/ . Embryol. cxp. Morph., Vol. 14, Part 1. pp. 53-61, August 1965 Printed in Great Britain Action de la vitamine et de Fantivitamine B6 sur le myocarde d'embryon de poulet cultive in vitro par G. CONTI et G. MILIO1 Institut d'Histologie et d'Embryologie generate de VUniversite de Fribourg (Suisse) AVEC TROIS PLANCHES N o u s avons essaye les effets de la vitamine (PX) et de l'antivitamine B 6 (DPX) sur des organes d'embryons de poulet cultives in vitro; et cela dans le but de voir si Faction inhibitrice de la DPX se manifestait sur la croissance in vitro des organes et si cette action inhibitrice eventuelle pouvait etre annulee, ou du moins partiellement empechee, par l'adjonction simultanee de la vitamine B 6 au milieu de culture. On a realise 512 explants de coeur d'embryons de poulet de 9 jours; le materiel a explanter a toujours ete preleve sur le ventricule gauche. Les explants ont ete cultives sur le milieu de culture mis au point par Wolff et Haffen en 1952 (milieu standard). La DPX et la PX ont ete dissoutes dans du liquide de Tyrode et ajoutees a differentes doses au milieu de culture. Les cultures ont ete maintenues a l'etuve, a 38° C , et controlees tous les jours au stereomicroscope. Les experiences ont ete divisees en 16 series dont chacune comportait 32 explants. Ceux-ci ont ete fixes dans du liquide de Bouin et colores a Fhematoxyline-eosine. Les cultures destinees a l'etude de la reaction de la phosphatase alcaline ont ete traitees selon la methode de Gomori. Le schema complet du traitement est presente dans le Tableau 1. RESULTATS Etude morphologique Structure normale du myocarde Le coeur non cultive d'embryons de poulet de 9 et 13 jours (Planche 1, Fig. A) montre des elements musculaires qui, selon l'orientation de la coupe, se presentent comme des elements ronds et d'aspect epithelial, ou bien comme des elements allonges au sein desquels on peut parfois voir des myofibrilles paralleles; par 1 Adresse des auteurs: Institut d'Histologie et d'Embryologie generate, Universite de Fribourg, Fribourg, Suisse. 54 G. CONTI et G. MILIO places, les myoblastes ressemblent encore, par leur aspect fusiforme, a des elements conjonctifs. Les cellules en division mitotique sont toujours assez nombreuses; la vascularisation est abondante. On ne reconnait pas, a cet age, l'aspect anastomose syncytial. Entre l'age de 9 et 13 jours, on ne remarque pas de difference sensible de structure. rABLEAUr 1 rie 1 (controles) 32 explants cultives sur milieu standard „ 2 (traites) DPX 40 y par explant ,, 3 , 80y , „ 4 , 120y , » 5 , 160y , P X 2,5y , „ 6 , 5y , „ 7 „ 8 , , 10y , , 20y , ,, 9 „ io , 40y , 80 y , „ 11 , 120y , ,, 12 , 160y , „ 13 DPX-PX 1:1 (DPX: 160 y-PX: 160 y) „ 14 DPX-PX 1:10 (DPX: 160 y-PX: 16 y) „ 15 DPX-PX 1:100 (DPX: 160y-PX: l,6y) „ 16 , Cultures de coeur sur le milieu standard Sur le milieu standard, les fragments de myocarde vivent tres bien; meme apres 4 jours de culture (Pianche i, Fig. B), l'aspect des cellules est parfaitement conserve et les explants continuent a battre. Mais les elements cellulaires se dedifferencient notablement en culture: ils prennent peu a peu un aspect fibrocytaire ou epithelioide, en perdant la morphologie d'elements allonges qu'ils avaient au moment de Pexplantation. La periode la plus delicate pour les explants se situe au premier jour: les mitoses cessent presque completement et, par-ci, par-la, on voit quelques signes de souffrance cellulaire; apres cette periode initiale d'adaptation, le coeur reprend pleinement sa vitalite et Ton n'observe jamais de signes de degenerescence. Par rapport au coeur non cultive, les mitoses sont en nombre sensiblement inferieur. Cultures de coeur sur le milieu standard avec DPX La dose de 40 y de DPX (Pianche 1, Fig. C) n'exerce aucune influence defavorable sur les cultures de coeur; parfois, on a seulement l'impression que la dedifferenciation cellulaire est encore plus marquee par rapport aux cultures standard. La dose de 80 y commence a reveler des proprietes legerement toxiques: dans les cultures de 3 ou 4 