région caudale en prélevant la partie du corps située en arrière de l’orifice génital (Fig. 2).
Les différentes régions du corps de Polycelis nigra utilisées pour la confection des broyats: la tête avec les yeux, O; la région pharyngienne avec le pharynx, Ph. et la bouche, o.b.; la région caudale avec l’orifice génital, o.g.; T.N., tronc nerveux latéral.
Des expériences ont été faites avec des broyats de Polycelis nigra, Dugesia lugubris, D. gonocephala, et Dendrocoelum lacteum.
Le broyat normal est fait à partir de 10 à 15 tronçons ainsi définis. Il est mis en suspension dans 10 c.c. d’eau contenant 4 Polycelis en expérience. Des broyats de 5 ou de 20 parties de planaires ont aussi été étudiés. Dans certains cas ces broyats ont été traités par la chaleur. Le broyat en suspension dans l’eau est chauffé à 60°, 80°, ou 100° pendant 2 ou 30 minutes. D’autres broyats ont été traités par l’alcool à 70° ou 95°. Le broyat est mis dans quelques c.c. d’alcool. Puis le liquide est évaporé à l’air et le dépôt est mis en suspension dans l’eau d’élevage des Polycelis nigra.
Les constituants solubles dans l’eau peuvent être isolés grâce à la méthode des broyats au sable. Quinze parties de planaires sont broyées pendant quelques minutes dans un mortier en présence de sable pour analyse et 10 c.c. d’eau. Puis le broyat est conservé à la glacière à 2° pendant 5 heures. Ensuite on le centrifuge à 10 000 tours/minute pendant 20 minutes. Le liquide surnageant limpide est recueilli et utilisé comme milieu d’élevage des Polycelis en expérience.
Les Polycelis nigra témoins sont opérés comme les autres planaires (excision du cerveau et des yeux latéraux de gauche) mais on les élève dans l’eau ordinaire sans addition de broyat.
Tous les individus ayant régénéré des yeux ont été fixés au Zenker. Les coupes de 5 μ d’épaisseur ont été colorées au Mallory. On contrôle ainsi la présence ou l’absence du cerveau chez les planaires opérées.
L’ACTIVITé INDUCTRICE DES BROYATS DE TêTES
(A) Mise en évidence de l’organisine dans les broyats de têtes de Polycelis
Si la régénération des yeux de Polycelis nigra se fait par voie hormonale, sous l’influence d’une organisine, l’inducteur doit conserver son activité, même si les cellules du tissu sont tuées. Les expériences d’irradiation aux rayons X de la région antérieure de P. nigra avaient déjà montré que la régénération des yeux était possible même si la plupart des cellules nerveuses étaient en dégénérescence.
On peut obtenir un tissu fortement lésé en fabriquant un broyat haché: tout d’abord j’ai élevé des P. nigra en présence de broyats de têtes hachées. Les résultats expérimentaux sont résumés dans le Tableau 1.
La régénération des yeux de P. nigra en présence des broyats de têtes hachées est donc normale puisqu’un seul individu sur 29 n’était pas oculé le 9ème jour de l’expérience. Sur les 28 individus oculés, une planaire avait régénéré un cerveau long de 100 μ, capable d’induire la régénération des yeux ainsi qu’il résulte de mes travaux antérieurs (Lender, 1952). Six individus possédaient du tissu nerveux sur une longueur de 20 à 50 μ. Mais des expériences antérieures avaient montré que cette masse cérébrale était trop petite pour provoquer la régénération des yeux. Donc dans 27 cas l’apparition des ocelles est due à la présence des broyats de têtes. Ceux-ci contiennent l’organisine de la régénération des yeux. Cette substance doit diffuser dans l’eau d’élevage, car normalement les broyats ne servent pas de nourriture aux planaires.
Nous avons donc la preuve que l’intégrité du tissu inducteur (le cerveau) n’est pas nécessaire à la régénération des yeux, qui est induite à distance par l’intermédiaire de l’organisine.
(B) La Diffusion de l’organisme des broyats de têtes
Si l’organisine diffuse dans l’eau il doit être possible de séparer la substance active des tissus broyés.
