Origine des ceintures scapulaires et pelviennes chez

J. Embryol. exp. Morph. Vol. 42, pp. 275-292, 1977
Printed in Great Britain © Company of Biologists Limited 1977
275
Origine des ceintures scapulaires et pelviennes
chez Fembryon d'oiseau
Par ALAIN CHEVALLIER 1
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 morphogenetic 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 complementaires. 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 settlement 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 Leghorn 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 somitique 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 magnesium 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 somatopleural 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 mesoderme 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, prealablement 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 somatopleural.
(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 cervicothoracique 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 cervicothoracique anterieure (somites 15-20). Serie 15: en position cervico-thoracique
moyenne (somites 17-22). Serie 16: en position lombaire (somites 26-32).
280
A. CHEVALLIER
Greffes heterospecifiques heterotopiques de mesoderme somitique et somatoplewal
proximal et distal
Serie 17: en position cervico-thoracique anterieure (somites 15-20).
(B) OBSERVATION DES RESULTATS
Les embryons ayant subi une greffe homospecifique poulet-poulet ont ete
fixes 7 jours apres l'operation (a 9 jours d'incubation) au liquide de BouinHollande, puis eclaircis selon la methode de Lundval qui permet la mise en
evidence du cartilage dans les embryons in toto. Les embryons ayant subi
une greffe heterospecifique ont ete fixes au meme age (7 jours apres l'operation)
au liquide de Helly, puis coupes histologiquement a 7,5 jtim. Ces coupes ont
ete colorees par la reaction nucleale de Feulgen & Rossenbeck pour la localisation respective des cellules de caille et de poulet.
RESULTATS
Afin de faciliter l'expose des resultats experimentaux qui font l'objet de ce
travail, il nous a semble utile au prealable de faire un bref rappel des principales
etapes de la morphogenese du squelette scapulaire et pelvien.
(1) Etude descriptive
Cette etude a ete effectuee sur des embryons eclaircis, colores in toto par la
methode de Lundval qui colore les cartilages en bleu, et par la reconstitution,
a l'aide de coupes seriees, d'embryons colores par la reaction nucleale de
Feulgen & Rossenbeck. La Figure 2 resume graphiquement cette evolution.
La ceinture scapulaire
L'ebauche de la ceinture scapulaire apparait a 4,5 jours d'incubation (stade
25 de Hamburger & Hamilton), sous la forme d'une condensation mesenchymateuse situee dans la region dorso-laterale de l'embryon au niveau du
territoire presomptif de l'aile et dont les divers elements se transforment en
cartilage a partir de 6 jours. Cette chondrification est synchrone pour la scapula,
le coracoide et Phumerus contrairement a ce que Ton peut voir pour le membre
posterieur ou la chondrification du bassin marque toujours un leger retard sur
celle du femur. La scapula presente une vitesse de croissance plus grande que
celle du coracoide et s'allonge rapidement de sorte que son extremite posterieure
atteint le niveau definitif de la 4e cote des 8 jours (Fig. 2b). C'est egalement
vers 8 jours qu'apparait la clavicule, a partir d'un massif mesenchymateux qui
s'ossifie directement sans passer par une matrice cartilagineuse.
Origine des ceintures scapulaires et pelviennes
(</") 7 j o u r s
(c) 9 jours
281
I
(/') 8 jours
C\
St
St
Fig. 2. Reconstitution, a partir de coupes histologiques seriees et d'embryons in
toto, du squelette de la ceinture scapulaire, de la ceinture pelvienne et du sternum
chez des embryons de 7 (a), 8 (b), 9 (c) et 10 jours (d). C, coracoide; Cl, clavicule;
CP, ceinture pelvienne ;F, femur (partie proximale); H, humerus (partie proximale);
I, ilion; Is, ischion; P, pubis; S, scapula; St, sternum.
Le sternum
Son developpement est plus tardif que celui de la ceinture scapulaire. En
effet, il apparait vers 7 jours comme une condensation mesenchymateuse qui
ne commence a se chondrifier legerement qu'a 8 jours. Tout d'abord de forme
cuboide (Fig. 2b), il va progressivement prendre la forme d'une enclume par
allongement de ses bords superieurs et inferieurs. Sur la face superieure
s'articulent les segments sternaux des cotes tandis que le coracoide s'appuie
sur la face anterieure et inferieure du sternum. Puis le sternum continue a
s'allonger vers I'arriere. Son bord superieur, en arriere de la zone d'articulation
des elements sternaux des cotes, se differencie en apophyse xiphoide plus
courte que celle qui est produite par sa region posterieure et qui forme le
corps du sternum.
Parallelement a cette modification de forme, les deux ebauches laterales du
sternum subissent un mouvement qui les entraine vers la ligne medioventrale,
le long de laquelle elles se soudent l'une a l'autre vers 9 jours (Fig. 2 c). Deux
jours plus tard, le brechet est edifie et le sternum acquiert sa forme definitive
(Fig. Id).
