Role du mesoderme somitique dans le developpement du plumage

/ . Embryol. exp. Morph. Vol. 28, 2, pp. 313-341,1972
313
Printed in Great Britain
Role du mesoderme somitique
dans le developpement du plumage
dorsal chez Tembryon de Poulet
I. Origine, capacity's de regulation et determination
du me'soderme plumigene
Par ANNICK MAUGER 1
Laboratoire de Zoologie de VUniversite scientifique
et medicate de Grenoble
SUMMARY
The role of somitic mesoderm in the development of dorsal plumage in chick
embryos. I. Origin, regulation capacity and determination
The role of somitic mesoderm in the development of the dorsal plumage has been studied
in chick embryos. The operations were performed at 2-2-5 days of incubation.
The replacement of a portion of somitic mesoderm by somitic mesoderm labelled with
[3H]thymidine or obtained from Japanese quail embryos (whose nuclei bear distinctive
specific markers) showed that cells originating from the dermatomes build up the dermis of
the dorsal skin only. They do not migrate farther than approximately midway down the
flank. Beyond this limit, dermal cells originate from the somatopleural mesoderm.
The unsegmented somitic mesoderm is capable of extensive regulation, which leads to the
development of a dorsal plumage, normal in the number and arrangement of its feathers
according to the characteristic pattern of the spinal pteryla. Uni- or bilateral excision of
segmented somitic mesoderm resulted in dorsal plumage deficiencies, the extent and frequency of which was related to the state of differentiation of the excised mesoderm. Thus,
the excision of somites generally led to an incomplete spinal pteryla (absence of feather rows,
apteria). However, the somitic mesoderm is still capable of regulation even though it has
already undergone its differentiation into dermatome, myotome and sclerotome. These results
show that somitic mesoderm retains its regulative capacity, even though it has already acquired its feather-forming determination.
The replacement of unsegmented somitic mesoderm by various implants (agar, tantalum,
gut, neural tube, somatopleural mesoderm), intended to block the regulation processes,
abolished the differentiation of the spinal feathers on the operated side. In some cases, the
implantation of somatopleural mesoderm resulted in the formation of a supernumerary tract.
No tissue other than somitic mesoderm - not even the somatopleural mesoderm, which is
normally in part feather-forming - is able to give rise to region-specific spinal pteryla dermis.
The excision and replacement of somitic mesoderm prevented the differentiation of dense
dermis, whereas these operations had no effect on the early histogenesis of the epidermis,
with the formation of arches and anchor filaments.
1
Adresse deVauteur: Laboratoire de Zoologie, Universite scientifique et medicale de Grenoble, 38-Saint-Martin-d'Heres, France.
314
A. MAUGER
INTRODUCTION
Le territoire presomptif de la pteryle spinale de l'embryon de Poulet de 2
jours d'incubation est entierement compris a l'interieur des bords externes des
somites (Mauger & Sengel, 1970). A l'interieur de ce territoire, l'ectoderme
donne naissance a l'epiderme et le mesoderme somitique dorsal (dermatome)
au derme de la peau dorsale (Rawles, 1955). A partir de 3 jours d'incubation,
le dermatome se desagrege et ses cellules remplissent Fespace sous-ectodermique
pour constituer le mesenchyme sous-ectodermique. Puis, a l'interieur des limites
de la future pteryle, les cellules predermiques se condensent uniformement sous
'lepiderme. Plus tard (entre 6,5 et 7,5 jours d'incubation) apparaissent les ebauches plumaires de la pteryle spinale, dont la differenciation est le resultat d'interactions inductrices entre le derme et l'epiderme (Sengel, 1958; Rawles, 1963).
Le derme et l'epiderme de la peau ventrale ou des membres sont egalement aptes
a edifier des pteryles (pectorale, ventrale, alaire ou femorale). Les cellules dermiques de ces pteryles sont vraisemblablement issues du mesoderme somatopleural. En effet, des troncons de lames laterales, preleves au niveau des somites
20 a 25 (Straus & Rawles, 1953) ou du cordon somitique (Murray, 1928) et
greffees dans la cavite ccelomique ou sur la membrane chorioallantoidienne,
ont donne naissance a des plumes. Ainsi, le mesoderme somatopleural des
lames laterales est capable d'edifier un derme plumigene meme lorsqu'il est
explante avant l'emigration des cellules du dermatome. De plus, l'irradiation
des somites aux rayons X n'a jamais provoque de lesions des pteryles pectorale,
ventrale, alaire ou femorale (Mauger, 1970).
Bien que ces constatations permettent de penser que les cellules dermiques de
ces pteryles sont issues d'ebauches situees a Pexterieur des somites, une confirmation experimental etait necessaire. Pour cela, des greffes de mesoderme somitique marque a la thymidine tritiee ou des greffes de mesoderme somitique de
Caille (dont les noyaux se differencient aisement de ceux du Poulet (Le Douarin
& Barq, 1969)) ont ete entreprises afin de connaitre la destination des cellules
issues du dermatome.
L'irradiation aux rayons X d'une portion transversale du territoire presomptif de la pteryle spinale (tube neural, somites adjacents et ectoderme sus-jacent)
empeche la differenciation des plumes dans le territoire cutane derivant de la
region irradiee. Des irradiations localisees sur le tube neural ou sur les somites
ont montre que la non-differenciation des plumes est liee a la radiolesion du
mesoderme somitique. Celui-ci, par suite de Felimination de nombreuses cellules
pycnotiques, montre, 24 heures apres l'irradiation, une forte diminution du
nombre des ses cellules. Toutefois, vers 5 jours d'incubation, le mesenchyme
sous-ectodermique a recouvre une densite cellulaire normale. Malgre cela il est
devenu incapable d'effectuer sa differenciation en derme dense (Mauger, 1970).
Diverses hypotheses ont ete avancees pour expliquer l'inaptitude du mesoderme somitique irradie a former des plumes: les rayons X modifieraient le
Developpement du plumage dorsal. I
315
genome des cellules sous-ectodermiques, les rendant inaptes a se differencier en
derme dense; ou bien, les cellules mesodermiques rescapees de Pirradiation,
s'etant multipliees d'une facon anormalement rapide pour restaurer une densite
cellulaire normale, auraient perdu la capacite d'effectuer de nouvelles mitoses au
moment de P edification du derme dense.
Afin de verifier qu'une insuffisance numerique des cellules somitiques pouvait
etre a Porigine de la non-differentiation des plumes d'une portion de la pteryle
spinale, la deficience somitique a ete provoquee par un autre procede, qui
consiste a exciser chirurgicalement un troncon de mesoderme somitique. Ces
experiences ont montre que le mesoderme somitique est doue d'un grand pouvoir de regulation, qui diminue cependant a mesure que Pintervention est
pratiquee a un stade plus tardif de la differenciation somitique. Puisque les
capacites de regulation du mesoderme somitique permettent la restauration
rapide de la deficience somitique provoquee par l'extirpation chirurgicale, le
materiel somitique excise a ete remplace par des implants d'origine variee,
destines a faire obstacle a la regulation au sein du mesoderme somitique.
De cette facon, le role du mesoderme somitique dans le developpement du
plumage dorsal a pu etre defini, en meme temps que ses capacites de regulation
et les modalites de sa determination ont ete elucidees.
MATERIEL ET METHODES
Les operations ont ete effectuees sur des embryons de Poulet de race Leghorn
blanche ages de 2 a 2,5 jours d'incubation (15 a 36 paires de somites; stades l l a
18 de Hamburger & Hamilton (1951)).