(1) Broyats enrobés dans la gélose
Les Polycelis nigra opérées sont élevées dans l’eau sur une couche de gélose contenant un broyat de têtes hachées. La couche de gélose et l’eau d’élevage sont renouvelées tous les deux jours au moment de l’excision du blastème de régénération du cerveau. Une partie des planaires témoins est élevée sur une couche de gélose sans broyat incorporé, l’autre partie est élevée en l’absence de gélose. Les résultats numériques sont résumés dans le Tableau 2.
L’élevage des P. nigra sur fond de gélose pure n’influence pas la régénération des yeux. C’est le cerveau régénéré qui est la cause de l’apparition des ocelles chez les 3 planaires. Au contraire l’incorporation d’un broyat de têtes à la gélose a provoqué la régénération des yeux chez la plupart des individus. Les quantités de tissu nerveux régénéré sont très minimes (20 et 25 μ). L’organisine doit donc diffuser dans l’eau à travers une couche de gélose.
(2) Broyats au sable centrifugés
On peut encore extraire l’organisine des broyats de la manière suivante. Un broyat au sable est centrifugé. Le liquide surnageant sert de milieu d’élevage pour les planaires en expérience. Les résultats obtenus sont résumés dans le Tableau 3.
Régénération des yeux sous l’influence de l’organisine obtenue par centrifugation d’un broyat de têtes

Si on compare les Tableaux 1 et 3 on constate que le surnageant de la centrifugation est aussi actif que le broyat haché. L’organisine a passé en totalité dans l’eau. L’induction de la régénération des yeux se produit en l’absence de toute cellule provenant de l’organisateur. L’organisine est donc une substance chimique. Elle est soluble dans l’eau ou tout au moins diffuse très facilement en milieu aqueux.
(C) Conditions de l’activité de l’organisine des broyats de tête
Dans les expériences précédentes, les planaires étaient en contact avec l’organisine pendant toute la durée de la régénération des yeux. Comment se déroule alors la régénération des yeux si l’organisine n’est présente que pendant un laps de temps plus court, ou si on fait varier la concentration de la substance inductrice?
(1) Étude de l’activité inductrice des broyats en fonction du temps de contact
(a) Les planaires sont en présence des broyats pendant un jour sur deux
Les planaires dont on veut étudier la régénération sont en contact avec les broyats un jour sur deux. Dans une expérience les broyats de têtes hachées sont ajoutés à l’eau d’élevage au moment de l’excision du cerveau ou de son blastème de régénération, c’est-à-dire les 1er, 3ème, et 5ème jours de l’expérience. On les laisse en contact pendant 24 heures. Dans une autre expérience les broyats ne sont ajoutés que 24 heures après l’excision du cerveau ou du blastème de régénération, c’est-à-dire les 2ème, 4ème, et 6ème jours. Les résultats numériques, résumés dans le Tableau 4, montrent que dans les deux cas la régénération des yeux est normale. Les chiffres sont voisins de ceux consignés dans le Tableau 1.
Dans ces expériences on peut constater que la proportion de planaires ayant régénéré du tissu nerveux est plus importante. L’influence de l’organisine sur la régénération des yeux n’a donc pu être mise en évidence avec certitude que chez un nombre un peu plus faible de planaires (16 sur 22 et 18 sur 21).
Ces résultats font aussi ressortir la grande perméabilité des planaires à l’or-ganisine. Si on ajoute le broyat au moment de l’excision du cerveau ou de son blastème de régénération, l’organisine doit sûrement pénétrer dans la planaire par la blessure. Si on ajoute les broyats le lendemain de l’excision, l’organisine ne peut pas pénétrer par la blessure, déjà cicatrisée dans la majorité des cas. Elle doit arriver dans les tissus de l’animal, soit par la bouche, soit par la région cicatrisée de la blessure.
(b) Les planaires sont en contact avec les broyats pendant 4 ou 2 jours
La présence de l’organisine n’est pas nécessaire pendant toute la durée de la régénération des yeux. On peut alors chercher à déterminer le moment où sa présence est indispensable.