jours, on peut voir des elements presentant des signes evidents de souffrance cytoplasmique (cytoplasme pulverulent ou fortement eosinophile); mais ces elements restent toujours en nombre limite. Les explants traites avec 120 y de DPX presentent, a parti r du troisieme et du / . Embryol. exp. Morph. Vol. 14, Part 1 t A H EXPLICATIONS DES PLANCHES PLANCHE 1 Coeur d'embryons de poulet de controle, non cultive et cultive sur milieu standard; cultive sur milieu standard avec DPX, PX et avec DPX-PX associees. FIG. A. Coeur d'embryon de 13 jours, non cultive. HE, 200 x . FIG. B. Coeur d'embryon de 9 jours, cultive sur milieu standard pendant 4 jours. L'image est tres semblable a celle du coeur d'un embryon de 13 jours. HE, 200 x . FIG. C. Coeur d'embryon de 9 jours cultive pendant 4 jours sur milieu standard avec 40 y de DPX. HE, 300 x . FIG. D. Coeur d'embryon de 9 jours cultive pendant 4 jours sur milieu standard avec 160 y de DPX. HE, 300 x. FIG. E. Coeur d'embryon de 9 jours cultive pendant 4 jours sur milieu standard avec 40 y de PX. HE, 350 x. FIG. F. Coeur d'embryon de 9 jours cultive pendant 2 jours sur milieu standard avec 160 y de PX. HE, 500 x. FIG. G. Culture de 96 hr. DPX-PX 160 y aa. HE, 300 x . FIG. H. Culture de 96 hr. DPX 160 y-PX 16 y. HE, 300 x . G. CONTI et G. MILIO {Facing page 55) Action de Vantivitamine B$ sur le myocarde d'embryon 55 quatrieme jour de culture, des signes importants de degenerescence pulverulente ou lipidique. La dose de 160 y montre des effets toxiques encore plus marques: en effet, les signes de degenerescence et de necrose augmentent parallelement a la duree de la culture et atteignent le maximum vers le quatrieme jour (Planche 1, Fig. D). Cultures de coeur sur le milieu standard avec PX Avec la PX, nous avons du employer des dosages plus bas qu'avec la DPX car nos premiers essais, avec 80 et 160 y, nous avaient montre que la PX a une action toxique, pour les explants, nettement plus elevee que celle de la DPX aux memes doses. Les doses de 2,5, 5 et 10 y sont bien tolerees par les explants. Mais si Ton compare ces cultures agees de 4 jours avec les cultures analogues de myocarde cultivees sur le milieu standard, on voit clairement que, sur le milieu standard, les explants de coeur presentent une image nettement meilleure. Les doses plus fortes (Planche 1, Figs. E & F), et cela deja a partir de 20 y, montrent un effet toxique qui ne permet en aucune maniere la survie des explants. En definitive, ces experiences nous montrent que la vitamine B 6 est beaucoup moins bien toleree par les explants de coeur que l'antivitamine, aux doses correspondantes. Cultures de coeur sur milieu standard avec DPX-PX associees Le but principal de ce groupe d'experiences etait de savoir si la dose nettement toxique de DPX, c'est-a-dire la plus elevee que nous avions employee (160 y) pouvait etre neutralised par des doses adequates de vitamine. A cet effet, nous avons associe 160 y de DPX avec 160 y de PX (rapport 1:1); dans d'autres series d'experiences, 160 y avec 16 y de PX (rapport 1:10) et dans d'autres enfin, avec 1,6 y de PX (rapport 1:100). Les resultats sont les suivants: a. Rapport 1:1 {DPX 160 y + PX 160 y): L'association des deux substances a ces doses elevees n'a fait qu'augmenter leur pouvoir toxique (Planche 1, Fig. G): toutes les cultures, apres 2, 3 ou 4 jours, etaient presque totalement necrosees. b. Rapport 1:10 {DPX 160 y + PX 16 y): L'image microscopique du myocarde apres 24 heures de culture parait nettement meilleure que celle du myocarde traite avec les deux substances separement (Planche 1, Fig. C & F.). Apres 2-3 jours, les explants sont encore discretement conserves et ils montrent une pulsation rythmique en culture; apres 4 jours, le coeur, tres dedifferencie, se presente encore en etat passable de conservation, malgre que les signes de degenerescence lipidique soient augmentes (Planche 1, Fig. H). c. Rapport 1:100 {DPX 160 y + PX 1,6 y): Les explants cultives jusqu'au quatrieme jour ne montrent pas de difference sensible par rapport a ceux du groupe