Ultrastructure du noeud sino-atrial de rembryon de

/. Embryo}, exp. Morph. Vol. 37, pp. 133-147, 1977 133
Printed in Great Britain
Ultrastructure du noeud sino-atrial de rembryon de
souris aux jeunes stades du developpement
Par J. NANOT1 ET G. LE DOUARIN1
Laboratoire de Physiologie animate et cellulaire de
I'Universite de Nantes, France
SUMMARY
Ultrastructure of the embryonic mouse sinus node at the early stages
of
development
At early stages of development in the mouse embryo (12-13 days post-coitum) the cells of
the sino-atrial node are homogeneous but are different to the atrial myocardic cells at this
stage of development or a younger stage (9-10 days post-coitum).
Sino-atrial node cells are small; they have many ribosomes, the myofibrillar material and
the Golgi apparatus are poorly developed. Membrane contacts are represented by simple
appositions and some fascia adherentes. These cells show many pinocytic invaginations and
subsarcolemmic vesicles.
From the 14th day post-coitum the sino-atrial node becomes heterogeneous. 'Clear cells'
are present in the middle part of the node; they are characterized by their irregular shape and
the poor development of their myofibrillar material. 'Dark cells' are observed at the periphery
of the node and seem related to myocardial type cells described in the sino-atrial node of the
late mouse foetuses.
Our observations do not support the existence of a 3rd cellular population, called by some
authors: 'transitional cells'. The problem of the segregation between sino-atiial cells and
myocardial cells is discussed.
INTRODUCTION
Le noeud sino-atrial du foetus de souris en fin de gestation est constitue de deux
types cellulaires bien distincts: des cellules 'sombres' dont les caracteristiques
ultrastructurales sont comparables a celles des fibres myocardiques auriculaires,
et des cellules 'claires' pauvres en myofibrilles, et ne contenant, en general, que
peu d'organites intracytoplasmiques (Nanot & Le Douarin, 1975).
Des cellules d'aspect intermediaire entre ces deux types ont ete decrites mais
il n'est pas certain qu'elles appartiennent a une troisieme categorie cellulaire
comme l'affirment quelques auteurs et notamment James (1970) dans son etude
du nceud sino-atrial du cceur de chien et de
1'homme.
11 distingue en effet trois types cellulaires dans cette structure nodale: des
cellules claires dites cellules 'P', des cellules sombres correspondant aux
1
Adresse des auteurs: Laboratoire de Physiologie animale et cellulaire de l'Universite de
Nantes B.P. 1044, 44037 Nantes Cedex, France.

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fibres myocardiques, et des cellules qualifiers de transitionnelles (cellules 'T').
Dans le cas de l'embryon humain, cet auteur souligne que les cellules du noeud
sinoatrial sont toutes semblables entre elles aux jeunes stades du developpement.
Peu d'etudes portent sur les aspects cellulaires de la differenciation des
structures nodales au cours du developpement embryonnaire. Les travaux sont
beaucoup plus nombreux en ce qui concerne l'aspect des tissus nodal et con-
ducteur du cceur adulte d'especes variees de mammiferes telles que le rat
(Bompiani, Rouiller & Hatt, 1959; Viragh & Porte, 1960, 1961; Cheng, 1971).
la souris (Thaemert, 1973), le lapin (Torii, 1962; Trautwein & Uchizono, 1963;
Challice, 1966; Bojsen-Moller & Tranum-Jensen, 1972; Tranum-Jensen &
Bojsen-JVMler, 1973), le chien (Kawamura, 1961; James, 1962; Hayashi, 1971),
le singe (Colborn & Carsey, 1972; Viragh & Porte, 1973) et I'homme (James,
Sherf, Fine & Morales, 1966, James & Sherf, 1968).
Recemment Domenech-Mateu & Boya-Vegue (1975) ont etudie l'ultra-
structuredu noeud sino-atrial de l'embryon de rat aux stades de 15-16 et
17 jours
et montrent qu'a ces stades la plupart des cellules nodales sont des cellules 'P'
specialises bien que quelques cellules possedent les caracteres des cellules
myocardiques et que d'autres soient de presumees cellules de 'transition'. Selon
ces auteurs la diiference essentielle entre les cellules nodales embryonnaires et
les cellules nodales adultes porte sur la presence dans le premier cas d'un grand
nombre de prolongements cellulaires qui s'insinuent entre les cellules avoisi-
nantes et s'accolent aux membranes plasmiques. Selon eux la difference essen-
tielle entre les cellules nodales embryonnaires aux stades considered et les
cellules myocardiques porte sur l'aspect beaucoup plus clair des premieres. Us
decrivent des granulations osmiophiles dans le complexe golgien de ces cellules
nodales embryonnaires ainsi que des corps multivesiculaires.
Le probleme de la nature et du role physiologique des categories cellulaires
rencontrees dans le noeud sino-atrial n'est pas entierement resolu. Pour les
precedents auteurs le fait que les cellules 'P' embryonnaires aient a peu pres la
meme structure que les cellules 'P' adultes montre que tres tot dans la dif-
ferenciation du noeud sino-atrial ces cellules sont fonctionnelles.
Dans le cadre de nos recherches sur la differenciation cardiaque chez la souris
nous avons ete amenes a etudier Pultrastructure des cellules du noeud sinoatrial
a differents stades du developpement. Les resultats rapportes ici concernent les
stades jeunes du developpement embryonnaire (du 12eme au 16eme jour post-
coltum). Parallelement, nous avons etudie l'aspect du myocarde atrial au tres
jeune stade de 9 jours post-coitum
(p.c). II nous a paru interessant, en effet, de
connaitre quels etaient les ou le type cellulaire constituant la structure nodale
aux jeunes stades du developpement et d'en faire la comparaison avec le
myocarde atrial afin de mieux comprendre l'origine des differentes categories
cellulaires observees dans le noeud sino-atrial en fin de gestation et chez l'adulte.