Les Polycelis nigra sont élevées en présence de broyats de têtes hachées. Dans un premier type d’expériences les planaires sont en contact avec les broyats pendant les 4 jours qui suivent l’excision des yeux. Le broyat est ajouté le 1er jour, renouvelé le 3ème jour et éliminé le 5ème jour. Dans un autre type d’expériences les planaires sont en contact avec les broyats pendant 2 jours seulement, soit le 1er et le 2ème jour, soit le 3ème et le 4ème jour après l’excision des yeux. Les résultats numériques sont résumés dans le Tableau 5.
Régénération des yeux de Polycelis. Les planaires sont en contact avec les broyats pendant 4 ou 2 jours

On constate que la régénération des yeux est normale si l’organisine est présente pendant les quatre premiers jours de l’expérience. Mais le nombre de planaires, chez lesquelles on constate la régénération des yeux, est plus faible si l’organisine n’est présente que pendant deux jours. Dans ce cas, les meilleurs résultats sont obtenus si on fait agir les broyats entre le 3ème et le 4ème jour.
Donc l’organisine exerce son activité inductrice sur les néoblastes entre le 1er et le 4ème jour de la régénération des yeux, avec un maximum d’activité vers le 3ème et le 4ème jour. Sans doute à ce moment la majorité des cellules de régénération est en place dans le bord oculé et est capable de réagir à l’action inductrice.
Nous comprenons aussi pourquoi le délai de régénération des yeux est le même pour les planaires dont le cerveau est laissé en place et pour les planaires dont on a excisé le cerveau en même temps que les yeux. Dans ce dernier cas le cerveau se régénère vers le 3ème ou 4ème jour et peut alors induire la différenciation des ocelles.
(2) Influence de la concentration de l’organisme
On peut tenter de définir la concentration d’organisine efficace en fonction du nombre de têtes broyées en suspension dans 10 c.c. d’eau. Dans les expériences précédentes l’activité inductrice de l’organisine a été contrôlée en élevant 4 planaires en présence d’un broyat de 10 à 15 têtes dans 10 c.c. d’eau. La concentration de l’organisine n’a donc pas varié. Comment se déroule la régénération des yeux si on fait des élevages en présence de broyats plus concentrés ou plus dilués?
Dans ces expériences on utilise le surnageant de la centrifugation de broyats au sable. Les broyats sont faits à partir de 5 têtes ou de 20 têtes. Les résultats numériques sont indiqués dans le Tableau 6.
Ce tableau fait ressortir nettement que la concentration des broyats, c’est-à-dire la concentration de l’organisine dans l’eau d’élevage, influence la régénération des yeux de Polycelis nigra.
Comme le montre le Tableau 3 on se rapproche des conditions normales de la régénération en extrayant l’organisine de broyats faits à partir de 10 à 15 têtes pour un élevage de 4 planaires dans 10 c.c. d’eau. Presque tous les individus régénèrent alors de l à 3 yeux entre le 7ème et le 9ème jour. Si on diminue la concentration de l’organisine en n’utilisant que des broyats de 5 têtes, un quart seulement des planaires régénère des yeux dans le même délai. Si au contraire la concentration de l’organisine est plus forte, la régénération des yeux débute plus tôt. Avec des broyats de 20 têtes, elle est en avance de 48 heures chez 50 pour cent des individus; et le 7ème jour la régénération des yeux a débuté chez tous les individus. Mais nous constatons aussi que seule la vitesse de régénération est influencée et non le nombre d’yeux régénérés puisque le début de la régénération des yeux est toujours marqué par l’apparition de 1 ou 2 ocelles. Les travaux sur la régénération chez les planaires avaient montré que la différenciation des ocelles était précédée par une phase de migration des néoblastes vers le bord excisé; en présence d’une concentration élevée d’organisine la différenciation des yeux se fait sans doute plus rapidement. Mais on ne peut exclure l’hypothèse que l’organisine pourrait aussi favoriser la migration des néoblastes.
