Néoblastes et limitation du pouvoir de regeneration céphalique chez la planaire Dendrocoelum lacteum

Le pouvoir de régénération des planaires d’eau douce est très variable selon les espèces considérées. Certaines de celles-ci, telle Euplanaria (Dugesici) lugubris O. Schm., régénèrent toujours leur partie céphalique à la suite d’une section transversale, quel que soit le niveau de l’amputation. Chez quelques grandes espèces, comme Dendrocoelum lacteum (O.F.M.), la partie postérieure du corps ne reconstitue la région céphalique que si la section a été faite en avant de la limite antérieure du pharynx (fig. 2). De nombreuses hypothèses ont tenté d’expliquer cette limitation du pouvoir régénérateur, hypothèses qu’il est possible de grouper ainsi: influence de la topographie et de la structure nerveuse (Lillie, 1900; Bardeen, 1902; Türük, 1958); rôle de facteurs métaboliques ou physico-chimiques (Child, 1911; Brondsted, 1955; Lender, 1956); et répartition des cellules de régénération (Curtis & Schulze, 1924; Isely, 1925). Certains de ces auteurs pensent d’ailleurs que le pouvoir de régénération est le résultat de plusieurs composantes; par exemple, densité des néoblastes et différences biochimiques.

Dans cette note, il ne sera abordé qu’un point précis de ce problème : existe-t-il des néoblastes (cellules de régénération) dans la région postérieure de Dendrocoelum lacteum et, si oui, sont-ils capables d’être activés par une section, de se grouper en un blastème de régénération, et de se différencier pour reconstituer un véritable régénérât céphalique?

L’histologie seule ne peut répondre, même à la première question (répartition des néoblastes), car le dénombrement des cellules de régénération au repos est sujet à bien des erreurs. C’est donc par la voie expérimentale que le problème a été abordé, en se basant sur les résultats obtenus chez D. lugubris par Wolff & Dubois (1947), à l’aide d’une technique d’irradiations régionales par les rayons X, dont voici l’essentiel : une région irradiée est rapidement privée de ses cellules de régénération, très sensibles aux radio-lésions, surtout lors de leur division à leur arrivée dans la zone cicatricielle. Ces cellules irradiées sont remplacées par leurs semblables saines qui migrent (en deux à plusieurs semaines suivant la distance à parcourir), réparent les lésions de la région irradiée, et reconstituent la région perdue par l’amputation.

Les D. lacteum sont conservées en élevage à la température de 15° C. et nourries une fois par semaine. Les amputations et irradiations sont faites sous anesthésie au chlorétone en solution aqueuse à 0,13 pour cent. Quelques heures après l’amputation par une section transversale au niveau choisi, les vers sont étalonnés par des fils de repère et soumis à l’action d’une seule dose de rayons X, localisés à une région précise grâce à un écran de plomb (fig. 1). De plus amples détails sont exposés dans le travail de F. Dubois (1949).

Les vers sont amputés respectivement derrière les yeux (l^ère série), au milieu de la région prépharyngienne (2^ème série), et juste en avant du pharynx (3^ème série). Chaque série comprend 10 sujets.

l^èresérie. Le blastème de régénération apparaît le 3^ème jour après l’amputation; les taches oculaires deviennent visibles vers le 6^ème jour. Vers le 8^ème jour, les yeux sont différenciés et la tête est entièrement reconstituée avec ses auricules.

2^àmcsérie. Les yeux apparaissent avec un retard de 5 jours par rapport à l’expérience précédente et seulement dans 7 cas.

3^imcsérie. La régénération ne se produit pas.

Ces résultats confirment ceux de Lillie (1900), de Morgan (1904), de Sivickis (1931), et de Brondsted (1955). Le pouvoir de régénération céphalique chez D. lacteum n’existe qu’en avant du pharynx; il diminue d’avant en arrière le long de la région prépharyngienne et devient nul dans la région postérieure du corps à partir de la limite antérieure du pharynx.

Dix-sept planaires, dont la tête a été sectionnée en arrière des yeux, sont totalement exposées à l’action des rayons X, dans les conditions qui seront celles des expériences d’irradiations régionales. Un blastème de régénération apparaît à partir du 6^ème jour et présente souvent à partir du 8^ème jour une ou deux taches oculaires. Puis le blastème involue, les yeux se rapprochent et souvent disparaissent. De toute façon ces yeux ne sont pas fonctionnels. A partir du 20^ème jour se manifestent les effets caractéristiques de l’irradiation; le corps est contracté ou tordu, l’épiderme se colore légèrement et prend un aspect granuleux, des boursouflures y apparaissent. La mort survient entre le 21^ème et le 31^ème jour après l’irradiation.