Vltrastructure du nceud sino-atrial de Vembryon de souris 135
Fig. J. Localisation du noeud sino-atrial, embryon de souris de 12 jours. Le noeud
(fleches) est situe contre la paroi de la v?ine cave superieure (VCS) au dessus de
1'abouchement de cettc veine dans Poreillette droite (OD). L'artere nodale n'est pas
encore visible. Coupe tiansversale de 2 /tm d'epaisseur coloree au bleu de toluidine.
x75.
MATERIEL ET METHODES
Nous avons utilise des embryons de souris de la race Swiss a differents stades
compris entre le 9eme et le 16eme jour de la gestation. Apres anesthesie de la
femelle gestante suivie d'une laparotomie, les comes uterines sont prelevees et
dissequees dans du liquide de Tyrode a 38 °C dans lequel circule un courant
d'oxygene.
Chez la souris, le noeud sino-atrial est situe juste au dessus de 1'abouchement
de la veine cave superieure dans l'oreillette droite (Van Mierop & Gessner, 1970;
Lev & Thaemert, 1973; Nanot & Le Douarin, 1975). Aux jeunes stades du
developpement (12-13 jours p.c.) il s'observe contre la paroi de la veine cave
superieure (veine cardinale commune) qui a ce stade, est reduite a un mince
endothelium entoure par un mesenchyme lache (Fig. 1). Le noeud, applique
contre cette paroi, affecte une forme en croissant. L'artere nodale n'est pas
encore formee, elle n'est visible qu'a partir du 16eme jour de la gestation.
L'oreillette droite du cceur embryonnaire aux differents stades etudies est done
rapidement prelevee avec une grande partie de la veine cave superieure et placee
pendant 1 a 2 min a 38 °C dans du liquide de Tyrode additionne de 2 % de
serum de Poulain. Les contractions de l'oreillette permettent d'eliminer la plus
grande partie du sang qu'elle contient apres le prelevement.
La fixation est faite a la temperature du laboratoire pendant 20 min par une
solution de glutaraldehyde a 6 % dans du tampon phosphate 0,1
M, pH 7,4. La

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Ultrastructure du nceud sino-atrial de Vembryon de souris 137
piece est alors lavee pendant 5 min dans le tampon phosphate, et dissequee de
facon a ne conserver que le fragment de la veine cave superieure et la partie de
Foreillette droite ou elle s'abouche. La post-fixation pendant 1 heure a 4 °C se
fait dans une solution de tetroxyde d'osmium a 1 % dans le tampon phosphate.
Apres deshydratation par une serie d'alcools, les pieces sont impregnees dans
differents melanges d'oxyde de propylene et d'epon, puis incluses a l'epon.
Des coupes de 2 /tm d'epaisseur colorees au bleu de toluidine sont effectuees
pour reperer le nceud sino-atrial a l'observation histologique. Des coupes
ultrafines sont alors realisees a
1'aide d'un ultramicrotome Reichert OmU2 et
recueillies sur grilles sans support. Elles sont colorees a l'acetate d'uranyle et au
citrate de plomb selon Reynolds (1963) puis observees au microscope electro-
nique Hitachi HS 8.
RESULTATS
Nous allons envisager dans un premier temps l'aspect du noeud sinoatrial aux
jeunes stades du developpement (12-13 joursp.c), et celui du myocarde atrial au
meme stade et a un stade encore plus precoce (9-10 jours p.c). Dans un
deuxieme temps nous rapporterons les observations effectuees sur la structure
nodale et le myocarde atrial a des stades plus ages: 14-15 jours p.c.
1. Aspects des cellules noddies aux stades de 12-13 jours p.c. et du
myocarde atrial des le stade de
9 jours p.c.
Toutes les cellules du noeud sino-atrial ont le meme aspect a ces stades du
developpement (Fig. 2
A). La densite aux electrons est uniforme dans l'ensemble
de la structure. Ces cellules sont caracterisees par leur richesse en ribosomes tres
souvent groupes en rosettes (Fig. 2B). Leurs noyaux ovalaires ont un contour
regulier et occupent le plus souvent les 2/3 de la cellule, les cellules nodales, de
petite taille, ont un contour irregulier, avec des prolongements allant au contact
de la membrane plasmique des cellules avoisinantes. Les espaces extracellulaires
FIGURE 2
(A) Aspect ultrastructural du noeud sino-atrial, embryon de souris de 12 jours.
Toutes les cellules ont une densite identique aux electrons. Le noyau occupe une
partie importante de la cellule. Le cytoplasme est riche en ribosomes libres ou
groupes en rosettes, le materiel myofibrillaire est peu developpe, les mitochondries
peu nombreuses. Les contacts cellulaires specialises sont raies. Le reticulum endo-
plasmique de type rugueux (R.r.) est relativement developpe. L'appareil de Golgi est
extremement reduit, quelques granulations sont presentes (fleches) ainsi que des
corps multivesiculaires (CMV). x 8.000.
(B) Les rares myofibrilles striees sont flexueuses et leur organisation est rudimentaire.
x 16.000.
(C) Quelques centres Z sont observes (fleche). x 22.000.
(D) Les vesicules de pinocytose (fleche) et les vesicules sous-sarcolemmiques (VSS)
sont assez nombreuses au niveau des membranes plasmiques des cellules nodales.
x 17.500.