(D) Influence de l’alcool et de la chaleur sur l’organisine
Nous savons qu’une lésion des cellules ne supprime pas le pouvoir inducteur dans un tissu contenant normalement l’organisine (Lender, 1951). En tuant toutes les cellules de l’organisateur, par l’alcool ou la chaleur par exemple, on peut contrôler s’il y a persistance du pouvoir inducteur. On voit aussi comment se comporte l’organisine vis-à-vis de ces agents.
(1) Action de l’alcool
L’action de l’alcool à 70° a été étudiée sur des broyats de 10 à 14 têtes hachées. Le Tableau 7 fait apparaître que le pouvoir inducteur subsiste après traitement des broyats par l’alcool. Le pourcentage d’individus qui régénèrent les yeux est plus faible qu’avec un broyat non traité (voir le Tableau 1). On peut penser que l’alcool exerce sur l’organisine une faible action dégradante. Mais en tout cas après l’action de l’alcool et la dessiccation l’activité de l’organisine est encore très grande. Ce résultat est analogue à celui qui fut obtenu par Spemann, Fischer, & Wehmeier (1933) dans le traitement de l’inducteur du développement des Batraciens.
(2) Action de la chaleur
L’influence de la chaleur sur l’organisine a été étudiée sur des broyats de 10 à 14 têtes hachées, chauffés pendant 2 minutes à 60°, 80°, et 100° ou pendant 30 minutes à 100°.
Le Tableau 8 montre que l’activité inductrice des broyats diminue si on soumet les tissus à des températures de plus en plus élevées. Le pouvoir inducteur des broyats chauffés à 60° est presque intact (comparaison avec le Tableau 1). Au fur et à mesure qu’on soumet les broyats à des températures plus élevées (80° et 100°) le pouvoir inducteur devient de plus en plus faible sans disparaître complètement. Le tiers des planaires régénère encore les yeux après un chauffage à 100° pendant 2 minutes. Si l’on veut rendre l’organisine inactive, il faut faire bouillir les broyats dans l’eau pendant 30 minutes environ.
La substance inductrice présente donc une très nette thermolabilité aux températures supérieures à 80°.
(E) La non spécificité zoologique de l’organisine
Des expériences de greffes avaient montré que l’action inductrice du cerveau n’était pas spécifique. Le cerveau du Dugesia lugubris pouvait induire la régénération des yeux dans un greffon de bord oculé de Polycelis nigra. Mais ces expériences sont délicates à réaliser; le tissu greffé ne reste que rarement en contact avec l’hôte; la migration des néoblastes entre le porte-greffe et le greffon n’a pas lieu si on s’adresse à 2 espèces différentes de planaires. J’ai repris ces expériences en élevant les Polycelis en présence de broyats de têtes hachées de Dugesia lugubris, D. gonocephala, et Dendrocoelum lacteum.
Le Tableau 9 montre que la régénération des yeux se produit chez un nombre plus ou moins grand de Polycelis sous l’influence des broyats hétérogènes. Les taux de régénération sont plus faibles que dans les expériences avec des broyats de Polycelis. Les meilleurs résultats ont été obtenus avec les broyats de Dugesia lugubris. Les broyats de Dendrocoelum lacteum n’ont qu’une activité inductrice très réduite. Mais ces expériences confirment les résultats antérieurs. Les tissus d’autres espèces de planaires contiennent aussi de l’organisine qui est donc une substance chimique dépourvue de spécificité zoologique.
L’ACTIVIT É INDUCTRICE DES BROYATS DE R ÉGIONS PHARYNGIENNES ET CAUDALES
Les expériences de greffes de bord oculé avaient montré que l’activité inductrice du cerveau n’était décelable que dans la région antérieure du corps. Un greffon de bord oculé transplanté près du cerveau régénérait les yeux. Sur un greffon transplanté dans la région pharyngienne ou la région caudale les ocelles ne se différenciaient pas. On pouvait donc admettre que l’organisine n’était présente que dans la région antérieure du corps. Les expériences avec les broyats ont confirmé l’activité inductrice de la partie antérieure du corps. Mais la méthode des broyats permet aussi de contrôler le degré d’activité inductrice des régions pharyngiennes et caudales.