(1) Techniques operatoires
(a) Extirpation chirurgicale du mesoderme somitique
Les embryons ont ete prealablement colores au rouge neutre (Hamburger,
1942). Apres ressection de la membrane vitelline, les excisions ont ete pratiquees a l'aide d'une aiguille courbe de verre noir. Elles ont ete effectuees a
divers niveaux de Paxe cephalo-caudal. Ainsi, le mesoderme somitique a ete
excise a differentes etapes de sa differenciation: au niveau du cordon somitique
insegmente sur une longueur de 6 a 9 somites presomptifs, immediatement en
arriere du dernier sillon intersomitique; au niveau des 5 a 6 derniers somites;
au niveau des 5 a 6 somites situes en direction cephalique a une distance variant
de 3 a 12 somites en avant du dernier sillon intersomitique. Le mesoderme somitique a ete excise de facon unilaterale (droite) ou bilaterale. Lorsque l'excision a
ete pratiquee au niveau du cordon somitique, celui-ci a generalement ete
elimine completement au-dessus du feuillet endodermique, qui reste intact
(Fig. 4). Au contraire, lorsque l'excision a ete pratiquee au niveau des somites, le
sclerotome a echappe, en partie ou completement, a l'extirpation (Fig. 5). II est,
en effet, difficile, sinon impossible, d'exciser completement les somites sans
provoquer d'hemorragie par rupture de l'une des aortes dorsales.
21
E M B 28
316
A. MAUGER
Ectoderme
climine
Mesoderme
somatopleural
ventral
Ectoderme
' climine
Mesoderme
Fig. 1. Schema de l'operation qui consiste a remplacer le mesoderme somitique
par un autre tissu. A, implantation de mesoderme somatopleural distal (territoire
presomptif de l'apterie medio-ventrale). B, implantation de mesoderme somatopleural proximal (territoire presomptif de la pteryle pectorale). Le resultat de ces
operations est represents par les Figs. 18 (A) et 20 (B).
(b) Remplacement du mesoderme somitique
L'excision a generalement ete pratiquee aii niveau du cordon somitique droit.
Ce niveau a ete choisi en raison de la possibility d'extirper completement le
mesoderme somitique. Les embryons etaient ages de 12 a 28 paires de somites.
La plaie resultant de l'excision a ete immediatement comblee par un implant
de taille identique, soit inanime (tantale, agar), soit tissulaire vivant (tube
neural, tube digestif, mesoderme extra-somitique, mesoderme somitique marque,
mesoderme somitique de Caille) (Fig. 1 A, B).
Les implants inanimes etaient constitues par de petits parallelepipedes d'agar
melange a du noir animal, ou de tantale de 0,1 mm d'epaisseur.
Les implants de quartier de tube digestif ont ete preleves sur des embryons
de 4 a 6 jours d'incubation, disseques dans du liquide de Tyrode. Lors de la
greffe, F epithelium intestinal a ete place du cote de l'endoderme de l'hote. Les
autres greffons tissulaires vivants ont ete preleves sur des embryons de 2 a 2,5
jours d'incubation. Apres un sejour d'une demi-heure dans une solution de
Earle depourvue de calcium et de magnesium, le blastoderme a ete debarrasse
de son endoderme, puis de son ectoderme. Les divers greffons ont ete decoupes,
puis conserves dans du liquide de Tyrode jusqu'au moment de l'implantation.
Les somites ont ete preleves sur une longueur de 4 a 5 somites sur des embryons
de Poulet ayant recu prealablement une injection de thymidine tritiee ou sur
des embryons de Caille.
Le mesoderme somatopleural a ete preleve soit dans la zone proximale des
Developpement
du plumage dorsal. I
317
lames laterales, jouxtant les somites, soit dans la zone distale des lames laterales,
a une distance du bord externe des somites approximativement egale a une largeur de somite (Fig. 1 A, B).
Ann de reconnaitre l'orientation du greffon au cours de la transplantation,
une marque de noir animal a ete deposee a l'extremite anterieure dorsale de
chaque greffon.
(c) Marquage du mesoderme somitique a la thymidine tritiee
Huit heures avant le prelevement des greffons somitiques, une goutte de
liquide de Tyrode contenant 1,2 /^Ci de thymidine tritiee a ete deposee sur le
blastoderme.
{d) Marquage biologique
Les cellules embryonnaires de la Caille (Coturnix coturnix japonica) se
distinguent des cellules embryonnaires de Poulet par la presence de 1 a 3 granules d'ADN nucleolaire fortement Feulgen-positifs (Le Douarin & Barq, 1969).
Ce caractere nucleaire a permis de les suivre aisement au cours des etapes de
leur deplacement dans un hote Poulet.
(2) Techniques histologiques
(a) Histologie consecutive aux excisions et au remplacement du mesoderme
somitique
Les embryons ont ete fixes au liquide de Bouin-Hollande 3, 24, 48, 72, 96 h
apres l'intervention. Les coupes, d'une epaisseur de 5 jum, ont ete colorees a
l'hemalun-eosine.
(b) Histologie consecutive aux greffes de somites de Caille
Les embryons ont ete fixes au liquide de Helly 3, 24,48, 72, 96 h apres l'operation. Les coupes, d'une epaisseur de 5 /tm, ont ete colorees par la reaction nucleate de Feulgen et Rossenbeck.
(c) Autoradiographie
Les embryons ont ete fixes a l'alcool acetique 0, 24, 48 et 96 h apres la greffe
de somites marques a la thymidine tritiee. Le traitement autoradiographique
a ete fait selon la technique de Caro & van Tubergen (1962). Les coupes, epaisses de 5/«n, ont ete couvertes de l'emulsion photographique (Ilford, L4).
L'exposition a dure de 5 semaines a 6 mois. Les coupes ont ete colorees a
Fhematoxyline de Groat/eosine.
(3) Observation des effets morphologiques
Les embryons non soumis a 1'etude histologique ont ete fixes 8 jours apres
l'operation, soit vers 10,5 jours d'incubation, au liquide de Bouin-Hollande.
318
A. MAUGER
RESULTATS
(1) Origine des cellules dermiques de la peau dorsale
ha. differentiation progressive du mesoderme somitique a ete decrite par Trelstad, Hay & Revel (1967), Langman & Nelson (1968) et par Hay (1968). A
2,5 jours d'incubation le mesoderme somitique est d'autant plus differencie qu'il
est plus proche de la tete. D'arriere en avant, j'ai distingue quatre stades de sa
differentiation:
1. Au niveau de la partie anterieure du cordon somitique, immediatement en
arriere des somites, les cellules situees a la peripherie du cordon somitique
prennent une allure epitheliale, tandis que les cellules centrales conservent un
caractere mesenchymateux.
2. Au niveau des derniers somites formes, les cellules mesodermiques ont acquis une structure nettement epitheliale et delimitent une cavite centrale (somitocele) remplie d'une masse de cellules d'aspect mesenchymateux.
3. Les somites plus ages montrent un eclatement de la partie ventrale de
l'epithelium somitique. Le sclerotome est issu, selon les auteurs, soit des cellules
de la partie ventrale de l'epithelium somitique, soit de la multiplication des
cellules centrales, soit des deux types cellulaires (Langman & Nelson, 1968).
La paroi dorsale du somite conserve sa structure epitheliale. Elle est separee du
sclerotome par une cavite, le myocele, plus ou moins developpee selon le stade
et l'age de l'embryon.
4. Au niveau des somites anterieurs, la plaque epitheliale dorsale, qui est
en realite une ebauche mixte, engendre, apres une multiplication cellulaire intense,
le dermatome et le myotome. Celui-ci se differencie a la base du dermatome. II
est constitue par une assise de cellules a noyaux plus pales, ne presentant plus de
divisions cellulaires (Langman & Nelson, 1968).
Dans les experiences d'implantation de mesoderme somitique marque
(a la thymidine tritiee ou greffon de Caille), les implants etaient au stade 2 ou 3,
rarement au stade 1 de leur differentiation.