precedent. Les resultats obtenus en ajoutant simultanement les deux substances au milieu de culture permettent de ne resoudre que partiellement le probleme que 56 G. CONTI et G. MILIO nous nous etions pose au debut de ces recherches, a savoir si la vitamine a la propriete d'annuler, sur le coeur en culture, les effets toxiques de l'antivitamine. L'adjonction de la vitamine a doses egales a la DPX ne fait qu'augmenter la toxicite se manifestant par une necrose totale des explants a partir du deuxieme jour. L'adjonction de la vitamine a 1'antivitamine a des doses sensiblement inferieures (16 et 1,6 y) attenue sans doute 1'erTet toxique, sans toutefois le faire totalement disparaitre. Bien entendu, il est difficile, voire meme impossible, en se basant sur les simples resultats offerts par la culture d'organes, d'arriver a une conclusion precise. La seule donnee valable que Ton peut tirer de nos experiences est la suivante: chacune des deux substances a, en culture d'organes, et a certaines doses, un effet deletere sur les explants de coeur d'embryon de poulet. Nous n'avons jamais pu, par les doses que nous avons employees, faire disparaitre totalement ces effets toxiques. Etude histochimique: la phosphatase alcaline Nous avons etudie le comportement de la phospho-monoesterase alcaline sur le coeur non cultive, sur le coeur cultive sur milieu standard seul ou avec adjonction de DPX, de PX ou de DPX-PX associees. Les resultats sont les suivants: V activite phosphatasique alcaline du myocarde d'embryons depoulet de 9 et 13 jours Sur le myocarde de 9 jours, la reaction se manifeste deja apres 15 minutes d'incubation, bien que de facon tres faible et discontinue; une heure apres, la positivite augmente d'intensite et, apres 2 heures, elle devient encore plus marquee. La reaction se stabilise d'une maniere definitive apres environ 4 heures d'incubation. Les elements qui ne presentent pas de reaction positive a cette periode restent negatifs meme apres 24 heures (temps d'incubation le plus long que nous ayons employe). La reaction est surtout positive dans le noyau intercynetique: le ou les deux nucleoles apparaissent comme des plages tres noires, ce qui demontre une forte activite enzymatique; les grains de chromatine, disperses dans le noyau, sont brun-noir, bien definis mais moins positifs que les nucleoles. La membrane nucleaire et le sue ne sont pas visibles. Les cytoplasmes sont negatifs. La reaction est egalement positive dans la paroi des petits vaisseaux. Les images observees dans le myocarde d'embryons ages de 13 jours (Planche 2, Figs. A et B) sont essentiellement les memes. Cultures de coeur sur le milieu standard Sur les explants cultives, il n'a pas ete possible d'avoir un nombre sufnsant de coupes permettant de realiser la reaction a des temps echelonnes. Nous avons par consequent choisi la periode d'incubation qui permettait d'observer des images de reaction nette: cette periode a ete de 12 hr. d'incubation. Seuls les explants cultives pendant 24 hr. (Planche 2, Fig. C) rappellent quelque / . Embryo], cxp. Morph. Vol. 14. Part I $ -,HP*# '. • mm PLANCHE 2 Activite de la phosphatase alcaline du coeur d'embryon de poulet de controle non cultive et cultive sur milieu standard et sur milieu standard avec DPX. FIG. A. Coeur d'embryon de 13 jours, non cultive. 150 x . FIG. B. Detail de la figure precedente. 300 x . FIG. C. Coeur d'embryon de 9 jours, cultive sur milieu standard pendant 24 hr. 150 x . FIG. D. Coeur d'embryon de 9 jours cultive sur milieu standard pendant 48 hr. 150 x . FIG. E. Coeur d'embryon de 9 jours cultive sur milieu standard pendant 4 jours. 