(A) Broyats de régions pharyngiennes
Les broyats sont faits à partir de 15 régions pharyngiennes hachées.
Le Tableau 10 montre qu’en présence de broyats de régions pharyngiennes hachées, la régénération des yeux est très faible. Mais les planaires gardent leur aptitude à régénérer les yeux. Si le blastème de régénération du cerveau n’est plus excisé les ocelles se différencient dans un délai de 7 à 8 jours.
(B) Broyats de régions caudales
(1) Broyats inactifs de régions caudales
Les broyats sont faits à partir de 15 régions caudales hachées de Polycelis nigra ou Dugesia gonocephala.
Le Tableau 11 montre que les broyats de régions caudales hachées sont peu actifs. Dans 1 /10 des cas seulement, les yeux se sont différenciés sous l’influence de substances inductrices contenues dans les broyats. L’organisine semble exister dans tout le corps de la planaire. Mais sa concentration décroîtrait si on s’éloigne de la région cérébrale. Nous serions alors en présence d’un gradient de concentration de l’organisine.
(2) Broyats activés de régions caudales
Les expériences sur le développement de l’œuf d’amphibien ont montré que des tissus normalement dépourvus du pouvoir organisateur pouvaient être activés par des traitements appropriés. C’est pour cela que j’ai essayé d’éveiller le pouvoir inducteur dans les broyats de queues en les traitant par la chaleur, l’alcool ou en écrasant les tissus avec du sable.
(a) Broyats traités par la chaleur
J’ai étudié la régénération de Polycelis nigra, élevées en présence de broyats de queues hachées chauffés à 60° pendant 2 minutes. En même temps j’ai élevé des planaires en présence de broyats de queues non chauffés et des planaires en l’absence de broyats. Le Tableau 12 résume les résultats numériques.
Nous constatons que les broyats de queues hachées chauffés à 60° sont beaucoup plus actifs que les broyats non traités par la chaleur. Plus de la moitié des planaires régénère les yeux en présence de broyats chauffés. La chaleur a donc éveillé le pouvoir inducteur dans la région caudale. Cependant l’efficacité des broyats de régions caudales chauffés à 60° est plus faible que celle des broyats de têtes traités de la même manière (Tableau 8, première ligne).
Que devient le pouvoir inducteur si on chauffe plus fortement ou plus longtemps les broyats de queues? Les broyats de queues hachées sont chauffés pendant 2 minutes à 80° ou 100° et pendant 30 minutes à 100° de la même manière que les broyats de têtes.
Le Tableau 13 montre que le pouvoir inducteur des broyats de queues diminue régulièrement après chauffage de 60° à 100°. Pour obtenir une disparition presque totale de l’organisine, il faut chauffer les broyats vers 100° pendant 30 minutes. L’organisine des broyats de queues se comporte à la chaleur comme l’organisine des broyats de têtes (voir Tableau 8). Il semble donc que dans les deux cas nous soyons en présence de la même substance.
Pourquoi l’activité inductrice apparaît-elle dans les broyats de queues après l’action de la chaleur?
Deux hypothèses se présentent à l’esprit: la queue de la planaire contiendrait une substance inactive qui, sous l’influence de la chaleur, se transformerait en une organisine capable de provoquer la différenciation des ocelles. Mais on pourrait aussi admettre que l’organisine existe normalement dans les cellules de la queue sous forme de réserve immobilisée. La chaleur jouerait alors le rôle d’un agent capable de provoquer la libération de la substance. L’une ou l’autre hypothèse pourrait fournir l’explication des résultats précédents.
(b) Broyats traités par l’alcool
Dans les broyats de queues peut-on mettre en évidence l’organisine après traitement par d’autres agents que la chaleur, par exemple l’alcool?
Les broyats, obtenus en hachant les queues de planaires, sont traités par l’alcool à 70° ou 95°. Les planaires, dont on veut vérifier la régénération, sont élevées en présence de ces broyats.