Vingt-quatre a 48 h apres F operation, les somites marques sont nettement
differencies en dermatome et myotome. Les cellules dermiques commencent a
quitter le dermatome et migrent dans l'espace sous-ectodermique pour constituer
le derme. Soixante-douze heures apres l'operation (embryon age de 5,5 jours
d'incubation), le dermatome est completement dissocie. Les cellules dermiques
marquees s'etendent, au-dessus du myotome differencie en cellules musculaires,
depuis la ligne medio-dorsale jusqu'au bord externe des myotomes. On ne retrouve jamais de cellules marquees, ni dans le mesoderme sous-ectodermique
du bourgeon alaire (quand les somites ont ete greffes a ce niveau) ni dans le mesoderme sous-ectodermique ventral. La limite entre les cellules marquees et les
cellules non marquees issues de la somatopleure est toujours nettement discernable au niveau du flanc de l'embryon (Figs. 2,3). II n'y a jamais participation des
Developpement du plumage dorsal. I
319
Figs. 2, 3. Coupe transversale a travers le flanc droit d'un embryon de Poulet
dont le mesoderme somitique droit a ete remplace a 2 jours par du mesoderme somitique de Caille. A 5,5 jours d'incubation, les cellules predermiques de Caille (C),
identifiables au volumineux granule d'ADN dans leur noyau, ne migrent pas audela du milieu du flanc (fleche et pointille). Le mesoderme somatopleural de Poulet
(P) fournit la totalite des cellules predermiques du tegument latero-ventral. Coloration de Feulgen.
cellules issues du dermatome a la formation du derme alaire ou ventral, du
moins jusqu'a 6,5 jours d'incubation.
On peut done affirmer que les cellules dermiques issues du dermatome edifient
le derme de la peau dorsale qui s'etend lateralement jusqu'a une limite situee
approximativement a mi-chemin entre les lignes medio-dorsale et medio-ventrale; les cellules dermiques qui edifient le derme ventral en-dessous de cette
limite sont issues de la somatopleure.
(2) Ejfets de Vexcision d'un trongon de mesoderme somitique
(a) Description histologique des ejfets precoces de Vexcision
Vingt-quatre heures apres l'excision totale d'un troncon de cordon somitique
insegmente (Fig. 4), la cicatrisation est terminee et la structure somitique le
plus souvent reconstituee, parfois d'une facon incomplete (Fig. 6). Dans quelques cas, la zone de l'excision est occupee par un mesenchyme banal.
Lorsque l'excision est effectuee au niveau des somites, seule la partie dorsale
320
A. MAUGER
du somite (dermo-myotome) est eliminee; le sclerotome est toujours, en partie
ou totalement, laisse en place (Fig. 5). Entre 3 et 5 h apres l'excision, l'ectoderme n'est pas completement cicatrise. Le mesoderme superficiel subit une
epithelisation. Yingt-quatre heures apres l'excision, du mesenchyme sousectodermique banal occupe l'espace sous-ectodermique. On assiste parfois au
regroupement de cellules dont l'aspect s'identifie a celui des cellules myotomales (Fig. 7). Quarante-huit heures apres l'excision, le mesenchyme sousectodermique est abondant. Les cellules musculaires sont peu nombreuses.
Quatre jours apres l'excision, les cellules mesenchymateuses sous-ectodermiques sont incapables d'edifier un derme dense (Fig. 8).
(b) Ejfets macroscopiques sur la pteryle spinale
L'excision du mesoderme somitique aboutit a une differentiation deficiente
de la pteryle spinale. II a done ete necessaire de determiner le nombre des plumes
de la pteryle spinale et la variability de ce nombre chez des embryons normaux
pour pouvoir classer avec certitude les embryons experimentaux a patron plumaire apparemment non perturbe parmi les embryons normaux ou deficients.
La pteryle spinale a ete decrite dans un precedent travail (Mauger & Sengel,
1970). Les plumes y sont regulierement disposees, selon un motif hexagonal,
en rangees plumaires qui dessinent a partir des plumes initiales (medianes ou
paramedianes) des chevrons plumaires ouverts vers l'arriere (regions cervicale
posterieure et thoraco-lombo-sacro-caudale) ou vers l'avant (region cervicale
Figs. 4-8. Repercussion de l'excision du mesoderme somitique sur l'histogenese du
tegument dorsal.
Fig. 4. Embryon de 18 paires de somitesfixeimmediatement apres l'excision du cordon somitique droit (a gauche sur la coupe) en arriere du 18e somite. L'endoderme
(En) est intact.
Fig. 5. Embryon opere au stade de 31 paires de somites et fixe 4 h apres
l'excision unilaterale des somites 26 a 31. Seul le dermo-myotome droit a ete elimine.
Le sclerotome (S) est reste en place au-dessus de l'aorte (A). E, ectoderme cicatriciel;
DM, dermo-myotome gauche.
Fig. 6. Embryon opere au stade de 17 paires de somites et fixe 24 heures apres l'excision bilaterale du cordon somitique en arriere des somites 17. Reconstitution
partielle d'une structure somitique, qui reste pauvre en cellules. DM, dermomyotome; S, sclerotome.
Fig. 7. Embryon opere au stade de 26 paires de somites et fixe 24 heures apres
l'excision bilaterale des somites 17 a 20. Reconstitution partielle et bilaterale d'une
masse de cellules myoblastiques (M). Le dermatome ne s'est pas reconstitue.
L'espace sous-ectodermique est precocement occupe par des cellules non dermatomales. E, ectoderme cicatriciel.
Fig. 8. Embryon opere au stade de 31 paires de somites etfixe4 jours apres l'excision
unilaterale droite (a gauche sur la Fig. b) des somites 26 a 31. a, tegument du cote
opere: absence de derme dense; c, cote contralateral temoin avec debut de formation du derme dense (D).
321
Developpement du plumage dorsal. I
DM
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322
A MAUGER
Developpement du plumage dorsal. I
323
anterieure). Ces rangees plumaires ont ete numerotees de 1 a 54-56, en concordance avec les plumes initiates de chaque chevron (Fig. 9). II etait illusoire
de denombrer toutes les plumes de la pteryle spinale, car, en continuite avec la
pteryle cephalique, sa limite anterieure ne peut etre fixee qu'arbitrairement.
Cependant, en se limitant a deux regions, la region cervicale posterieure et la
region thoraco-lombo-sacro-caudale, qui sont precisement celles ou se placent
les interventions, le denombrement des plumes devient possible. A la limite entre
ces deux regions, la pteryle spinale presente un accident remarquable et constant,
l'echancrure scapulaire, qui est bordee posterieurement par la rangee plumaire
no. 28. Anterieurement, la portion cervicale posterieure presente un etrecissement au niveau de la rangee plumaire no. 16, qui est egalement un repere assez
precis (Fig. 9). Ainsi les plumes ont ete denombrees, d'une part dans la portion
cervicale posterieure etroite de la pteryle spinale (rangees plumaires 16 a 27),
d'autre part dans la portion thoraco-lombo-sacro-caudale (rangees plumaires
nos. 28 a 54-56).
Divers denombrements ont ete effectues: nombre de plumes de part et d'autre
de la ligne medio-dorsale, ecart entre les nombres des cotes droit et gauche,
nombre des rangees plumaires de part et d'autre de la ligne medio-dorsale,
nombre total des plumes, dans chacune des deux regions precedemment definis.
Dans le Tableau 1 sont consignes les chiffres moyens concernant la portion
thoraco-lombo-sacro-caudale de la pteryle spinale de 11 embryons normaux.
Tous les embryons operes dans cette region et presentant un nombre de plumes
inferieur a 440 (v. Tableau 1) ont ete considered comme deficients.