Trois séries d’expériences sont envisagées suivant l’emplacement de la section et suivant l’ampleur de la surface irradiée (fig. 3).

Il apparaît un blastème avec des taches oculaires le 8^ème jour, mais ce blastème régresse comme dans les cas d’irradiation totale, ceci jusque vers le 20^ème jour. A partir de ce moment, la région cicatricielle reprend un aspect sain et un régénérât oculé normal se développe. Le retard de la régénération des yeux chez ces individus irradiés, par rapport à leurs témoins sains, est de 22 jours en moyenne.

Ces résultats concordent avec ceux de F. Dubois sur D. lugubris. Le maigre blastème provisoire, édifié avec des cellules irradiées, disparaît rapidement; le retard apporté à la reconstruction d’un régénérât définitif correspond à la durée de la migration des néoblastes venus de la partie saine.

Alors que dans le cas de régénération normale, 7 planaires seulement sur 10 ont régénéré à partir des néoblastes de la zone moyenne de la région prépharyngienne (cf. témoins, 2^ème série), ici toutes les planaires ont bien régénéré à partir de ces mêmes néoblastes moyens, mais transplantés dans la partie tout à fait antérieure du corps.

Dans ce cas sont détruits tous les néoblastes de la région qui seule est douée du pouvoir de régénérer une tête. Comme dans les cas précédents, un blastème avec deux petites taches oculaires apparaît puis entre très rapidement en état de régression. A partir du 20^ème jour, la région irradiée se distingue nettement de la région saine; les effets de l’irradiation y sont analogues à ceux qui marquent les planaires totalement irradiées (fig. 4). Dans les semaines qui suivent, les nécroses s’accentuent au point que des pertes de tissus sont fréquentes, ce qui entraîne parfois la mort de l’animal. Quatre sujets ne se sont jamais régénérés. Mais, et c’est là le résultat essentiel, sur les 20 planaires survivantes, 16 se sont régénérées dans le délai de 8 à 12 semaines après l’irradiation; notons que dans 6 cas les sujets n’ont rien perdu de leurs tissus irradiés (tableau 1). Le régénérât a un aspect sain et se trouve en continuité avec le corps, car les bourrelets et sillons antérieurs de nécrose disparaissent alors; les yeux sont complets et photosensibles. Au cours du développement du blastème, la région irradiée cesse de se distinguer du reste du corps. Aucun signe de régression ne se manifeste dans les semaines qui suivent la régénération. Celle-ci s’est effectuée grâce à des cellules libres, qui n’ont pu provenir que de la région pharyngienne ou postpharyngienne. Le long trajet à parcourir explique le grand retard à la régénération et de ce fait les lésions profondes de la région irradiée, privées de cellules réparatrices saines.

La régénération a parfois été retardée (avec quelques régénérats aberrants), les bords de la plaie s’étant soudés, soit parce que des pertes de tissus ont provoqué une nouvelle cicatrisation à un niveau postérieur plus riche en fibres musculaires que la zone céphalique, soit parce que les bords opposés de la section se sont fusionnés par devant le blastème régressé (fig. 5).

Malgré la forme de la section, les bords de la plaie se rapprochent beaucoup et se soudent dans la plupart des cas. Six des onze survivants se sont définitivement régénérés, après une durée de 56 à 90 jours. La proportion des vers incapables de se régénérer est plus forte que dans le cas précédent (c’est-à-dire dans le cas de la section juste derrière les yeux) : un peu plus de la moitié au lieu du cinquième, alors que les cellules ont à parcourir une distance plus faible. Cela s’explique aisément par le fait que le pouvoir de régénération céphalique à ce niveau est nettement moins intense qu’au niveau des yeux.

Ainsi apparaissent nettement les deux conditions de la régénération céphalique normale: des néoblastes sains mais aussi une région à haut pouvoir de régénération.

Toutes les planaires sont fixées dans le mélange de Bouin et colorées à l’hématoxyline de Heidenhain-éosine. Les coupes ont une épaisseur de 5 μ et sont longitudinales. Tous les sujets sont sectionnés juste derrière les yeux, et les témoins sont sains. Les sujets correspondent à la seconde série expérimentale: irradiation de toute la région prépharyngienne.

La cicatrisation s’effectue comme chez les Euplanaria (cf. Bartsch, 1923). Au voisinage de la plaie on observe, dès le premier jour qui suit la section, des cellules de régénération piriformes ou fusiformes. Leur nombre s’accroît dans les jours qui suivent, elles forment un blastème dense, très colorable, en arrière duquel d’autres cellules de régénération se pressent en files longitudinales.

