Origine des ceintures scapulaires et pelviennes chez

J. Embryol. exp. Morph. Vol. 42, pp. 275-292, 1977 275
Printed in Great Britain © Company of Biologists Limited 1977
Origine des ceintures scapulaires et pelviennes
chez Fembryon d'oiseau
Par ALAIN CHEVALLIER1
Laboratoire de Zoologie et Biologie animate de /' Universite scientifique
et medicate de Grenoble {Directeur: M. te Professeur P. Sengel)
SUMMARY
The development and the origin of the pectoral and pelvic girdles have been studied
in bird embryos by homo- or heterotopic transplantations of somitic and somatopleural
mesoderm.
Experiments consisted in implanting a piece of somitic or of somitic and somatopleural
mesoderm obtained from a 2- to 2-5-day quail or chick embryo into a chick host of equal
age.
Results showed that the scapula derives from the somitic mesoderm, while clavicle,
coracoid, sternum and pelvic girdle originate from the somatopleural mesoderm.
The longitudinal span of the territories of the various skeletal elements, expressed as the
number of the corresponding somites, was found to be as follows: scapula 15-24, clavicle
10-15, coracoid .15-17, sternum 12-26, and pelvic girdle 26-32.
It was also demonstrated that both somitic and somatopleural mesoderm are regionalized
as early as 2 days of incubation, prior to somitic segmentation, with respect to their ability
to give rise to the skeletal elements of the girdles.
These results were compared to those acquired previously concerning the other morpho-
genetic potentialities (vertebrae, ribs, limb musculature, dorsal plumage) of the para-axial
and lateral mesoderm.
INTRODUCTION
La participation du mesoderme somitique dans le developpement des cotes
a fait I'objet d'un precedent travail (Chevallier, 1975) dans lequel j'ai prouve
notamment que le segment sternal des cotes etait issu du mesoderme somitique
uniquement. Dans ce travail, j'ai aussi montre que le mesoderme somitique
pouvait etre a l'origine d'une partie de la scapula. C'est pourquoi, dans ce
memoire, j'ai voulu tout d'abord preciser l'origine et la mise en place de la
scapula.
Par ailleurs, l'origine des autres pieces squeletiques de la ceinture scapulaire,
du sternum et de la ceinture pelvienne n'a pas encore ete etudiee de fagon precise.
Jusqu'a present, on estimait, comme Romanoff (1960), qu'une condensation
mesenchymateuse de la somatopleure etait a l'origine de la ceinture scapulaire
et de rhumerus proximal. Mes experiences precedentes montrent que cette
1 Adresse
de Vauteur: Laboratoire de Zoologie et Biologie animale de PUniversite
scientifique et medicale de Grenoble, B.P. 53, 38041 Grenoble-Cedex, France.