Au niveau de la portion cervicale posterieure, les variations du nombre de
plumes, parmi les embryons normaux, sont beaucoup plus faibles. Les deficiences plumaires des embryons operes dans cette region sont generalement
facilement estimees par le nombre des rangees plumaires absentes.
Les excisions du materiel somitique ont ete pratiquees aux 4 stades de la
Fig. 9. Regions cervicale posterieure (C) et thoraco-lombo-sacro-caudale (T) de la
pteryle spinale d'un embryon normal de 10,5 jours. La rangee plumaire transversale no. 28, situee immediatement en arriere de l'echancrure scapulaire (ES), sert
de repere a la localisation des lesions. Les rangees nos. 16 et 17 marquent le niveau le
plus etroit de la pteryle.
Figs. 10-12. Eflfets de l'excision d'un train de somites sur le developpement de la
pteryle spinale. Embryons fixes a 10,5 jours.
Fig. 10. Excision unilaterale des somites droits 8 a 13, au stade de 23 paires de somites. Regulation du patron plumaire hexagonal, mais absence d'environ 4 rangees
plumaires transversales entre les rangees nos. 16 et 21.
Fig. 11. Excision unilaterale des somites droits 16 a 20, au stade de 30 paires de
somites. Absence de regulation: deficience plumaire au niveau scapulaire (fleche).
Fig. 12. Excision bilaterale des somites 15 a 19, au stade de 27 paires de somites.
Absence de regulation: formation d'une apterie transversale evasee sur les bords
(fleches).
324
A. MAUGER
Tableau 1. Caracteristiques de la portion thoraco-lombo-sacro-caudale de la pteryle
spinale d'embryons normaux et d? embryons operes dans le territoire presomptif
de cette portion de la pteryle et classes parmi les embryons a patron plumaire
normal et nombre de plumes deficient
Embryons operes a plumage deficient
(Nombre de plumes < 440*
Excision unilaterale
Embryons
normaux
temoins
Nombre de cas
Nombres de extremes
plumes
moyens
AJ
r
Excision bilaterale
du cordon des derniers du cordon
somitique somites for- somitique
(stade 1) mes (stade 2) (stade 1)
11
5
461-545
516±76f
382-435
419^39
302-424
406-421
414
21
437
19
382
15
413
17
5±9t
5
de somites
ages
(stade 3)
7
5
Nombre
]
25
27
25
28
27
moyen de I a droite
25
25
27
28
28
rangees
j a gauche
plumaires )
* 440 = nombre moyen de plumes des embryons normaux diminue de l'intervalle de
confiance = 516-(3,169x24) (24 = ecart-type).
t Interval le de confiance pour un seuil de securite de 0,01.
| A= difference moyenne entre les nombres de plumes du cote gauche (temoin) et du
cote droit (opere ou non).
differentiation du mesoderme somitique decrits precedemment et classees en
4 series experimentales: (1) excision du cordon somitique; (2) excision des
derniers somites formes; (3) excision des somites situes en direction cephalique
a une distance de 3 a 5 somites du dernier sillon intersomitique; (4) excision
des somites situes en direction cephalique a une distance de 6 a 12 somites du
dernier sillon intersomitique.
Les differentes malformations de la pteryle spinale sont, dans l'ordre de gravite
croissante, les suivantes:
— la pteryle spinale presente un nombre de plumes normal. Toutefois,
l'arrangement des plumes en rangees regulieres est perturbe. La malformation
n'affecte done que le patron plumaire;
— la pteryle spinale est deficiente par le nombre de ses plumes. La deficience
se manifeste de trois facons differentes:
— la pteryle spinale presente un patron hexagonal normal. Toutefois le
denombrement des plumes permet de differencier les embryons normaux des
embryons deficients. Le Tableau 1 donne la moyenne du nombre de plumes de
l'ensemble des embryons operes dans la region thoraco-lombo-sacro-caudale
et classes dans cette categoric On constate que ces nombres sont inferieurs au
chiffre le plus bas de l'intervalle de confiance assigne au nombre de plumes des
Developpement du plumage dorsal. I
325
Malformations de la
pteryle spinale
100
90
80
70
60
P|jpi Nombre de plumes normal,
te%#-i patron perturbe
VssXyi Nombre de plumes deficient,
<£&* patron normal
p o o °| Nombre de plumes deficient,
patron perturbe
I
1 Encoche (excision unilateral)
ou apterie (excision bilaterale)
50
40
30
20
10
3
2
Excisions
unilaterales
1
1
Stade du mesoderme
somitique excise
Excisions
bilaterales
Fig. 13. Effets de l'excision du mesoderme somitique sur le developpement du plumage dorsal. La frequence des divers types de malformation est exprimee en fonction
du stade (1-2-3-4, voir texte) du mesoderme somitique excise. Le patron plumaire
est dit perturbe lorsque le motif hexagonal presente des distorsions et que les plumes
sont mal rangees.
embryons normaux. Au niveau cervical posterieur de la pteryle spinale les
deficiences sont nettement caracterisees par l'absence d'une ou de plusieurs
rangees plumaires (Fig. 10);
— la deficience plumaire s'accompagne d'une perturbation du patron plumaire. Dans la zone operee les plumes sont dispersees et irregulierement espacees.
Elles ne sont pas regulierement disposees en rangees plumaires;
— dans les cas de forte deficience, la pteryle spinale est echancree sur son bord
lateral droit par une encoche depourvue de plumes dans le cas d'excision unilaterale (Fig. 11), ou interrompue par une bande transversale de peau glabre
(apterie) dans le cas d'excision bilaterale (Fig. 12).
Les resultats experimentaux sont consignes dans le Tableau 2 et la Fig. 13.
On constate que le nombre d'embryons deficients est d'autant plus eleve et la
deficience d'autant plus grave que l'excision a ete pratiquee a un stade plus tardif
de la differentiation somitique. De plus, le pourcentage est plus eleve et les malformations plus etendues chez les embryons ayant subi une excision bilaterale.
Ainsi, puisque l'excision du cordon somitique a peu d'effets sur le developpement de la pteryle spinale, il faut admettre que le mesoderme somitique insegmente est doue d'un fort pouvoir de regulation des deficiences permettant non
seulement de reconstituer une population plumaire complete, mais aussi de
restaurer l'arrangement des plumes selon le patron caracteristique de la pteryle
spinale. Au contraire, les somites manifestent des capacites de regulation des
deficiences d'autant plus faibles qu'ils sont plus differencies.
15
6
7
4
1
7
0
17
14
22
61
23
10
36
8
14
33
Patron
normal
28
15
Embryons
interpretables
A
0
12
1
1
2
3
0
Patron
perturbe*
Pteryle complete
19
14
(%)
Mortal ite
r
r
16
34
3
1
9
7
3
2
1
5
2
5
5
7
Patron
normal
Interruption
de la pteryle
(apterie ou
encoche)
6
5
6
0
0
3
1
Patron
perturbe*
Pteryle deficiente en plumes
* Le patron hexagonal presente des distorsions variees et les plumes sont mal rangees.
/unilaterale
1. Cordon
somitique
I bilaterale
2. Somites
r
venant de se \ unilaterale
segmenter
3. Somites
(
situes de 3
unilaterale
a 5 somites
en avant des bilaterale
derniers
I
4. Somites
(
situes de 7 a unilaterale
12 somites en
avant des
bilaterale
derniers
Stade de differentiation du
mesoderme
Mode
somitique
d'excision
Nature dei l'excision
Tableau 2. Ejfets de V excision du mesoderme somitique sur la differ enciat ion de la pteryle spinale
c
o
*
to
O
Developpement du plumage dorsal. I
jylalfc>rma tion s
e spinal
% P ery
327
de la
100
0° O
90
ooo
)OO<
?o<tf
80
70
60
50
40
30
20
10
-
Pteryle supplemental
Nombre de plumes deficient,
patron perturbe
Encoche
Nature de Timplant
00
'•5
J8
O J>
O c3
^ o
Fig. 14. Effets du remplacement du mesoderme somitique par divers implants. La
frequence des divers types de malformation est exprimee en fonction de la nature
de l'implant.
