ABSTRACT
Anteroposterior inversion of lateral mesoblast of early toad neurula is followed by differentiation of diverse urogenital blastema, according to the transplant position before the graft. Anteroposterior polarity of lateral mesoderm is thus perfectly determined in young neurula. On the contrary, dorsoventral inversion of lateral mesoblast leads to mesodermic blastema formation according to the transplant position after the graft. Particularly, the dorsal region of the lateral plates displaced to ventral position does not form blastema. On the other hand, the ventral region which shows a dorsal position after the graft develops and produces a typical blastema. Thus, in the young neurula, the dorsoventral polarity is not yet determined in the lateral plate of the mesoblast. Such a result shows also that the ventral and posterior regions of the lateral mesoblast are competent to form blastema. Moreover, factors from dorsal origin and external to lateral mesoblast take part in urogenital organ anlagen formation.
INTRODUCTION
Certaines ébauches de l’appareil uro-génital des Amphibiens Anoures sont formées par la prolifération cellulaire de la région dorsale du mésoblaste latéral. Au stade du bourgeon caudal âgé, deux foyers mitogénétiques peuvent être distingués au niveau de cette région dorsale: le premier, qui occupe une situation latéro-dorsale par rapport à l’uretère primaire, est à l’origine du blastème mésonéphrogène; le deuxième, situé au sommet des lames latérales, fournira les blastèmes interrénal et médullaire (Gipouloux & Hakim, 1976). Au cours de la formation de ces derniers, les régions dorsales des deux lames latérales convergent vers le plan sagittal et leur accolement détermine la situation impaire des blastèmes dont les cellules sont alors confondues à la racine du mésentère dorsal. Plus tardivement intervient la ségrégation des blastèmes médullaire et interrénal, par suite de l’émigration des cellules du premier dans les crêtes génitales.
Récemment, l’un de nous (Gipouloux, 1975) a montré que les proliférations cellulaires du mésoblaste latéral sont inhibées quand l’embryon est privé de son endoblaste; celui-ci doit donc jouer un rôle stimulant dans la formation des blastèmes uro-génitaux. Dès lors, nous avons cherché à éprouver l’état de détermination de la région dorsale du mésoblaste latéral et la capacité de celle-ci à fournir les prestations uro-génitales. Au stade neurula, cette détermination s’étend-elle à tout le mésoblaste latéral ou est-elle limitée à sa région dorsale ? Cette détermination est-elle fonction d’un état intrinsèque ou est-elle liée à l’influence éventuelle de facteurs régionaux extérieurs au mésoderme latéral lui-même?
Des expériences d’inversion du mésoblaste latéral nous ont permis de répondre à ces questions.
MATERIEL ET TECHNIQUE
De jeunes neurulas de Crapaud commun (Bufo bufo L.), choisies au stade II9 (Cambar & Gipouloux, 1956), nous ont servi comme matériel d’expériences.
La technique utilisée consiste en des opérations de transplantation unilatérale de l’ecto-mésoderme du flanc (homogreffe). Dans une première série d’expériences (25 opérations) le transplant subit une inversion de son axe antéropostérieur (rotation de 180°) avant d’être implanté sur l’embryon porte-greffe (Fig. 1A). Dans la deuxième série expérimentale (22 opérations) c’est l’axe de polarité dorso-ventral qui est inversé (Fig. 1 B).
Schéma de la technique de transplantation du mésoblaste latéral chez la neurula de Bufo bufo (stade II9). (A) Inversion de la polarité antéro-postérieure du greffon; (B) inversion de la polarité dorso-ventrale du greffon, (a) embryon donneur; (b) embryon porte-greffe. A, antérieur; D, dorsal; P, postérieur; V, ventral.
Schéma de la technique de transplantation du mésoblaste latéral chez la neurula de Bufo bufo (stade II9). (A) Inversion de la polarité antéro-postérieure du greffon; (B) inversion de la polarité dorso-ventrale du greffon, (a) embryon donneur; (b) embryon porte-greffe. A, antérieur; D, dorsal; P, postérieur; V, ventral.