Le Tableau 14 montre que, sous l’influence de l’alcool, les broyats de queues manifestent aussi leur pouvoir inducteur bien que le nombre d’individus régénérant les yeux soit plus faible qu’en présence des broyats de queues chauffés à 60°. L’alcool exerce donc sur ces broyats la même influence que la chaleur.
Il est peu vraisemblable qu’une substance inactive devienne active sous l’influence d’agents aussi différents que la chaleur et l’alcool. Il est plus simple d’admettre que les deux traitements provoquent la libération d’une substance déjà présente. Les expériences avec des broyats de queues centrifugés confirment cette hypothèse.
(c) Broyats au sable centrifugés
Les broyats au sable de 15 queues sont centrifugés comme les broyats de têtes. Les planaires en expérience sont élevées en présence du liquide surnageant.
Le Tableau 15 montre que le surnageant de queues broyées au sable possède aussi une activité inductrice notable. Cette activité est comparable à celle d’un broyat de queues traité par la chaleur à 60° (voir le Tableau 12).
On peut donc éveiller l’activité inductrice des yeux dans les broyats de queues de Polycelis nigra en faisant agir soit la chaleur modérée, soit l’alcool, soit le broyage au sable. Mais qu’y a-t-il de commun entre ces trois types d’expériences? Dans les 3 cas les cellules sont détruites. La perméabilité sélective de la membrane cellulaire disparaît et les substances contenues dans la cellule peuvent diffuser librement à l’extérieur. Il semble que la substance inductrice existe dans la queue, soit sous la forme masquée, soit sous la forme active. Normalement l’organisine ne diffuserait pas dans la région caudale. La substance organisatrice, présente dans la région caudale, se comporte dans les expériences comme l’organisine extraite de la tête de la planaire. Il semble donc, dans les deux cas, qu’on soit en présence d’une même substance.
On peut admettre que dans la planaire Polycelis nigra en régénération, l’organisine émise par le cerveau diffuse librement dans la région antérieure, c’est-à-dire dans la zone oculée, mais reste bloquée dans les cellules du reste du corps. Les broyats de 15 queues traités par la chaleur ou l’alcool sont moins actifs que des broyats de 15 têtes. On peut penser que la concentration de l’organisine dans les broyats de queues doit être plus faible que dans les broyats de têtes. L’étude de l’influence de la concentration des broyats de queues sur la régénération des yeux va le confirmer.
(3) Influence de la concentration des broyats de queues
On broie au sable les régions caudales de Polycelis et on centrifuge le broyat. Les planaires dont on étudie la régénération sont élevées dans le liquide surnageant. Pour faire les broyats on utilise 5 ou 20 queues.
Le Tableau 16 met en évidence que le pourcentage de planaires qui régénèrent les yeux est d’autant plus élevé que les broyats sont plus concentrés.
La comparaison entre les résultats expérimentaux des Tableaux 6 et 16 montre que le surnageant des broyats de têtes est plus actif que le surnageant des broyats de queues. Une tête de P. nigra doit contenir beaucoup plus d’organisine qu’une région caudale.
La différence d’activité, mise en évidence entre les deux types de broyats, est donc due non seulement à une immobilisation de l’organisine dans les cellules de la queue, mais aussi à une différence appréciable de concentration de la substance dans les deux parties du corps.
DISCUSSION DES RÉSULTATS ET CONCLUSION
(A) L’Organisine de la régénération des yeux de Polycelis est une substance chimique
De l’ensemble de ces expériences se dégage la conclusion que l’organisine de la régénération des yeux de Polycelis nigra est une substance chimique. L’organisateur conserve son pouvoir inducteur même après la lésion ou la mort du tissu. Celui-ci peut être tué par l’alcool ou un chauffage modéré; l’induction des yeux se fait normalement. Elle n’est donc pas liée à l’activité vitale des cellules.
L’organisine de la régénération des yeux est diffusible dans l’eau. Grâce à cette propriété on peut facilement l’extraire des broyats au sable.
La substance possède une certaine thermolabilité puisqu’un traitement à 100° pendant 30 minutes fait presque disparaître le pouvoir inducteur.