En raison de ce fort pouvoir de regulation du mesoderme somitique, il etait
necessaire, pour preciser son role dans la differenciation regionale du plumage
spinal, de faire obstacle a la regulation, par des implantations d'un corps etranger
a la place du cordon somitique. Cette technique a permis en meme temps de
tester les capacites plumigenes de divers tissus non somitiques.
3. Effets du remplacement des somites sur la differenciation
de la pteryle spinale
Toutes les implantations ont ete pratiquees au niveau du cordon somitique.
Les resultats sont consignes dans le Tableau 3 et la Fig. 14. La cicatrisation
de l'ectoderme est terminee 24 h apres Fimplantation, sauf dans le cas des
greffons de tube digestif.
Le remplacement orthotopique du mesoderme somitique par du cordon somitique ou par des somites aboutit generalement au developpement d'un plumage
dorsal normal ou peu deficient. Ce resultat est rapporte en detail dans une autre
publication (Mauger, 1972 a).
Les implants d'agar sont rejetes pendant les 24 heures qui suivent l'operation.
Toutefois leur presence pendent ce laps de temps suffit a provoquer des deficiences, certes minimes, de la pteryle spinale. Les encoches qui echancrent lateralement la pteryle spinale sont peu profondes et n'affectent que l'extremite
distale de quelques rangees plumaires. Le pourcentage des deficiences est cependant plus eleve que chez les embryons ayant subi une simple excision du cordon
\/o)
54
62
30
29
37
(O/\
20
8
29
4
59
Embryons
interpretables
4
0
0
0
5
Pteryle
normale
7
7
29
5
43
Encoche
A
9
1
0
0
3
-i
Pas
d'enchoche*
* Le patron hexagonal est perturbe, sans qu'il apparaisse de zone denudee.
Agar
Tantale
Tube digestif
Tube neural
Mesoderme lame
laterale
Nature de l'implant
Mortalite
Pteryle deficiente
0
0
0
0
8
Pteryle
supplementaire
Tableau 3. Effets du remplacement des somites par des implants inanimes ou vivants sur la differenciation de la pteryle spineal
%
Q
w
*
oo
Developpement du plumage dorsal. I
329
somitique. Les implants de tantale ont un effet nefaste sur la survie des embryons
operes (62 % de mortalite). Tous les embryons survivants (sauf un) presentent de
graves deficiences, qui se manifestent par la formation d'une ou de deux encoches laterales, selon que l'implantation etait uni ou bilaterale (Fig. 15).
L'implantation d'un quartier de tube digestif aboutit toujours au developpement d'une pteryle spinale echancree lateralement. La surface de 1'echancrure
peut etre tres grande et supprimer 6 a 9 rangees plumaires (Fig. 16). La cicatrisation de l'ectoderme est parfois incomplete (11 cas).
Le remplacement du mesoderme somitique par du tube neural aboutit toujours a la non-differenciation des plumes au niveau de l'implantation. L'echancrure de la pteryle spinale est profonde, elle atteint toujours la ligne medio-dorsale
et affecte 5 a 9 rangees plumaires (Fig. 17). Lorsque l'implantation d'un troncon
de tube neural est faite au niveau de la future patte, les plumes proximales de
la pteryle femorale jouxtant la pteryle spinale sont plus longues et plus nombreuses du cote de l'implantation que du cote contralateral non opere.
Enfin, le remplacement du mesoderme somitique insegmente par du mesoderme somatopleural aboutit, dans la majorite des cas, a la formation d'une
echancrure marginale. Cette echancrure peut etre tres profonde et atteindre la
ligne medio-dorsale. Le nombre des rangees plumaires affectees par l'echancrure
est de l'ordre de 10 (Fig. 18). Dans d'autres cas l'echancrure est tres marginale
et n'affecte que l'extremite distale de 3 a 10 rangees plumaires (Fig. 19). Quelques
embryons sont tout a fait normaux. Dans 8 cas, est apparue une pteryle supplementaire (Fig. 20). Celle-ci est nettement delimitee anterieurement et posterieurement par une etroite apterie. Le nombre des plumes et leur disposition (patron
typiquement hexagonal, plumes plus serrees que celles de la pteryle spinale)
rappellent l'organisation d'une pteryle pectorale. Dans un cas, la pteryle supplementaire n'etait pas typiquement pectorale.
Lorsque l'implantation est faite au niveau femoral, on observe une invasion
de l'echancrure marginale de la pteryle spinale par les plumes de la pteryle
femorale (Figs. 15 et 16), comme cela a deja ete constate apres l'irradiation des
somites aux rayons X (Mauger, 1970).
A l'histologie, le tegument qui recouvre le tube digestif implante est constitue
d'un epiderme et d'un tissu sous-epidermique dense (Figs. 21 et 22). Toutefois,
si Ton compare ce tissu sous-ectodermique au derme dense normal (Fig. 26), on
constate que les noyaux de ses cellules sont arrondis, alors que ceux du derme
dense sont allonges parallelement a l'epiderme. L'epiderme est forme d'une ou
deux assises cellulaires et a edifie quelques courts filaments ancreurs. Le tegument qui recouvre le tube neural implante est forme d'un epiderme palissadique
presentant des arches et des filaments ancreurs et d'un derme lache (Figs. 23 et
24). La peau de l'apterie qui s'est developpee apres l'implantation de mesoderme
somatopleural est constitute d'un epiderme au sein duquel se sont edifiees de
nombreuses arches avec de longs filaments ancreurs et d'un derme lache (Fig. 25).
Ainsi, le remplacement du mesoderme somitique insegmente par un implant
330
A. MAUGER
inanime ou tissulaire aboutit, dans la majorite des cas, a la formation d'une zone
marginale de peau glabre qui decoupe la pteryle spinale du cote opere. Cette
echancrure peut etre plus ou moins profonde et affecter un plus ou moins grand
nombre de rangees plumaires selon la qualite des implants. Les echancrures
les plus grandes ont ete obtenues apres implantation de mesoderme somatopleural, les plus petites apres implantation d'agar. Ces experiences montrent,
de plus, qu'aucun autre tissu, meme le tissu mesodermique somatopleural - qui
est normalement en partie plumigene - ne peut participer a l'edification de la
pteryle spinale. Quand des plumes se forment a partir du mesoderme somatopleural, elles restent etrangeres a la pteryle spinale, ne s'y integrent pas completement et edifient un patron qui leur est propre.
Figs. 15-20. Effets du remplacement du mesoderme somitique par divers implants
sur le developpement de la pteryle spinale. Embryons fixes a 10,5 jours.
Fig. 15. Implantation bilaterale de 2 plaquettes de tantale de 1 mm de long, a la
place du cordon somitique, en arriere des somites 24, au stade de 24 paires de somites.
La pteryle spinale est echancree par 2 encoches laterales symetriques (fleche), envahies par des plumes se rattachant par leur arrangement aux pteryles femorales (F).
Fig. 16. Implantation unilateral droite d'un quartier de tube digestif de 1 mm de
long, a la place du cordon somitique, en arriere du somite 23, au stade de 23 paires
de somites. Formation d'une apterie medio-laterale, envahie par des plumes
femorales. Au centre de l'apterie, l'epiderme n'est pas completement cicatrise
(fleche). F, pteryle femorale.