Reconstruction graphique de l’appareil uro-génital de deux larves ayant subi: (A) l’inversion antéro-postérieure du mésoblaste latéral embryonnaire; (B) l’inversion dorso-ventrale de ce même territoire. BLMI, blastèmes mésonéphrogène et interrénal; CO, côté opéré; CT, côté témoin; G, gonade: GF, région fertile de la gonade; GL, glomus; GS, région stérile de la gonade; I, tissu interrénal; M, mésonéphros; P, pronéphros; UP, uretère primaire.
Reconstruction graphique de l’appareil uro-génital de deux larves ayant subi: (A) l’inversion antéro-postérieure du mésoblaste latéral embryonnaire; (B) l’inversion dorso-ventrale de ce même territoire. BLMI, blastèmes mésonéphrogène et interrénal; CO, côté opéré; CT, côté témoin; G, gonade: GF, région fertile de la gonade; GL, glomus; GS, région stérile de la gonade; I, tissu interrénal; M, mésonéphros; P, pronéphros; UP, uretère primaire.
Ces expériences ont été effectuées selon le modèle de celles pratiquées par Harrison (1921) sur l’ébauche de membre des Urodèles. D’autres auteurs ont déjà pratiqué des inversions soit de la région dorsale du mésoderme latéral (Ghirardelli, 1962), soit de la totalité de celui-ci et de la partie ventrale des somites (Sabbadin, 1959). Toutefois, ces expériences ont été effectuées au stade du bourgeon caudal, stade auquel les différentes ébauches de l’appareil urogénital sont déjà formées ou en cours d’édification. L’originalité de nos opérations réside dans le fait qu’elles sont pratiquées à un stade plus précoce, sur la jeune neurula.
Les résultats sont examinés au stade IV 1 alors que les principales ébauches de l’appareil uro-génital sont en cours de différenciation.
RESULTATS
(A) Résultats de la première série d’expériences: inversion antéro-postérieure du mésoblaste latéral
Chez 65 % des larves opérées, les expériences d’inversion de la polarité antéro-postérieure du mésoblaste latéral n’empêchent nullement l’édification de l’appareil uro-génital du côté opéré. Toutefois, l’étude comparée de celui-ci et de l’appareil uro-génital du côté témoin montre dans le premier une inversion de la polarité antéro-postérieure des ébauches mésonéphrogène et génitale.
(1) Résultats concernant l’appareil excréteur
L’uretère est toujours présent, sa structure et sa situation sont parfois légèrement différentes d’un côté à l’autre de la larve. Le pronéphros étant souvent écourté du côté opéré, l’uretère primaire, situé dans son prolongement, apparaît à un niveau antérieur à celui de l’uretère témoin; sa lumière est alors sensiblement rétrécie, mais au-delà de ce niveau, les coupes transversales montrent un conduit régulier dont la lumière urétérale est bien tracée, ovalaire et constante (Fig. 3).
Coupe transversale au niveau antérieur du mésonéphros et de la gonade (côté opéré) d’une larve ayant subi l’inversion antéro-postérieure du mésoblaste latéral embryonnaire (Bufo bufo, stade IV J. Noter les differences dans l’état du mésonéphros et des gonades. BLIR, blastème interrénal; CG, crête génitale; CO, corde dorsale; GLOM, glomérule; GOF, gonade fertile; M, mésonéphros; SO, somites; UP, uretère primaire.
Coupe transversale au niveau antérieur du mésonéphros et de la gonade (côté opéré) d’une larve ayant subi l’inversion antéro-postérieure du mésoblaste latéral embryonnaire (Bufo bufo, stade IV J. Noter les differences dans l’état du mésonéphros et des gonades. BLIR, blastème interrénal; CG, crête génitale; CO, corde dorsale; GLOM, glomérule; GOF, gonade fertile; M, mésonéphros; SO, somites; UP, uretère primaire.