Elle ne possède pas de spécificité zoologique puisque des broyats de têtes d’autres planaires induisent aussi la régénération des yeux de P. nigra.
L’activité des solutions d’organisine dépend de leur concentration. Jusqu’à présent la détermination de cette concentration est encore empirique. Elle est exprimée en nombre de têtes de planaires broyées dans 10 c.c. d’eau. Pour obtenir, en présence de broyats, une régénération des yeux comparable à la régénération sous l’influence du cerveau in situ, il faut utiliser une solution contenant le broyat de 10 à 15 têtes dans 10 c.c. Si la concentration est plus faible le nombre d’individus régénérant les yeux est plus faible. Si la concentration est plus forte la régénération des yeux est accélérée de 24 à 48 heures. L’organisine des solutions favorise peut-être la mise en place des cellules de régénération, mais elle induit sûrement la différenciation des néoblastes en cellules visuelles. Car la substance agit le plus efficacement vers les 3ème et 4ème jours après l’excision des ocelles, quand les néoblastes sont déjà en place dans le blastème de régénération.
(B) Répartition de l’organisine dans le corps de la planaire
Pendant la régénération normale des yeux, l’organisine est produite par le cerveau. En effet l’excision du cerveau de 420 témoins a montré que la régénération des yeux ne se produit pas si on empêche la différenciation de la masse cérébrale.
L’organisine diffuse librement dans la région antérieure du corps, c’est-à-dire dans la région normalement oculée. Le reste du corps de la planaire contient aussi une substance organisatrice. Mais celle-ci ne se manifeste pas tant que les cellules ont gardé leur intégrité. La substance est bloquée dans les cellules. Si on hache les régions postérieures, l’activité inductrice ne se manifeste pas. Mais si on tue les cellules, par exemple en chauffant les broyats à 80°, en broyant les cellules avec du sable, ou en faisant agir l’alcool à 70°, la substance inductrice est libérée.
La substance inductrice des yeux mise en évidence dans les broyats de queues semble être la même que celle qui est émise par le cerveau. Car les deux substances se comportent de la même manière dans les différentes expériences: action identique de la chaleur, de l’alcool, diffusion dans l’eau. Nous pouvons donc admettre qu’il n’y a qu’une organisine présente dans tout le corps de la planaire.
La différence d’efficacité des broyats de têtes et des broyats de queues n’est pas seulement due à la différence de mobilité de l’organisine mais aussi à une différence de concentration. La concentration de l’organisine dans les broyats de queues est plus faible que dans les broyats de têtes. Avec un broyat au sable de 20 queues, le nombre d’individus qui régénèrent les yeux est voisin du nombre qu’on obtient avec un broyat au sable de 5 têtes.
Il existe donc un gradient de concentration de l’organisine de la régénération des yeux, gradient décroissant de la tête vers la queue (Lender, 1954), qui se superpose au gradient métabolique de Child.
(C) Comparaison de l’organisine et de l’inducteur du développement des batraciens
Nous savons maintenant que la régénération des yeux de Polycelis nigra est induite par une substance chimique, une organisine. Or certains auteurs pensent que des inductions par voie chimique interviendraient dans le développement embryonnaire des batraciens. La comparaison des deux processus met en évidence de nombreuses analogies.
Dans les deux cas l’inducteur n’a pas de spécificité zoologique; il est insensible à l’alcool, à la chaleur (Bautzmann, 1932; Holtfreter, 1932, 1933, 1934; Spemann, 1932). Mais l’inducteur du développement des batraciens semble être moins sensible à la chaleur que l’organisine de la régénération des yeux. Cependant, dans les deux cas, le pouvoir inducteur diminue si on chauffe l’organisateur.
Récemment Niu & Twitty (1953) ont montré qu’un liquide dans lequel avaient séjourné des expiants mésodermiques de jeunes gastrula, provoquait une différenciation histologique de fragments d’ectoderme. Dans ce cas, comme dans la régénération des yeux de Polycelis nigra, l’induction se produit sans qu’il y ait contact physique entre le réacteur et l’inducteur. L’organisine a diffusé dans l’eau.