A partir du 4^ème jour, l’épiderme commence à se reconstituer en avant du blastème. A ce stade, on peut observer au bord antérieur ventral un épiderme mince formé de cellules étirées ; ce sont des néoblastes qui ont colonisé la membrane anhyste. Il est possible, en certains endroits, d’observer des néoblastes en train de pénétrer entre les cellules de l’épiderme nouvellement formé. Du côté dorsal, la membrane anhyste subsiste jusqu’au 5^ème jour. La différenciation des 382 s. KOLMAYER ET F. STéPHAN-DUBOIS—RéGéNéRATION néoblastes commence dès leur pénétration dans la membrane anhyste. Sont très visibles notamment les rhabdites, ainsi que les sécrétions éosinophiles qui caractérisent l’organe adhésif au bord ventral antérieur du blastème. Le 6^ème jour l’épiderme est complètement reconstitué (planche 1, fig. A), les auricules et les cupules oculaires sont en voie de formation. Les différenciations musculaires et nerveuses ne commencent que le 10^ème jour (planche 1, fig. B).

Parmi les cellules qui affluent pour constituer le blastème, certaines sont en mitoses (entre le 4^ème et le 6^ème jour) ; mais ces mitoses sont rares ; elles ne se situent jamais dans le blastème, mais un peu en arrière de celui-ci.

Au cours des trois jours qui suivent l’amputation et l’irradiation, la planaire présente une histogenèse normale. C’est à partir du 4^ème jour que les différences avec les témoins commencent à être visibles. Les rares néoblastes qui colonisent la membrane anhyste ne se différencient pas. Le long du système nerveux continuent à affluer de nombreuses cellules de régénération, mais certaines d’entre elles possèdent un noyau partiellement détruit; des traînées de matériel chromatique résultent de l’éclatement des noyaux disparus. Contre la pellicule épidermique se forme à partir du 5^ème jour un amas important de granulations chromatiques sans trace de noyaux (planche 1, fig. C).

Le blastème lui-même est pauvre en néoblastes, incapable de différenciation; il régresse peu à peu, car l’afflux des néoblastes radio-lésés ne compense plus leur disparition après nécrose in situ. Les deux taches oculaires qui sont souvent visibles longtemps dans de tels blastèmes régressés ne sont en réalité que des amas de pigments qui subsistent bien après l’éclatement des cellules pigmentaires.

Vers la 8^ème semaine se trouve, au bord tout à fait antérieur des vers, une région vide de cellules, limitée en avant par la membrane anhyste qui présente çà et là une cellule très étirée. L’espace vide correspond à l’ancien blastème dont tous les néoblastes sont morts. Il arrive même que la membrane limitante disparaisse, ainsi que l’épiderme de toute la région irradiée. C’est ainsi que dans la Planche 2, fig. E, on observe le pigment de l’œil en bordure de la région irradiée, le parenchyme directement en contact avec le milieu extérieur. On conçoit que dans ces conditions les désagrégations tissulaires soient fréquentes.

La migration des néoblastes de l’arrière vers l’avant se faisant de façon continue, il arrive un moment (entre la 8^ème et la 12^ème semaine) où ce sont des cellules saines qui pénètrent dans la région cicatricielle. Pendant leur migration, on ne peut les distinguer des cellules irradiées. Mais leur accumulation en avant du blastème régressé les fait reconnaître en fin de migration. Chez D. lacteum toutefois, cette réserve cellulaire qui permet la régénération définitive ne se marque pas extérieurement par le gros bourgeon ventral qui caractérise cette période de la réparation du corps des E. lugubris (F. Dubois). Comme chez cette espèce par contre, la colonisation de l’ancien blastème se fait en quelques jours; le blastème définitif est bourré de cellules saines. Sa forme conique, sa différenciation (un peu lente), ne diffèrent pas de ce qui s’observe chez les témoins (planche 2, fig. F).

La régénération des diverticules digestifs irradiés, à partir de néoblastes sains, s’observe beaucoup mieux chez D. lacteum que chez E. lugubris.

L’étude histologique de la régénération céphalique chez la planaire Dendro-coelum lacteum souligne la similitude des processus histogénétiques entre cette grande planaire sans pigment, à pouvoir de régénération limité, et d’autres espèces pigmentées, à pouvoir de régénération illimité, telles Dugesia lugubris, Euplanaria polychroa, ou Polycelis nigra, dont l’étude histologique après amputation est bien connue.