276 A. CHEVALLIER
conception ne correspond pas a la realite, et qu'il est necessaire d'etudier
cette origine avec plus de precision.
Quelques travaux experimentaux ont apporte des informations complemen-
taires. Ainsi Spurling (1923) a opere des embryons de 65 h et a constate que
l'ablation du territoire presomptif du membre provoque une absence non settle-
ment du membre, mais aussi des ceintures attenantes; inversement, Rogulska
(1965), operant a 4 jours, a affirme que la ceinture se developpe parfaitementen
l'absence de membre. Enfin Pinot (1969), qui a opere sur des embryons de
2,5 jours environ, a remarque que, lorsqu'elle preleve le territoire presomptif
du membre, les ceintures se developpent mal en greffes coelomiques.
L'etude descriptive de ces differentes pieces squelettiques a fait l'objet d'un
certain nombre de publications parmi lesquelles nous pouvons citer les travaux
de Knopfli (1919), Lebedinsky (1916), Hommes (1924), Fell & Canti (1934),
Muratori & Francheschini (1945) et O'Rahilly & Gardner (1956), mais leur
origine n'est pas connue avec toute la precision voulue.
D'autre part, le probleme de l'origine et de la mise en place de la clavicule,
qui se forme par ossification dermique, n'a pas encore ete etudie.
Les principales etapes du developpement du sternum ont ete particulierement
bien etudiees par Fell (1939) chez la perruche et plus recemment par Chen
(1952) chez la souris. Ces deux auteurs montrent que le sternum apparait sous
forme de deux condensations du mesenchyme des lames laterales qui se
differencient de facon autonome en s'allongeant et en migrant ventralement
pour se souder 1'une a l'autre, dans le plan medio-ventral.
Quant a l'origine du sternum, apres les theories 'costales' de Lillie (1908),
coracoidienne, valable chez les Amphibiens, la theorie autogene soutenue des
1852 par Bruch, puis reprise par Patterson (1907), Gladstone & Wakeley
(1932), a enfin ete demontree experimentalement par Fell (1939). En effet, cet
auteur, par explantation in vitro de fragments de mesoderme lateral d'embryon
de perruche de 4
jours, met en evidence la capacite de developpement autonome
et l'origine somatopleurale de l'ebauche sternale. Depuis ce travail, d'autres
auteurs ont confirmecette origine somatopleurale: Chen (1952) par des cultures
in vitro de fragments de mesoderme lateral d'embryon de souris, Seno (1961)
a l'aide de marques de noir animal, Murillo-Ferrol (1963) par la mise en place
d'un obstacle entre le mesenchyme somitique et la somatopleure au niveau
des somites 19-26, Pinot (1969) par des irradiations aux rayons X.
Quant a la localisation cephalo-caudale precise de ce territoire sternal
presomptif, on pense (Fell, 1939; Saunders, 1948; Seno, 1961) qu'il se trouve
au niveau des somites 18-22. Mais cette localisation a ete etablie par Fell
pour un embryon de 4 jours. Cependant, a un stade plus precoce, 2,5 jours,
l'etendue du territoire presomptif du sternum n'est pas connue.
On ne peut repondre a ces questions que si les tissus de l'hote peuvent se
differencier des tissus du donneur. Ces experiences exigent done l'utilisation
d'un bon marqueur cellulaire. Le noyau des cellules de caille, apres coloration

Origine des ceintures scapulaires et pelviennes 277
avec le reactif de Schiff, montre 1 a 3 granules rouges briques, riches en ADN.
Au contraire, l'ADN dans le noyau de poulet se repartit regulierement en un
grand nombre de petits granules peu colores par la meme reaction. Quand on
utilise des cellules de caille en combinaison avec des cellules de poulet, les
noyaux sont toujours facilement reconnaissables (Le Douarin & Barq, 1969)
et c'est pour cette raison que des combinaisons xenoplastiques caille-poulet
ont ete utilisees pour ce travail.
MATERIEL ET METHODES
Les experiences ont ete effectuees sur des embryons de poulet de race Leg-
horn blanche ou provenant d'un croisement entre les races Rhode Island Red x
Wyandotte de 2,5 jours d'incubation (12 a 25 paires de somites; stades 11 a 15
de Hamburger & Hamilton, 1951) et sur des embryons de caille (Cotumix
coturnix japonica) de stades equivalents (11 a 26 paires de somites).
(A) TECHNIQUES OPERATOIRES
Les experiences ont consiste a exciser un fragment de mesoderme somitique
seul ou un fragment constitue par le mesoderme somitique et le mesoderme
somatopleural adjacent, et a le remplacer par un troncon de mesoderme somi-
tique ou par un
tronc. on somitique et somatopleural de meme longueur, preleve
sur un embryon donneur homo- ou heterospecifique. Les transplantations ont
ete effectuees de facon ortho- ou heterotopique.
(1) Preparation du greffon
Les blastodermes de caille ou de poulet ont ete decoupes et places a la
temperature du laboratoire dans une solution de Earle sans calcium ni mag-
nesium pendant environ 30 min. L'embryon donneur a ensuite ete debarrasse
de son ectoderme et de son endoderme dans la region ou le greffon doit etre
preleve, a l'aide d'une aiguille de verre noir. La longueur du greffon correspond
a six somites ou environ six somites presomptifs. Les prelevements ont ete
effectues sur des embryons de caille ou de poulet ages de 11 a 26 paires de
somites dans une zone comprise entre le 5eme somite et le 36eme somite
presomptif.
Trois types de greffons ont ainsi ete prepares. Le premier type (Fig.
1 a) est
constitue de mesoderme somitique pur, la section laterale externe ayant ete
faite dans la region nephrotomale au ras du territoire somitique. Le deuxieme
type (Fig.
1 b) comporte, outre le mesoderme somitique, le mesoderme somato-
pleural adjacent sur une largeur egale a celle du somite; ce greffon de 2eme
type a ete appele somitique et somatopleural proximal. Enfin, le troisieme
type (Fig.
1 c) comporte, outre le mesoderme somitique, la totalite du meso-
derme somatopleural preleve sur une largeur egale ou superieure a deux fois