282
A. CHEVALLIER
La ceinture pelvienne
L'ebauche de la ceinture pelvienne se presente a 5 jours comme une condensation mesenchymateuse dont les premiers centres de chondrification
apparaissent vers 6 jours, mais c'est a partir de 8 jours (Fig. 2b) que les trois
futures pieces squelettiques du bassin (ilion, ischion et pubis) sont individualists.
La chondrification de ces pieces est done plus tardive que celle du femur
puisque, chez ce dernier, elle commence des 6 jours. Ensuite, entre 7 et 9 jours
(Fig. 2a-c), le bassin s'allonge progressivement vers Farriere, Fischion se soude
a Filion par son extremite posterieure et forme le foramen ischiatique. A 10
jours, la forme definitive (Fig. 2d) est quasiment realisee.
(2) Resultats experimentaux
Les resultats obtenus ont ete regroupes en deux tableaux. Le premier tableau
traite de Forigine de la scapula; le deuxieme tableau regroupe les autres
resultats qui concernent, d'une part, Forigine des deux autres pieces squelettiques de la ceinture scapulaire (coracoide et clavicule) et du sternum, et,
d'autre part, Forigine de la ceinture pelvienne et de la patte.
(1) Origine de la scapula
Pour simplifier et schem.atiser l'expose des resultats, la longueur de la
scapula a ete arbitrairement divisee en trois regions: anterieure, moyenne et
posterieure, d'egale longueur. La constitution cellulaire specifique de chacune
de ces trois regions est dite de caille ou de poulet, si elle comprend en grande
majorite (environ 80 %) ou en totalite respectivement des cellules de caille ou
des cellules de poulet.
Dans un premier ensemble d'experiences, du mesoderme somitique cervical,
thoracique ou lombaire de caille (somites 12-32) a ete implante dans un hote
poulet de facon orthotopique. Les resultats different selon le niveau de prelevement du greffon.
Ainsi, dans la premiere serie (Tableau 1, serie 1) ou le niveau de prelevement
et d'implantation a ete celui des somites 12-17, le greffon de caille a donne
naissance a la partie anterieure de la scapula dans un petit nombre de cas
(2/5). Dans la 2eme serie (niveau des somites 15-20, Tableau 1, serie 2), dans
tous les cas, la scapula anterieure et moyenne est constitute de cellules de
caille, alors que la scapula posterieure est formee de cellules de poulet. Dans
la serie 3 (niveau des somites 17-22, Tableau 1, serie 3), c'est la region anterieure
qui est constitute de cellules de poulet alors que les deux tiers posterieurs de
la scapula sont formes de cellules de caille. Dans la serie 4 (niveau des somites
19-26, Tableau 1, serie 4), seule la scapula moyenne et posterieure est constitute
de cellules de caille, la region anterieure etant formee de cellules de poulet (ces
resultats ont fait Fobjet d'une publication preliminaire, Chevallier & Sengel,
1973). Dans la serie 5 (niveau de prelevement des somites 26-32, Tableau 1,
serie 5), le greffon n'a pas participe a Fedification de la scapula.
Nature du
greffon
Niveau
d'implantation
Nombre de
cas
Constitution de la scapula de l'hote
,
*
»
Region anterieure Region moyenne Region posterieure
1
2
3
4
5
6
7
10
11
12
13
14
15
16
12-17
15-20
17-22
19-26
26-32
5-10
26-32
12-17
17-22
26-32
10-15
15-20
17-22
26-36
s
s
s
s
s
s
sSP
5P
2C, 3P*
5P
5
Orthotopique
C
P
C
7
Orthotopique
P
C
C
7
Orthotopique
IIP
7C,4P
7C, 4P
11
Orthotopique
P
P
P
5
Orthotopique
7P
3P, 4 lacunes
6P, 1 lacune
7
15-20
2P
IP, 1 lacune
2
2P
15-20
C
P
C
5
Orthotopique
P
C
C
SP
4
Orthotopique
P
P
P
SP
5
Orthotopique
P
P
P
SPD
12
Orthotopique
P
C
c
SPD
12
Orthotopique
C
c
P
SPD
6
Orthotopique
P
P
p
SPD
7
Orthotopique
* Les lettres C et P indiquent respectivement que le cartilage est forme en grande majorite (^80%) ou en totalite de cellules de
caille ou de cellules de poulet. Lorsque la lettre n'est precedee d'aucun chiffre, c'est que le meme resultat est obtenu pour tous les cas.
Series
Niveau de
prelevement
Resultats des transplantations orthotopiques (series 1 a 5) et heterotopiques (series 6 et 7) de mesoderme somitique (S), de
mesoderme somitique et somatopleural proximal (SP) (series 10 a 12) et de mesoderme somitique et somatopleural proximal
et distal (SPD) (series 13 a 16).