150x . FIG. F. Culture de 3 jours avec 40 y de DPX. 255 x . FIG. G. Culture de 3 jours avec 80 y de DPX. 255 x . FIG. H. Culture de 3 jours avec 120 y de DPX. 255 x . FIG. I. Culture de 4 jours avec 160 y de DPX. 255 x . G. CONTl et G. MILIO {Facing page 56) Action de Vantivitamine B$ sur le myocarde d'embryon 57 peu les images du myocarde non cultive; mais la reaction est nettement moins intense, elle ne porte pas sur la totalite des elements, et est specialement visible au centre de l'explant. Apres 24 hr. de culture, la positivite de la reaction se ralentit graduellement pour disparaitre completement au cours du troisieme et du quatrieme jour (Planche 2, Figs. D et E). Cultures de coeur sur le milieu standard avec DPX a. Cultures avec 40 et 80 y de DPX: Au cours des deux premiers jours, la reaction est a peine accusee et uniquement dans un nombre restreint d'elements cellulaires dont les noyaux sont positifs. Au cours du troisieme jour (Planche 2, Figs. F et G), la reaction parait plus nette: non seulement les nucleoles sont nettement positifs, mais les cellules endotheliales des vaisseaux sanguins le deviennent aussi. Vers le quatrieme jour de culture, la reaction devient negative. Dans l'ensemble, l'adjonction de telles doses de DPX ne fait pas varier le comportement de l'explant par rapport a celui observe sur le milieu standard. b. Cultures avec 120 y de DPX: Apres 1 et 2 jours de culture, la reaction est nettement positive dans le meme nombre limite d'elements cellulaires que nous avions observe avec les doses inferieures. Toutefois, la reaction positive est bien differente de celle que nous avions observee sur le coeur non cultive: en effet, la ou la reaction est positive, les noyaux semblent noircis en forme diffuse et laissent reconnaitre les nucleoles avec difficulte. Apres 3 et 4 jours (Planche 2, Fig. H), la reaction est presque totalement negative. c. Cultures avec 160 y de DPX: Sur les 16 explants cultives, nous n'avons constate que deux cas ou la reaction etait un peu positive (Planche 2, Fig. I); dans tous les autres cas, la reaction etait totalement negative. En definitive, nous avons l'impression que la DPX, ajoutee au milieu standard, ne fait pas varier sensiblement la reaction par rapport a ce que Ton observe chez les explants cultives sur le milieu standard. D'autre part, si Ton compare la positivite des explants cultives sur le milieu standard avec ou sans DPX et la reaction presentee par les coeurs non cultives, il apparait clairement que le myocarde cultive presente une reaction beaucoup plus faible des le debut et que celle-ci disparait completement au cours du troisieme et du quatrieme jour de culture. II semble par consequent que le biochimisme de la cellule myocardique en culture est bien different de l'activite biochimique et enzymatique in vivo. Dans tous les cas, nous n'avons jamais pu observer chez les explants cultives des images positives tout aussi nettes et demonstratives que dans le myocarde non cultive. Cultures de coeur sur le milieu standard avec PX a. Cultures avec 2,5 et 5 y de PX: La reaction de la phosphatase alcaline est toujours faiblement positive et porte sur les noyaux des cellules; le cytoplasme reste negatif. 58 G. CONTI et G. MILIO b. Cultures avec 10 y de PX: La reaction reste positive pendant les 4 jours de culture; bien entendu, la reaction n'est pas toujours aussi belle que sur les coupes de coeur non cultive; elle interesse seulement certaines zones de l'explant et non la totalite des elements (Planche 3, Fig. A). Dans tous les cas, la donnee qui semble la plus importante est la suivante: apres 4 jours de culture, l'explant se trouve en phase avancee de degenerescence et de necrose; les elements degeneres et necroses ne sont pas positifs, mais les cellules se trouvant encore en discrete condition de vie, presentent une reaction positive. c. Cultures avec 20 y de PX: Le traitement avec une dose double fait ressortir des images superposables a celles que nous avons observees avec la dose de 10 y: la reaction reste positive, meme apres 4 jours de culture, uniquement dans les elements se trouvant encore en bon etat de conservation (Planche 3, Fig. B). d. Cultures avec 40 et 80 y de PX: Parallelement a Paugmentation des phenomenes degeneratifs et necrotiques provoques par ces doses de vitamine, la positivite de la reaction se ralentit graduellement; mais elle ne disparait jamais totalement et persiste encore au quatrieme jour de culture, au moins dans les