Fig. 17. Implantation unilateral droite d'un troncon de tube neural (preleve sur un
embryon de 22 paires de somites au niveau des somites 18 a 23), a la place du cordon
somitique en arriere du somite 26, au stade de 26 paires de somites. Formation
d'une apterie medio-laterale largement evasee vers les bords de la pteryle. Noter, en
comparant avec le cote contralateral, l'augmentation du nombre et de la longueur
des plumes de la pteryle femorale (F) situees sur le bord lateral de l'apterie (fleche).
Fig. 18. Implantation unilateral droite d'un fragment de mesoderme somatopleural
distal a la place du cordon somitique (voir les caracteristiques de cette operation Fig.
1 A). La pteryle spinale est echancree par une longue zone de peau nue: une
dizaine de rangees plumaires transversales manquent (fleche).
Fig. 19. Implantation unilateral droite d'un fragment de mesoderme somatopleural
proximal (preleve sur un embryon de 25 paires de somites au niveau des somites 10
a 15), a la place du cordon somitique en arriere du somite 26, au stade de 26 paires
de somites. Formation d'une petite indentation (fleche), occupee par quelques praeplumulae eparses.
Fig. 20. Implantation unilaterale droite d'un fragment de mesoderme somatopleural proximal a la place du cordon somitique (voir les caracteristiques de cette
operation Fig. 1B). Formation d'une pteryle supplementaire (fleche), dont la densite
et l'arrangement plumaire rappellent la disposition des plumes de la pteryle pectorale. Noter les 2 bandes apteres (a) qui separent la pteryle supplementaire des
plumes spinales.
Developpement du plumage dorsal. I
331
EMB 28
332
A. MAUGER
Developpement du plumage dorsal. I
333
DISCUSSION ET CONCLUSION
L'observation du mesoderme somitique marque (par la thymidine tritiee
ou par les caracteres nucleaires de Caille) a differentes etapes de la migration des
cellules dermiques permet d'affirmer que les cellules dermiques issues du dermatome edifient uniquement le derme de la peau dorsale qui s'etend lateralement a
mi-chemin entre les lignes medio-dorsale et medio-ventrale. Les cellules issues
du dermatome et celles issues de la somatopleure sont toujours nettement separees au niveau du flanc de l'embryon, du moins jusqu'a 6,5 jours d'incubation.
Ces observations confirment celles de Straus & Rawles (1953) et sont en accord
avec le fait que les excisions et les irradiations des somites aux rayons X (Mauger,
1970) ne provoquent jamais de perturbations des pteryles pectorales, ventrales,
alaires ou femorales. Ainsi chez le Poulet le derme plumigene dans son ensemble
est issu d'ebauches embryonnaires differentes: des somites, de la somatopleure
et meme (selon Romanoff, 1960) des cretes neurales en ce qui concerne le derme
de la pteryle cephalique.
L'excision, meme bilaterale, d'un troncon de cordon somitique, a, en definitive, assez peu d'effets sur la differentiation de la pteryle spinale: le pourcentage d'embryons normaux est eleve; la gravite des deficiences est faible;
dans la majorite des cas, les embryons developpent une pteryle spinale dont le
Figs. 21-25. Repercussion du remplacement du mesoderme somitique insegmente
sur l'histogenese du tegument.
Figs. 21, 22. Vue d'ensemble et detail d'une coupe transversale a travers la portion
dorso-laterale droite d'un embryon de 10,5 jours, apres l'implantation d'un quartier
de tube digestif (77)) au stade de 23 paires de somites. La forte densite (fleche)
des cellules mesenchymateuses (Msp) sous l'epiderme (E) provient de l'invasion par
des cellules splanchnopleurales, appartenant a la gaine conjonctive de l'intestin
implante et qui se distinguent par leur forme des cellules du derme interplumaire (cf.
Fig. 26).
Figs. 23, 24. Vue d'ensemble et detail d'une coupe transversale a travers la portion
dorso-laterale droite d'un embryon de 10,5 jours, apres l'implantation d'un troncon
de tube neural, au stade de 26 paires de somites (donneur: 22 paires de somites).
Non-formation de derme dense (cf. Fig. 26) au-dessus du tube neural implante
(TN). L'epiderme (E) edifie des arches a concavite tournee vers le mesenchyme dermique (Md) et des filaments ancreurs (F).
Fig. 25. Detail d'une coupe transversale a travers la portion dorso-laterale droite
d'un embryon de 10,5 jours, apres l'implantation, en arriere du somite 19, d'un
fragment de mesoderme somatopleural distal, au stade de 19 paires de somites
(donneur: 30 paires de somites). Le mesoderme somatopleural distal se differencie
en un mesenchyme dermique lache (Md), tres pauvre en cellules. L'epiderme (E)
edifie des ' arches' (A) et des filaments ancreurs (F).
Fig. 26. Detail de la peau interplumaire de la pteryle spinale d'un embryon normal
de 10,5 jours d'incubation coupe transversalement. Les cellules du derme interplumaire (Di) ont un noyau allonge parallelement a l'epiderme. Elles possedent de
longs prolongements cytoplasmiques et sont tassees contre l'epiderme (E).
334
A. MAUGER
patron est normal malgre la deficience du nombre de ses plumes. Le mesoderme
somitique insegmente est doue d'un grand pouvoir de regulation: regulation
des deficiences, regulation du patron hexagonal.
Au contraire, si le mesoderme somitique est excise alors qu'il a subi sa segmentation, l'operation aboutit a la formation d'une pteryle spinale dont les
deficiences sont d'autant plus nombreuses et plus graves que l'excision est
pratiquee a un stade plus tardif de la differenciation somitique. Les somites sont
d'autant moins capables d'effectuer la regulation des deficiences ou du patron
hexagonal qu'ils sont plus differencies. Toutefois la deficience est toujours
moindre que ce qu'elle serait en l'absence de toute regulation. En effet, l'excision est pratiquee sur le territoire presomptif de 7 a 10 rangees plumaires. Or
la deficience affecte au plus 3 a 4 rangees plumaires. De plus, certains embryons
operes a un stade tardif de la differenciation somitique sont encore doues
d'un pouvoir de regulation totale, du moins lorsque l'excision est unilaterale.
Strudel (1966), en etudiant les consequences d'excisions de somites sur
l'organogenese vertebrate, a egalement constate que le mesoderme somitique est
doue d'un certain pouvoir de regulation a condition que l'endoderme reste en
place. Ce substrat, toujours intact apres les excisions rapportees dans ce travail,
semble en effet indispensable a la migration des cellules destinees a reparer la
deficience cellulaire. Lanot (1971a, b) attribue egalement au mesoderme presomitique un grand pouvoir de regulation, du moins en ce qui concerne la
capacite de ce mesoderme a se segmenter.
Au contraire, dans d'autres especes, le mesoderme somitique est incapable de
reguler ses deficiences a des stades de differenciation semblables. Chez l'Amphibien (Xenopus), aucune regulation ne se manifeste apres l'excision des somites
ou du cordon somitique (Deuchar & Burgess, 1967). De meme chez la Tortue,
Yntema (1970) n'observe aucune regulation au niveau de ecailles dermiques de la
carapace apres l'excision de la partie dorsale des derniers somites formes. Par
ce procede, Yntema a pu definir l'origine somitique exacte de chaque ecaille
de la carapace.
Quelle est l'origine des cellules assurant la regulation? Strudel (1966) a observe que les regulations interviennent tres rapidement et sont terminees entre
10 et 24 h apres l'excision. En effet la regulation est certainement un phenomene
precoce: les implants inanimes (agar, tantale) ne font obstacle a la regulation
que pendant une periode tres courte apres l'implantation, car ils deviennent
rapidement tres petits et inefficaces par rapport a la taille croissante de l'embryon.