Tableau 1. Origine de la scapula
I
o
O
284
A. CHEVALLIER
Ce premier ensemble de resultats montre que le remplacement orthotopique
de mesoderme somitique de poulet par du mesoderme somitique de caille
preleve au niveau des somites 12 a 26 donne naissance a une scapula de
constitution mixte formee de cellules de caille ou de cellules de poulet, mais
en proportion et en position variables suivant le niveau de prelevement a
l'interieur de cette zone presomptive.
Un deuxieme ensemble d'experiences a consiste a faire des implantations
heterotopiques homo- ou heterospecifiques de mesoderme somitique pour
preciser les limites anterieures et posterieures de la zone somitique capable de
donner naissance a la scapula.
Ainsi, dans la serie 6, du mesoderme heterotopique de caille (niveau des
somites 5-10) a ete greffe au niveau du membre anterieur d'un note poulet.
Les resultats montrent (Tableau 1, serie 6) non seulement que le greffon de
caille ne participe pas a l'edification de la scapula, mais encore qu'il a empeche
la formation d'une partie de la scapula de l'hote dans quatre cas sur sept.
Celle-ci presente alors, dans trois cas, une lacune intercalaire dans la region
moyenne et, dans un cas, un absence complete de ses deux tiers posterieurs.
La lacune ou la zone correspondant aux deux tiers posterieurs est alors occupee
par des cellules mesenchymateuses et musculaires de caille.
Un resultat analogue se retrouve dans la serie 7 du Tableau 1 ou du mesoderme somitique lombaire de caille (niveau des somites 26-32) a ete greffe au
niveau de l'aile de l'hote: les cellules de caille n'ont pas participe a la formation
de la scapula et une lacune intercalaire dans la region moyenne a ete obtenue
dans l'un des deux cas (Fig. 3).
Dans les series 8 et 9, non integrees dans le Tableau 1, c'est respectivement
du mesoderme somitique homospecifique de poulet du niveau cervical posterieur
(niveau des somites 10-15), d'une part, et du niveau aile (somites 15-20),
d'autre part, qui a ete implante au niveau de la patte (voir chapitre Materiel
et Methodes). Dans la serie 8, aucun nodule cartilagineux ne s'est jamais
developpe a remplacement de la greffe, tandis que, dans la serie 9, le greffon
a donne naissance, au niveau de la patte, a des nodules cartilagineux assez
courts, paralleles a la colonne vertebrate, s'etendant au maximum sur une
longueur de deux somites, qui represented vraisemblablement un rudiment de
la scapula.
Ce deuxieme ensemble d'experiences permet done de preciser que seul le
mesoderme somitique du niveau des somites 15-24 est capable de donner
naissance a une scapula et que son remplacement par du mesoderme somitique
de tout autre niveau peut conduire a l'absence de chondrification scapulaire
au niveau opere.
Dans un troisieme ensemble d'experiences (Tableau 1, series 10 a 16), j'ai
implante des greffons comportant outre le mesoderme somitique, du mesoderme somatopleural proximal ou du mesoderme somatopleural proximal et
distal. Je ne detaillerai pas ici chacune des series, car les resultats, qui sont
Nature du
greffon
S
S
SP
SP
SP
SPD
SPD
SPD
SPD
SPD
prelevement
(en somites)
26-32
26-32
12-17
17-22
26-32
10-15
15-20
17-22
26-32
22-26
Serie
5
7
10
11
12
13
14
15
16
17
JNlVCclU QC
Orthotopique
15-20
Orthotopique
Orthotopique
Orthotopique
Orthotopique
Orthotopique
Orthotopique
Orthotopique
15-20
5
7
5
4
5
12
12
6
7
5
p
p
p
p
p
p
p
lie,
IP
P
P
12P
P
P
IP
3CP, 2P
4C, IP
lie,
P
P
coracoiide
Du
P
P
Dela
Niveau
Nombre de
cas
clavicule
d'implantation
6CP
P
5C
12CP
7C, 5CP
P
4CP, IP
2CP, 2P
P
P
sternum
Du
P
P
P
P
5CP
P
P
P
7C
P
1' ilion
De
A
P
P
P
P
5CP
P
P
P
7C
P
Tischion
De
P
P
P
P
5CP
P
P
P
7C
P
pubis
Du
Constitution cellulaire specifique (nombre: de cas)
Resultats de transplantations orthotopiques (series 5 et 10 a 16) et heterotopiques (series 7 et 17) de mesoderme somitique seul (S),
de mesoderme somitique et somatopleural proximal (SP), et de mesoderme somitique, somatopleural proximal et distal (SPD). Les
chiffres representent le nombn; de cas dans lesquels le greffon a participe a l'elaboration de la structure correspondante, les lettres
indiquent l'origine specifique (C, caille; CP, caille-poulet; P, poulet) des cellules constituant les pieces squelettiques. Lorsque la lettre
P n'est precedee d'aucun chiffre, c'est que le meme i•esultat <3St obtenu pour tous les <
:as.