elements cellulaires discretement conserves (Planche 3, Fig. C). e. Cultures avec 120 et 160 y de PX: Les images restent a peu pres les memes et confirment ce que Ton a vu precedemment, a savoir que la reaction reste positive jusqu'au quatrieme jour dans les elements encore discretement conserves (Planche 3, Figs. D et E). En definitive, ces experiences faites avec differentes doses de vitamine B 6 demontrent que celle-ci est, a partir de certaines doses, assez et parfois meme tres toxique pour les cultures de myocarde. Toutefois, la vitamine a la propriete de rendre plus evidente l'activite phosphatasique des elements cellulaires. La preuve en est que la reaction est toujours nettement plus positive dans ces cultures que dans les cultures de controle sur milieu standard, meme apres 4 jours de culture et m6me avec des doses qui sont toujours hautement toxiques. Cultures de coeur sur milieu standard avec DPX-PX associees a. Rapport 1:1 (DPX160 y + PX 160 y): La reaction est positive apres 24 hr. de culture; les jours suivants, elle est presque totalement negative; ce fait est en rapport avec les phenomenes tres prononces de necrose provoques par ces doses tres elevees (Planche 3, Figs. F, G, H et I). b. Rapport 1:10 {DPX 160 y + PX 16 y): La reaction est assez positive apres 1 jour de culture, beaucoup plus au cours du deuxieme jour et totalement negative le troisieme et le quatrieme jour. En comparant ces images avec les images obtenues avec la PX, il semble que cette derniere, seule, a un effet meilleur sur les cultures que lorsqu'elle est associee a la DPX: on devrait par consequent conclure que l'action favorable de la PX sur la reaction phosphatasique est totalement annulee par la forte dose de DPX. c. Rapport 1:100 (DPX 160 y + PX 1,6 y): Les images sont a peu pres les memes que celles decrites sous b. La reaction est discretement positive le premier / . Embryol. cxp. Morph. Vol. 14, Part I 7./ H - • I PLANCHE 3 Activite de la phosphatase alcaline du coeur d'embryon de poulet de 9 jours cultive sur le milieu standard avec PX et avec DPX-PX associees. FIG. A. Culture de 4 jours avec 10 ydePX. 300 x. FIG. B. Culture de 4 jours avec 20 y de PX. 300 x . FIG. C. Culture de 4 jours avec 80 y de PX. 300 x . FIG. D. Culture de 4 jours avec 120 y de PX. 150 x . FIG. E. Culture de 4 jours avec 160 y de PX. 150 x . FIG. F. Culture de 24 hr. avec DPX-PX 1:1, 400 x . FIG. G. Culture de 2 jours avec DPX-PX 1:1, 400 x . FIG. H. Culture de 3 jours avec DPX-PX 1:1, 400 x . FIG. I. Culture de 4 jours avec DPX-PX 1:1, 400 x . Le comportement de la reaction de la phosphatase alcaline sous l'action combinee des deux substances est tres semblable au comportement de la reaction du coeur cultive sur milieu standard. G. CONTI et G. MILIO {Facing page 58) Action de Vantivitamine B$ sur le myocarde d'embryon 59 jour, presque negative le deuxieme et totalement negative le troisieme et le quatrieme jour. CONCLUSIONS Les resultats de nos recherches permettent de tirer les conclusions suivantes: (a) Le coeur vit assez bien, en culture organo-typique, jusqu'a une periode de 4 jours (limite de nos observations). On remarque toujours un certain degre de dedifferenciation cellulaire, mais la structure de l'organe persiste. Les mitoses sont assez nombreuses. (b) L'adjonction de DPX au milieu de culture est bien toleree par les explants jusqu'a la dose de 80 y. La dose de 120 y provoque des phenomenes degeneratifs qui se rendent particulierement evidents a partir du troisieme jour de culture. La dose de 160 y est nettement toxique des les premieres 24 hr. de culture et les phenomenes de degenerescence et de necrose sont toujours tres importants. (c) L'adjonction au milieu de culture de PX a des doses correspondantes a celles de DPX est beaucoup moins bien toleree par les explants de myocarde. Pour obtenir une bonne survie des fragments explantes, il faut que la dose de PX ne depasse pas 10 y par saliere; d'ailleurs cette dose, deja, commence a reveler des effets nuisibles. Meme avec des doses de 5 et 2,5 y, la morphologie