L’examen de la Fig. 2 A indique que, du côté opéré, le mésonéphros dépasse en direction antérieure la limite céphalique du mésonéphros du côté témoin, sur une longeur moyenne d’environ 400 μm. En outre, du côté opéré, la région antérieure du mésonéphros édifié est la plus hautement différenciée (Fig. 3) et présente des tubules néphrétiques en grand nombre, de structure généralement secondaire, accompagnés de plusieurs glomérules et néphrostomes. Du côté témoin, cet aspect est rencontré seulement dans la région moyenne du mésonéphros tandis que les régions antérieure et postérieure sont les moins avancées dans leur différenciation. Ainsi, du fait de l’inversion du greffon, le mésonéphros antérieur possède, du côté opéré, une topographie et une structure tubulaire telles qu’on peut l’assimiler au tiers moyen d’un mésonéphros normal. Des faits de même nature sont retrouvés au niveau du mésonéphros moyen (côté opéré) dont la structure peut être rapprochée de celle du mésonéphros antérieur (côté témoin). Il faut remarquer enfin, que le mésonéphros est absent dans la région moyenne du côté opéré (Fig. 2 A). A ce niveau aucune formation tubulaire n’est observée au voisinage de l’uretère primaire.
(2) Résultats concernant la gonade
En ce qui concerne l’appareil génital, l’étude comparée de la gonade du côté témoin et de la gonade du côté opéré permet de mettre en évidence les effets de l’inversion antéro-postérieure du feuillet mésoblastique latéral sur cet organe. En effet on observe du côté opéré, en face de la limite antérieure du mésonéphros, une gonade fertile, bien structurée, volumineuse (Figs. 2 A, 3), semblable à celle qui existe dans la région moyenne du côté témoin. Dans sa région antérieure, la gonade du côté témoin est constituée par une partie prégénitale stérile (Figs. 2A, 3), ébauche du corps adipeux, et, dans sa région moyenne et postérieure, par une partie fertile contenant seule le cellules germinales issues de l’endoblaste. Du côté opéré, la gonade se termine à sa partie postérieure par une région stérile, alors que la gonade du côté témoin en est dépourvue.
(B) Résultats de la deuxième série d’expériences: inversion dorso-ventrale du mésoblaste latéral
L’inversion expérimentale de la polarité dorso-ventrale provoque du côté opéré de la larve, des perturbations très fortes dans le développement de l’appareil uro-génital.
(1) Résultats concernant l’appareil excréteur
Dans 40 % des animaux observés, du côté opéré, l’absence d’uretère primaire au niveau du greffon est remarquable; un court uretère primaire fait suite au pronéphros mais s’interrompt au niveau antérieur du greffon.
Dans 20% des cas, les coupes histologiques sériées montrent deux régions, antérieure et moyenne, totalement dépourvues d’uretère primaire, mais, en revanche une région postérieure ou extrême postérieure possédant une portion réduite de conduit.
En outre, dans 20 % des cas, nous avons observé des interruptions ou des déviations de l’uretère tout au long de son parcours; ces anomalies sont généralement accompagnées de malformations endoblastiques lesquelles sont quelquefois présentes même chez les larves qui ont donné des résultats significatifs.
Chez 60 % des larves opérées, les appareils mésonéphrétique et interrénal sont présents du côté opéré mais à l’état blastématique (Fig. 2B). La déficience de ces organes est apparente: en l’absence d’uretère primaire, les cellules mésonéphrogènes restent désordonnées, en petit nombre, sous forme d’un mésenchyme diffus (Fig. 4) et constituent une étroite bandelette mésonéphrogène indifférenciée progressivement réduite en direction postérieure. Lorsque l’uretère primaire est présent (cf. supra) et voisin du blastème mésonéphrogène, celui-ci édifie quelques petits nodules mésonéphrétiques.
Coupe transversale dans la région moyenne du tronc d’une larve ayant subi l’inversion dorso-ventrale du mésoblaste latéral embryonnaire (Bufo bufo, stade IV J. Remarquer l’absence de mésonéphros et de gonade du côté opéré, l’hypertrophie de la gonade du côté témoin. BLIR, blastème interrénal; BLM, blastème mésonéphrogène; GO, gonade; M, mésonéphros; SO, somite; UP, uretère primaire.
Coupe transversale dans la région moyenne du tronc d’une larve ayant subi l’inversion dorso-ventrale du mésoblaste latéral embryonnaire (Bufo bufo, stade IV J. Remarquer l’absence de mésonéphros et de gonade du côté opéré, l’hypertrophie de la gonade du côté témoin. BLIR, blastème interrénal; BLM, blastème mésonéphrogène; GO, gonade; M, mésonéphros; SO, somite; UP, uretère primaire.