Ce sont les cellules libres du parenchyme, dites néoblastes, qui reconstituent toute la partie supprimée. Ces néoblastes arrivent en très grand nombre des régions voisines de la plaie ; les premiers se glissent dans la membrane anhyste de cicatrisation pour reformer l’épiderme, les autres s’entassent en un blastème rare en mitoses, qui se différencie rapidement. L’absence de pigment rend plus aisé à suivre que chez les planaires pigmentées les diverses phases des processus régénérateurs. Même en cas de régénération céphalique normale, à partir d’une section tout à fait antérieure, une migration sensible des néoblastes est visible, affectant environ la moitié antérieure de la région prépharyngienne; elle se traduit sur les préparations par un allongement des néoblastes qui deviennent fusiformes ou piriformes.

Les expériences d’irradiation régionale, combinées à des amputations et confirmées par l’étude histologique, mettent en évidence les points suivants.

Il existe des cellules de régénération libres dans la région postérieure à la racine pharyngienne, niveau au delà duquel toute régénération céphalique est impossible. Rappelons qu’une numération ou même une simple observation de ces cellules dans la planaire au repos est difficile, car on confond trop facilement les néoblastes avec d’autres cellules. La méthode expérimentale ne peut d’ailleurs pas permettre de comparer aux différents niveaux la densité en néoblastes, mais elle suffit à affirmer leur présence jusqu’à l’orifice atrial au moins.

Ces néoblastes postérieurs sont capables de migrer vers l’avant, de se grouper en un blastème, de se multiplier, de se différencier en épiderme, intestin, parenchyme. Ce sont donc des cellules qui ne diffèrent en rien des néoblastes de la région prépharyngienne, en particulier leurs potentialités sont les mêmes.

La présence des néoblastes est une condition nécessaire à la régénération, mais non suffisante; cette conclusion rejoint celle des auteurs les plus récents, pour lesquels la limitation du pouvoir de régénération chez les planaires est le résultat de plusieurs composantes (par exemple pour Brondsted, densité des néoblastes et différences biochimiques). La limitation du pouvoir histogénétique des néoblastes en fonction du niveau de la section est particulièrement mise en évidence par les expériences d’irradiations régionales. La figure 6 en donne une représentation schématique; comme le nombre de sujets survivants est faible, les résultats n’y sont pas exprimés en pourcentages, mais rapportés à 10 cas dans chaque série; et ils ne visent bien entendu qu’à donner une idée du pouvoir de régénération aux trois niveaux d’amputation. En A, une amputation par une section 5i est régulièrement suivie de régénération. En B, les néoblastes qui se différencient 7 fois sur 10 en cas de régénération in situ édifient toujours un régénérât quand ils sont transplantés en avant. Enfin, en C et D, les néoblastes pharyngiens, incapables de révéler leurs potentialités sur place, reconstituent un blastème dans 8 cas sur 10 s’ils sont transplantés très en avant, dans 5 cas s’ils sont amenés à un niveau intermédiaire. En d’autres termes, il n’y a pas de néoblastes ‘antérieurs ‘et ‘postérieurs ‘(ce dont on se doutait depuis longtemps) ; tous les néoblastes sont identiques et leurs potentialités sont directement fonction de l’endroit du corps où ils sont situés.

En conclusion, le problème de la limitation du pouvoir de régénération chez Dendrocoelum lacteum n’est pas lié à la présence ou aux caractères des cellules de régénération. Il se rattache donc à la question bien plus vaste des facteurs inhibiteurs de la régénération, question encore mal connue et qui dépasse largement le cadre de cette note strictement expérimentale.

1. La régénération de la planaire Dendrocoelum lacteum a été vérifiée à trois niveaux différents d’amputation: juste en arrière des yeux, à mi-distance entre le pharynx et les yeux, et juste en avant de la racine pharyngienne. Les planaires se régénèrent toujours dans le premier cas, jamais dans le dernier, environ 7 fois sur 10 dans le cas intermédiaire.

2. Des expériences d’amputation à ces niveaux, combinées à des irradiations régionales par des rayons X, démontrent qu’il existe des cellules de régénération (néoblastes) dans les régions postérieures à la racine pharyngienne, régions inaptes à la régénération.

3. Ces néoblastes, quand ils ne sont pas irradiés, sont capables de migrer vers l’avant et de réparer les régions irradiées qu’ils traversent; ils reconstituent une région oculée dans un nombre de cas qui dépend directement du niveau prépharyngien de la section.

4. L’histologie confirme les résultats expérimentaux et précise les processus de régression, de nécrose, puis de colonisation des régions irradiées.

Lettres communes aux figures des planches 1 et 2: Bl., blastème de régénération; C.r., cellules de régénération; Ep., épiderme; F.a., fossette adhésive; Mb., membrane de cicatrisation; Oe., œil; Par. parenchyme; Rh., rhabdites; S.n., système nerveux.