du coeur cultive ne se presente pas aussi belle que sur les cultures de controle bien que, a ces doses, les phenomenes degeneratifs soient presque absents. (d) L'adjonction de DPX et de PX associees, a fourni des resultats qui etaient differents selon les concentrations employees. En aucun cas, les images du myocarde cultive ne sont aussi belles que sur les cultures de controle. Le rapport 1:10 a fourni des cultures meilleures que les rapports 1:1 et 1:100. Cela nous montre vraisemblablement qu'aucun des trois rapports utilises ne represente le rapport optimal de neutralisation et que, dans le milieu de culture, il reste sans doute une fraction libre de l'une ou l'autre des deux substances qui manifeste son action toxique sur les explants. (e) La reaction de la phosphatase alcaline dans le myocarde en culture parait moins prononcee que dans le myocarde non cultive; de plus, elle montre la tendance a disparaitre assez rapidement pendant la periode de culture. L'adjonction au milieu de culture de doses meme elevees de DPX, ne provoque pas de variation sensible du comportement de la reaction. Par contre, l'adjonction de PX au milieu de culture semble prolonger, durant la periode de culture, la persistance de la reaction de la phosphatase dans le myocarde. Avec l'adjonction simultanee de DPX et de PX dans differents rapports, on peut observer un comportement qui se rapproche davantage du comportement de la reaction de la phosphatase observe sur les fragments cultives sur milieu standard et sur les fragments traites avec la DPX: la reaction est toujours negative au cours du troisieme et du quatrieme jour de culture, ce qui nous autorise a conclure que l'action favorable de la PX sur la reaction phosphatasique est totalement annulee par la forte dose de DPX. 60 G. CONTI et G. MILIO RESUME L'action de la vitamine et de l'antivitamine Bg sur des explants de myocarde d'embryons de poulet peut se resumer de la maniere suivante. 1. L'antivitamine est assez bien toleree par les explants jusqu'a la dose de 80 y; des doses plus elevees sont nettement toxiques. 2. La vitamine B 6 est beaucoup moins bien toleree par les explants que les doses correspondantes d'antivitamine. 3. L'association des deux substances ne fait jamais disparaitre les effets toxiques que chacune des deux substances provoque separement. 4. La reaction de la phosphatase alcaline dans le myocarde cultive en presence d'antivitamine ne montre pas de variations sensibles par rapport a celle du myocarde cultive sur le milieu standard. Par contre, l'adjonction de vitamine au milieu semble prolonger, durant la periode de culture, la persistance de la reaction enzymatique. SUMMARY The action of vitamin B6, and its antivitamin on the myocardium of the fowl embryo cultured in vitro The action of vitamin B 6 and of its antivitamin on explants of fowl embryo myocardium can be summarized as follows. 1. The antivitamin has little effect on explants in doses of up to 80 y; higher doses are clearly toxic. 2. Vitamin B 6 is much less well tolerated by explants than corresponding doses of the antivitamin. 3. Joint administration of the two substances does not ameliorate the toxic effects that each exercises separately. 4. Alkaline phosphatase activity in the myocardia cultured in the presence of the antivitamin does not differ from that of cultures on standard media. On the other hand, the addition of the vitamin to the medium prolongs the period during which high levels of enzyme activity can be demonstrated. REMERCIEMENTS Ces recherches ont ete faites grace a un subside du Fonds national suisse de la recherche scientifique et de la Fondation E. Barell. Nous remercions le departement des recherches medicates de la Hoffmann-La Roche SA, Bale, qui nous a fourni les substances utilisees au cours de nos recherches. BIBLIOGRAPHIE 1. BURSTON, Press. M. S. (1962). Enzyme Histochemistry. New York and London. Academic Action de Vantivitamine BQ sur le myocarde d'embryon 2. 3. 4. 5. 6. CONTI, G. et MILIO, G. 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