(2) Résultats concernant l’appareil génital
Dans la plupart des cas, l’appareil génital du côté opéré est totalement absent; l’épithélium coelomique conserve un aspect aplati, caractéristique de sa non-différenciation (Fig. 4). Du côté témoin, on observe une gonade fertile (excepté dans sa partie prégénitale stérile) encombrée de cellules germinales riches en plaquettes vitellines (Fig. 4). Un comptage des gonocytes présents dans la gonade unique nous révèle alors un nombre moyen de 83 gonocytes chez les larves opérées, alors que la gonade de la larve normale en renferme une vingtaine seulement soit 40 environ pour l’ensemble des deux gonades de la larve.
Dans les autres cas, la gonade du côté opéré est représentée à son emplacement typique par une petite crête, légère hernie du feuillet somatopleural.
DISCUSSION ET CONCLUSION
L’ensemble des résultats précédents fournit des renseignements concernant le développement embryonnaire précoce de chacun des organes qui constituent l’appareil uro-génital.
Pour l’uretère primaire, les résultats de l’inversion antéro-postérieure montrent que le territoire mésoblastique dorsal, même lorsqu’il est inversé antéro-postérieurement, est apte à permettre la migration normale des cellules urétérales. Au contraire, dans l’expérience d’inversion dorso-ventrale, ces cellules se trouvent en présence d’une région mésodermique primitivement ventrale; elles sont alors privées du territoire mésoblastique dorsal sur lequel elles effectuent normalement leur migration en direction postérieure. Ceci confirme ce qui a été démontré précédemment (Cambar & Gipouloux, 1973) au sujet de la capacité de la seule région dorsale du mésoblaste latéral à permettre la migration urétérale.
En ce qui concerne la détermination de l’ensemble des blastèmes mésonéphro-gène et interrénal, les résultats de nos expériences démontrent que le territoire morphologiquement compétent à fournir ces prestations s’étend sur toute la région postérieure (dorsale et ventrale) du mésoderme latéral. Les résultats de l’inversion antéro-postérieure montrent que seule la région dorsale et postérieure est déterminée au stade II9 à fournir du tissu mésonéphrogène et interrénal; de plus, sa polarité antéro-postérieure est déjà fixée à ce stade puisque les prestations fournies se différencient conformément à leur polarité antéro-postérieure définie dans le transplant avant la greffe. Ainsi, dans la Fig. 2 A, les régions antérieure et moyenne du mésonéphros développé du côté opéré tirent leur origine du greffon, alors que l’îlot mésonéphrétique postérieur est édifié par le blastème mésonéphrogène postérieur de l’hôte, laissé en place. Enfin, le défaut d’édification du mésonéphros dans la région moyenne du côté opéré (Fig. 2 A) correspond à l’emplacement de la région dianéphrétique présomptive du greffon avant l’implantation de celui-ci.
Par contre, l’inversion de la polarité dorso-ventrale du mésoblaste latéral a pour résultat la formation des blastèmes mésodermiques étudiés conformément à la situation du greffon après la greffe. En particulier, la région dorsale des lames latérales, désormais située veniralement, n’édifie pas les blastèmes tandis que la région ventrale (avant la greffe) située dorsalement (après celle-ci) prolifère et ségrège les blastèmes typiques. Ce résultat démontre clairement que la polarité dorso-ventrale du greffon n’était pas encore établie au moment de la greffe, c’est-à-dire au stade II9 du développement. De plus, il apparaît que la région ventrale et postérieure du mésoblaste latéral est compétente à subir la prolifération mésodermique génératrice des blastèmes mésonéphrogène et interrénal: comme cette évolution ne se serait pas produite si le greffon était resté en place, c’est que des facteurs extrinsèques, d’origine dorsale ont agi sur ce territoire compétent, induisant sa prolifération et l’édification des blastèmes médullaire, mésonéphrogène et interrénal. Gipouloux (1975) a démontré que l’un au moins de ces facteurs dorsaux est représenté par le contact établi précocement entre le mésoderme latéral et l’endoblaste dorso-caudal. A la lumière des résultats obtenus par cet auteur, on peut penser que, après transplantation accompagnée d’inversion dorso-ventrale, le mésoblaste ventral et postérieur compétent a subi l’influence stimulante de l’endoblaste dorso-caudal, laquelle l’a rendu capable d’édifier les blastèmes mésonéphrogène et interrénal. Quant à la région primitivement dorsale et postérieure du transplant, elle se trouve, après la greffe, en situation ventrale et, par conséquent, soustraite à l’influence des facteurs morphogènes dorsaux; on suppose que son contact avec l’endoblaste dorso-caudal a été trop bref pour qu’elle acquière sa détermination; en effet, on ne décèle, du côté opéré et à un niveau ventral, aucune trace de blastème néphrogène.