A. CHEVALLIER
Fig. 1. Schemas des operations. Les operations consistent a remplacer sur un
embryon de poulet, de facon orthotopique (ou heterotopique (non representee))
un troncon de mesoderme somitique seul (a), de mesoderme somitique et de
mesoderme somatopleural adjacent (d'une largeur egale a celle d'un somite) (b), ou
de mesoderme somitique et de la totalite du mesoderme somatopleural (d'une largeur
au moins egale a 2 fois celle d'un somite) (c), par un troncon homologue, prealable-
ment debarrasse de l'endoderme (non represente) et de l'ectoderme (£), preleve
sur un embryon de caille ou de poulet.

Origine des ceintures scapulaires et pelviennes 279
la largeur du mesoderme somitique. Ce greffon de troisieme type a ete appele
somitique et somatopleural proximal et distal.
(2) Preparation de Vembryon hdte
Les embryons notes ont toujours ete des embryons de poulet. Pour faciliter
le reperage des niveaux de Poperation, ils ont ete colores au rouge neutre
(Hamburger, 1942). Apres resection de la membrane vitelline, les excisions
ont ete pratiquees unilateralement a divers niveaux de l'axe cephalo-caudal
entre le niveau des 5emes somites et 36emes somites presomptifs et ont
elimine soit le mesoderme somitique seul, soit le mesoderme somitique et
somatopleural proximal, soit la totalite du mesoderme somitique et somato-
pleural.(3) Transplantation du greffon
L'explant, en orientation orthopolaire, a ete implante sur l'embryon note,
selon les modalites suivantes:
Greffes" heterospecifiques orthotopiques de mesoderme somitique (type 1).
Serie 1: region cervicale posterieure (somites 12-17).
Serie 2: region cervico-thoracique anterieure (somites 15-20).
Serie 3: region cervico-thoracique moyenne (somites 17-22).
Serie 4: region thoracique (somites 19-26).
Serie 5: region lombaire (somites 26-32).
Greffes
heterospecifiques heterotopiques de mesoderme somitique (type 1)
Serie 6: greffe de mesoderme somitique cervical anterieur (somites 5-10) en
position cervico-thoracique (15-20).
Serie 7: greffe de mesoderme somitique lombaire (somites 26-32) en position
cervico-thoracique (15-20).
Greffes
homospe'cifiques heterotopiques de mesoderme somitique (type 1)
Serie 8: greffe de mesoderme somitique cervical posterieur (somites 10-15)
en position lombaire (somites 26-32).
Serie 9: greffe de mesoderme somitique cervico-thoracique anterieur (somites
15-20) en position lombaire (somites 26-32).
Greffes
heterospecifiques orthotopiques de mesoderme somitique et somatopleural
(a) Mesoderme somitique et somatopleural proximal (type 2). Serie 10: en
position cervicale posterieure (somites 12-17). Serie 11: en position cervico-
thoracique moyenne (somites 17—22). Serie 12: en position lombaire (somites
26-32).
(b) Mesoderme somitique et somatopleural proximal et distal (type 3). Serie 13:
en position cervicale posterieure (somites 10-15). Serie 14: en position cervico-
thoracique anterieure (somites 15-20). Serie 15: en position cervico-thoracique
moyenne (somites 17-22). Serie 16: en position lombaire (somites 26-32).