Les deficiences plumaires n'en sont pas pour autant moins graves que celles
obtenues par l'implantation de certains greffons vivants, qui grandissent en
meme temps que l'embryon. Selon Strudel (1966), rafflux de materiel vers
la region operee se fait a partir du mesoderme somitique des regions
anterieure, posterieure et contralaterale. De nombreux faits sont, en effet, en
faveur d'une regulation contralaterale en ce qui concerne l'edification de la
pteryle spinale: (1) les excisions bilaterales aboutissent a un pourcentage de
Developpement du plumage dorsal. I
335
deficiences plus grand que les excisions unilaterales; (2) chez les embryons don
a pteryle spinale est deficiente et le patron normal, l'ecart (Tableau 1) entre
le nombre de plumes de la moitie droite (operee) de la portion thoraco-lombosacro-caudale de la pteryle spinale et celui de la moitie gauche (non excisee),
s'il est toujours superieur a celui qui est observe chez les temoins, reste cependant
relativement faible (de l'ordre de 15 a 21 plumes), si Ton considere que l'excision
porte sur 5 a 6 somites, c'est-a-dire sur le territoire presomptif de 7 a 9 rangees
plumaires cervicales posterieures (soit environ 30 a 40 plumes) ou thoraciques
(soit environ 70 a 90 plumes), ou encore 5 a 6 rangees plumaires lombo-sacrocaudales (soit environ 40 a 50 plumes). Ce qui indique que des cellules somitiques
dermogenes du cote non opere ont contribue a la reparation du mesoderme
somitique du cote opere. II est peu probable que la regulation se fasse a partir
du mesoderme des lames laterales, puisque ces dernieres sont incapables, lorsqu'elles sont implantees a la place des somites, d'edifier un patron plumaire
spinal. Les cellules assurant la regulation sont done toutes issues du mesoderme
somitique. Puisque la regulation peut se faire a partir des cellules somitiques
anterieures, posterieures et contralaterales a la region operee, il faut admettre,
lorsque les excisions sont faites a un stade tardif, que des cellules somitiques
deja engagees dans leur differenciation sont encore capables de regulation.
La differenciation tardive du mesoderme somitique est le resultat d'une succession d'evenements au cours desquels il acquiert une determination de plus
en plus restreinte. La parcellisation du somite en dermatome, myotome et
sclerotome et l'organogenese qui en decoule sont apparemment sous la dependance des organes axiaux : la differenciation du cartilage vertebral a partir du
sclerotome est regie par le tube neural et la corde (Holtzer & Detwiler,
1953;Strudel, 1953,1955,1962; Grobstein &Parker, 1954;Watterson,Fowler &
Fowler, 1954; Detwiler & Holtzer, 1956; voir aussi la revue de Thorp & Dorfman, 1967; Lash, 1968); celle du muscle a partir du myotome depend du tube
neural (Muchmore, 1964, 1968; Filogamo & Mussa, 1967; voir la revue de
Herrmann, Heywood & Marchok, 1970); le tube neural joue egalement un role
determinant dans la differenciation du derme plumigene a partir du dermatome
(Sengel & Kieny, 1967; Mauger & Sengel, 1971; Mauger, 19726).
On admet generalement que la determination n'est pas acquise tant que la
regulation est possible. Or, les somites sont, a un stade precoce, determines a
differencier des muscles (au stade 11 de H.H., soit environ 15 somites, selon
Ellison, Ambrose & Easty, 1969 a) et du cartilage (au stade 9 de H.H., soit
environ 10 somites, selon Ellison, Ambrose & Easty, 19696). De plus, des
experiences de transplantation heterotopique de mesoderme somitique insegmente, a differents niveaux de l'axe cephalo-caudal, ont montre que le mesoderme somitique est deja determine a former tel niveau de la pteryle spinale
(Mauger & Sengel, 1971; Mauger, 1972 a) et de l'axe vertebral (Kieny, Mauger
& Sengel, 1972). De meme, a ce stade, le mesoderme somatopleural est deja
determine a differencier ou non des plumes. II faut done admettre qu'une
336
A. MAUGER
ebauche determinee est encore capable de regulation, dans certaines conditions
de deficience experimentale.
II apparait que le facteur essentiel limitant les capacites de regulation du mesoderme somitique est lie a l'etat de sa differenciation et non a celui de sa determination. La realisation des potentialites morphogenetiques des somites se fait,
avec un certain temps de latence apres l'acquisition precoce de la determination,
en fonction de facteurs emanant de l'environnement (Ellison, Ambrose &
Easty, 1969 a, b). L'excision, comme tout traumatisme, en modifiant l'environnement, induit les cellules somitiques voisines a effectuer une proliferation
cellulaire compensatrice intense, au cours de laquelle l'activite des genes peut
etre modifiee et les cellules subir une modification de leur determination initiale.
II est probable que les cellules somitiques retrouvent, apres plusieurs divisions
successives, des qualites de cellules indifferenciees et indeterminees. Le passage
de l'etat differencie a l'etat de proliferation que subissent les cellules mesodermiques assurant la regulation est comparable a celui qui est observe lors de la
regeneration, la cicatrisation, la cancerisation, la culture in vitro. Les cellules
somitiques, redevenues totipotentes, sont aptes, apres reparation de la lesion,
a subir une nouvelle determination en fonction de leur nouvel environnement.
II est remarquable de constater que des cellules, qui sont deja engagees dans
l'histogenese du dermo-myotome et du sclerotome, sont encore capables de
modifier leur differenciation initiale. Un exemple en est fourni par le retournement de l'axe dorso-ventral des somites (Mauger, 1972 a), operation qui n'entrave
pas la differenciation normale des plumes de la pteryle spinale: les cellules
sclerotomales, mises au contact de l'ectoderme, ont modifie leur determination
initiale, en fonction du nouvel environnement.
Lorsqu'on tente de mettre en relation la cessation de toute possibilite de
regulation avec un evenement biochimique important de la differenciation somitique, on pense a la synthese de proteines specifiques. Or, a mesure que les procedes d'investigation deviennent plus fins et plus precis, on decele des syntheses
proteiques specifiques a des stades de plus en plus precoces. Des proteines et des
polysaccharides specifiques ont ete deceles dans le myotome (tropomyosine
au niveau cervical du stade 14 de H.H. (21-22 paires de somites) (Hirabayashi,
1971); myosine au niveau brachial du stade 15 de H.H. (24-25 somites)
(Holtzer, Marshall & Finck, 1957)) et dans le sclerotome (sulfate de chondroitine A et C au stade 19-20 de H.H. (37-43 paires de somites) (Kvist & Finnegan,
1970 a, b)). Or, c'est approximativement a ces stades et a ces niveaux que les
excisions ont provoque le maximum de perturbations. On connait peu de
choses des syntheses specifiques du dermatome (le collagene a ete nettement
caracterise seulement a partir de 5 jours d'incubation (Sengel & Rusaouen,
1969)), excepte l'existence d'un peu de sulfate de chondroitine A et C au stade
19-20 de H.H., et d'acide hyaluronique, comme d'ailleurs dans tous les tissus
axiaux, au stade 17 (Kvist & Finnegan, 1970 a, b).
Le remplacement du mesoderme somitique par un tissu non somitique ou
Developpement du plumage dorsal. I
337
par un implant inanime empeche la regulation. II s'en suit que les deficiences
plumaires sont plus frequentes et plus graves que celles qui sont obtenues apres
l'excision du cordon somitique. Par contre, le remplacement orthotopique du
mesoderme somitique par du mesoderme somitique preleve sur un autre erabryon a peu d'effet sur le plumage dorsal (Mauger, 1972 a).