Quant à l’appareil génital, sa polarité antéro-postérieure est déjà déterminée au stade II9 puisque les crêtes génitales se sont différenciées à partir de la région dorsale du mésoblaste latéral conformément à leur polarité antéropostérieure primitive définie dans le greffon avant son implantation sur le porte-greffe. Toutefois, à la suite de l’inversion dorso-ventrale, le territoire présomptif (région dorsale), compétent pour former les crêtes génitales, se trouve après l’inversion en position ventrale, ce qui le rend incapable de réagir à l’action stimulante du cordomésoblaste, génératrice de l’édification des crêtes génitales. Cette action a été démontrée antérieurement (Gipouloux, 1970).
Inversement, la région ventrale des lames latérales se trouve après la greffe en position dorsale où l’influence du cordomésoblaste et de l’endoblaste peut s’exercer. Puisque cette région ne forme pas de crêtes génitales dans ces conditions topographiques favorables, on peut supposer qu’elle est initialement incompétente.
Ainsi a été mise en évidence, grâce à ces résultats, l’existence de facteurs dorsaux extérieurs au mésoblaste latéral lui-même, qui joueraient un rôle essentiel dans la prolifération et dans la détermination due territoire présomptif du mésonéphros et du tissu interrénal.
A la suite des résultats de l’inversion dorso-ventrale et tenant compte du rôle accordé par Gipouloux à l’endoblaste dorso-caudal, nous pouvons émettre deux hypothèses :
- –
ou bien le contact mésoblaste latéral/endoblaste doit être suffisamment prolongé pour permettre à la détermination du premier de ces tissus de s’établir et ultérieurement de s’exprimer;
- –
ou bien une action complémentaire à ce premier contact est nécessaire pour que s’établisse la détermination des tissus étudiés. Par analogie avec les facteurs d’édification des crêtes génitales analysés par Nieuwkoop (1946) et Gipouloux (1970), on peut imaginer que le facteur complémentaire serait représenté par la présence des organes mésodermiques dorsaux.
Des expériences d’inversion simultanée des polarités antéro-postérieure et dorso-ventrale doivent nous permettre d’apporter une confirmation éventuelle à la nécessité du jeu complémentaire de ces facteurs dorsaux pour la détermination des territoires néphrogène et génital.
RESUME
L’inversion antéro-postérieure du mésoblaste latéral de la jeune neurula du crapaud commun est suivie de la différenciation des différents blastèmes uro-génitaux, selon la polarité primitive du greffon (avant la greffe). La polarité antéro-postérieure du mésoderme latéral est donc parfaitement déterminée dès le stade jeune neurula. Au contraire, l’inversion de la polarité dorso-ventrale du mésoblaste latéral a pour résultat l’édification des blastèmes mésodermiques selon la situation du greffon après la greffe. En particulier, la région dorsale des lames latérales désormais en situation ventrale n’édifie pas les blastèmes tandis que la région ventrale occupant après la greffe une situation dorsale prolifère et ségrège les blastèmes typiques. La polarité dorso-ventrale du mésoblaste latéral n’est donc pas encore fixée au stade jeune neurula. Ce résultat démontre, en outre, que la région ventrale et postérieure du mésoblaste latéral est compétente pour édifier les blastèmes. De plus, des facteurs d’origine dorsale et extérieurs au mésoblaste latéral lui-même sont impliqués dans la formation des blastèmes de l’appareil uro-génital.