Enfin un dernier point de comparaison est l’éveil de l’activité inductrice dans un tissu normalement non inducteur. Si on tue par dessiccation ou chauffage un tissu comme l’entoderme ou l’épiderme présomptif de la gastrula de triton (Holtfreter, 1932,1933,1934) ces tissus deviennent inducteurs. Mais un non inducteur ainsi activé ne donne pas un rendement aussi élevé que l’inducteur normal. Or les expériences sur la régénération des yeux mettent en évidence les mêmes faits. La région caudale tuée par l’alcool, la chaleur ou le broyage au sable, devient inductrice. Mais ce pouvoir inducteur est, dans la majorité des cas, plus faible que celui de l’organisine des broyats de têtes.
Pour expliquer l’apparition du pouvoir inducteur dans les tissus activés de larves de batraciens, Holtfreter a pensé que les tissus auraient perdu leur perméabilité sélective, ce qui permettrait la diffusion de la substance inductrice. Toivonen (1940) a repris cette hypothèse en l’appliquant aux inducteurs hétérogènes activés. Or dans la régénération des yeux de P. nigra cette hypothèse semble bien se confirmer. Si on tue, par la chaleur ou l’alcool, les cellules d’un non inducteur, comme la queue, le tissu est activé et induit la régénération des yeux. Mais on obtient le même résultat si on fait simplement un broyage soigné au sable. Dans ce cas les cellules sont déchirées par les grains de sable et l’organi-sine peut sortir de la cellule. Il semble donc que le pouvoir inducteur apparaît dans certains tissus si on détruit la perméabilité sélective des cellules.
RÉSUMÉ
Dans ce travail j’ai étudié la régénération des yeux de la planaire Polycelis nigra (Ehrbg.) en l’absence du cerveau. L’apparition des ocelles a été observée si on élève les planaires en présence de broyats de têtes hachées, de broyats de têtes enrobées dans la gélose ou en présence du liquide surnageant obtenu par centrifugation de têtes broyées au sable. L’induction se fait donc grâce à une substance chimique, une organisine.
La régénération des yeux en l’absence du cerveau est possible si l’organisine est présente pendant un jour sur deux ou si elle n’agit que pendant deux jours. Les meilleurs résultats sont obtenus si on fait agir la substance inductrice entre le 3ème et le 4ème jour après l’excision des ocelles.
La concentration de l’organisine joue un rôle dans la différenciation des ocelles. L’apparition des yeux est favorisée par l’augmentation de la concentration de l’organisine dans l’eau d’élevage.
Le traitement par l’alcool ne rend pas l’organisine inactive. Le traitement par la chaleur à 60° ne fait pas disparaître le pouvoir inducteur des broyats. Ceux-ci deviennent moins actifs si on élève la température. Une ébullition pendant 30 minutes rend l’organisine presque inactive.
L’organisine ne présente pas de spécificité zoologique. On peut la mettre en évidence dans la région cérébrale de Dugesia lugubris, D. gonocephala et Dendrocoelum lacteum.
Les broyats de régions pharyngiennes ou caudales hachées ne provoquent pas la régénération des yeux. Mais les broyats de queues peuvent être activés par traitement à 60° pendant 2 minutes. Si on chauffe plus fortement, le pouvoir inducteur diminue comme pour les broyats de têtes.
Les broyats de queues tuées par l’alcool sont aussi activés. De même le liquide surnageant de queues broyées au sable contient l’organisine.
Les broyats de queues sont d’autant plus actifs qu’ils ont été préparés à partir d’un plus grand nombre de régions caudales. Mais les broyats de queues contiennent moins d’organisine que les broyats de têtes.
La régénération des yeux de Polycelis nigra est donc induite par une substance chimique, une organisine, présente dans tout le corps de la planaire. Dans la région antérieure sa concentration est plus forte que dans la région postérieure où elle est en plus immobilisée dans les cellules. Ces résultats sont à rapprocher de ceux qui sont obtenus dans l’étude du développement embryonnaire des batraciens.