En outre, il est interessant de constater que remplacement et l'extension des
lesions cutanees (apteries, encoches, etc.) sont en concordance parfaite avec
le niveau de l'operation, conformement a la carte des territoires presomptifs
de la pteryle spinale etablie precedemment (Mauger & Sengel, 1970). Mais le
resultat essentiel est le suivant: aucun des tissus vivants implantes a la place du
mesoderme somitique ne peut donner naissance a une portion de patron plumaire spinal. A l'exception du mesoderme somatopleural, aucun d'eux n'est
meme capable de fournir des plumes, d'une fac.on generate. L'implantation de
mesoderme somatopleural aboutit parfois a la formation d'un petit champ
plumaire supplementaire dont la morphologie et la demarcation nette par
rapport a la pteryle spinale permettent d'affirmer qu'il ne s'agit pas d'un morceau de pteryle spinale. La forte densite des plumes et la largeur du champ font
penser a une portion de pteryle pectorale. J'ai essaye de prelever tantot le territoire presomptif de l'apterie ventrale, tantot celui de la pteryle pectorale, pensant obtenir dans le premier cas une encoche marginale depourvue de plumes
et dans le second une pteryle supplementaire de type pectoral. Mais les pourcentages de pteryle supplementaire et d'encoche ont ete identiques dans les
deux series experimentales. Ces deux territoires sont sans doute trop voisins et
trop petits a 2,5 jours d'incubation pour etre preleves separement avec une
precision suffisante. Cependant, l'etendue des encoches consecutives a l'implantation de mesoderme somatopleural des lames laterales proximales est dans
l'ensemble plus faible que celles qui ont ete obtenues apres l'implantation du
mesoderme somatopleural des lames laterales distales (territoire presomptif de
l'apterie ventrale). Ces experiences demontrent que le mesoderme extra-somitique est deja determine a fournir telle portion du tegument ventral: apterie ou
pteryle. Toutefois quelques embryons sont tout a fait normaux ou presentent
de tres petites encoches laterales de la pteryle spinale. Ou peut concevoir que
ces embryons ont recu une implantation de mesoderme somatopleural qui
n'avait pas encore acquis sa determination. Dans ce cas, il n'est pas impossible
que les cellules mesodermiques de la somatopleure, non determinees, soient
aptes a participer en partie ou completement a l'edification de la pteryle spinale.
L'implantation de tube neural a la place du cordon somitique empeche
egalement la regulation et aboutit a la non-differenciation des plumes au niveau
de l'implantation. Ce resultat n'est, cependant, pas en contradiction avec le role
stimulateur attribue au tube neural dans la differenciation normale de la
pteryle spinale (Sengel & Kieny, 1963; Mauger & Sengel, 1971; Mauger, 19726).
Le tube neural implante a la place des somites joue le role d'obstacle precoce a
la regulation. II n'a aucun effet sur les cellules qui le recouvrent et qui, etant
338
A. MAUGER
probablement issues de la somatopleure du flanc, sont incapables de repondre a
son action morphogene. En revanche, lorsqu'il est implante au niveau du territoire presomptif des pattes, il provoque la differenciation de plumes supplementaires en bordure de la pteryle femorale voisine et stimule leur croissance
(Fig. 17). Cet effet plumigene est comparable a celui qu'un fragment de tube
neural exerce sur un explant de peau dorsale (Sengel, 1958) ou sur le territoire
de l'apterie medio-ventrale (Sengel & Kieny, 1967).
En definitive, toute perturbation du mesoderme somitique (excision, irradiation aux rayons X (Mauger, 1970), traitement a l'hyperite azotee (Sweeney &
Watterson, 1969)) retentit sur le developpement de la pteryle spinale. Tous ces
traitements provoquent une diminution du nombre des cellules somitiques
predermiques. L'obtention d'une apterie apres irradiation des somites m'avait
conduite a suggerer que la proliferation active des cellules rescapees de l'irradiation et destinees a reparer la deflcience les rendaient inaptes a se multiplier intensement au moment de la formation du derme dense. Or, les capacites de regulation des somites sont tributaires d'une intense multiplication cellulaire sans pour
autant empecher ulterieurement la differenciation d'un derme dense. Les cellules irradiees restant en place apres Firradiation jouent vraisemblablement le
meme role que celui des implants destines a bloquer la regulation: elles empechent la proliferation cellulaire compensatrice et le retour a un etat indetermine.
Lorsque toutes les cellules somitiques pycnotiques sont eliminees et que de
nouvelles mitoses apparaissent, il est sans doute trop tard pour que les cellules
subissent une nouvelle determination.
Enfin, les operations rapportees dans ce travail (excisions et remplacement du
mesoderme somitique) affectent non seulement le developpement du plumage
dorsal, mais aussi celui de la colonne vertebrate, des cotes et des ceintures (Kieny,
Mauger & Sengel, 1972). Les resultats sont d'ailleurs tout a fait paralleles.
Chaque fois que le plumage est normal ou presque, le squelette axial Test
egalement. Inversement, les echancrures ou les apteries dans le plumage spinal
correspondent regulierement a des malformations vertebrates, des lacunes
costales ou des hypomorphoses des ceintures selon le niveau de l'intervention.
Ce parallelisme entre morphogeneses squelettique et plumaire montre que des
mecanismes semblables president, au sein du somite, a la determination des
cellules et - si besoin est, grace au pouvoir de regulation - a leur transdetermination.
RESUME
Le role du mesoderme somitique dans le developpement du plumage dorsal a ete etudie sur
des embryons de Poulet. Les interventions ont ete faites au stade de 2 a 2,5 jours d'incubation.
Le remplacement d'une portion du mesoderme somitique par du mesoderme somitique
marque a la thymidine tritiee, ou par du mesoderme somitique de Caille (dont les noyaux se
distinguent de ceux du Poulet) a montre que les cellules issues du dermatome edifient le derme
de la peau dorsale jusqu'a une limite situee approximativement a mi-chemin entre les lignes
medio-dorsale et medio-ventrale. En-dessous de cette limite, les cellules dermiques sont issues
du mesoderme somatopleural.
Developpement du plumage dorsal. I
339
Le mesoderme somitique insegmente est doue d'un grand pouvoir de regulation des
deficiences, qui aboutit au developpement d'un plumage dorsal normal par le nombre et
Parrangement de ses plumes selon le patron caracteristique de la pteryle spinale. L'excision,
unilaterale ou bilaterale, de mesoderme somitique segmente a provoque des deficiences du
plumage dorsal d'autant plus etendues et plus frequentes que le mesoderme somitique etait
plus differencie. Ainsi, l'excision des somites a abouti, le plus souvent, a l'edification d'une
pteryle spinale incomplete (absence de rangees plumaires, apterie). Cependant, le mesoderme
somitique est encore capable de regulation meme apres avoir effectue sa differenciation en
dermatome, myotome et sclerotome. Ces resultats montrent que le mesoderme somitique
conserve sa capacite de regulation, bien qu'il ait deja acquis sa determination plumigene.
Le remplacement du mesoderme somitique insegmente par divers implants (agar, tantale,
tube digestif, tube neural, mesoderme somatopleural), destines a faire obstacle a la regulation, a empeche, du cote opere, la differenciation des plumes de la pteryle spinale. Dans quelques cas, l'implantation de mesoderme somatopleural a abouti a l'edification d'une pteryle
supplemental. Aucun tissu autre que le mesoderme somitique - meme le mesoderme
somatopleural, qui est normalement en partie plumigene — ne peut donner naissance a du
derme de pteryle spinale.
L'excision et le remplacement du mesoderme somitique empechent la differenciation d'un
derme dense, alors que ces interventions sont sans effet sur l'histogenese de l'epiderme,
avec formation d'arches et de filaments ancreurs.
Ce memoire constitue une partie de la these de doctorat d'Etat qui a ete soutenue par
l'auteur le 21 Janvier 1972 devant l'Universite scientifique et medicale de Grenoble.
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