Tableau 2. Origine du squelette appendiculaire, a Vexception de la scapula et du membre anterieur
P
P
P
P
5CP
P
P
P
7C
P
Du membre
posterieur
<>3
3'
^j
/>.
8
1
1
cein
OO
iennes
286
A. CHEVALLIER
resumes dans le Tableau 1, sont tout-a-fait concordants avec ceux qui ont
ete obtenus dans le cas des greffes de mesoderme somitique seul.
(2) Origine de la clavicule, du coraco'ide et du sternum
Les resultats sont regroupes dans le Tableau 2.
(a) La clavicule. Dans la serie 10, ou le greffon, forme par du materiel
somitique et somatopleural proximal, a ete preleve au niveau des somites
12-17, la clavicule a ete constitute entierement de cellules de caille dans quatre
cas sur cinq. De meme, dans la serie 13, le materiel somitique et somatopleural
proximal et distal, preleve au niveau des somites 10-15, a fourni une clavicule
formee de cellules de caille dans 11 cas sur 12. Comme, par ailleurs, dans la
serie 14, ou le greffon est constitue de mesoderme somitique et somatopleural
proximal et distal du niveau 15-20, et, dans nulle autre serie ou seul le mesoderme somitique a ete preleve et greffe, aucune cellule de caille n'a ete retrouvee
dans la clavicule, on peut en conclure que cette derniere derive du mesoderme
somatopleural, vraisemblablement proximal, d'un niveau anterieur a celui du
somite 15.
(b) Le coraco'ide. Les series 10 et 14 ont conduit a la formation de coracoides
contenant des cellules de caille. Dans la serie 14, ou le prelevement a ete fait
au niveau des somites 15-20 et avec toute la largeur du mesoderme somatopleural, le coracoide se revele etre entierement forme de cellules de caille dans
tous.les cas sauf un, ou il est constitue de cellules de poulet, tandis que dans
la serie 10, dans laquelle le greffon ne contient outre le mesoderme somitique
que le mesoderme somatopleural proximal, le coracoide presente soit une
constitution mixte comportant a la fois des cellules de caille et de poulet
FIGURES
3-4
Resultats histologiques de l'implantation heterotopique, au niveau des somites
15-20 d'un embryon note de poulet, d'un greffon de type 1 (mesoderme somitique
uniquement) preleve sur un embryon de caille au niveau des somites 26-32 (Fig. 3)
ou de l'implantation orthotopique dans un embryon de poulet, d'un greffon de
type 2 (mesoderme somitique et mesoderme somatopleural attenant, d'une largeur
egale a celle d'un somite) preleve sur un embryon de caille au niveau des somites
12-17 (Fig. 4).
Fig. 3. Hote 15 paires de somites; donneur 20 paires de somites. Du cote opere, la
scapula presente une lacune au niveau de la zone greffee (a); cette lacune est occupee
par un massif musculaire constitue de cellules de caille (b). Immediatement en
arriere de la lacune (35 /im separent les 2 coupes des figures a et c), la partie
posterieure de la scapula constitute de cellules de poulet est entouree d'un massif
musculaire qui est encore de type caille (d). Le cote, droit, temoin, montre une
scapula normale de type poulet (e).
Fig. 4. Hote 13 paires de somites; donneur 16 paires de somites. La vue d'ensemble
(a) permet de situer l'ebauche du sternum dont la region laterale gauche et la
partie inferieure gauche du brechet sont constitutes de cellules de caille (b). S,
scapula; St, sternum; p, cellule de poulet; c, cellule de caille. Fig. 3a, c: x25;
Figs. 3b, 3d, 3e, 4b: x 300; Fig. 4a: x 150.
Origine des ceintures scapulaires et pelviennes
287
288
A. CHEVALLIER
(trois cas), soit une constitution homogene ne comportant que des cellules de
poulet (deux cas). D'autre part, dans la serie 13 et dans la serie 11, ou le
prelevement et la greffe ont ete faits respectivement au niveau des somites
10-15 et celui des somites 17-22, le coracoide etait constitue entierement de
cellules de l'hote poulet. Le coracoide semble done bien provenir uniquement
du mesoderme somatopleural du niveau 15-17.
(c) Le sternum. Lorsque le mesoderme somitique et somatopleural proximal
a ete preleve au niveau des somites 12-17 (serie 10) et 17-22 (serie 11), le
sternum qui s'est developpe avait une constitution mixte (Fig. 4), formee de
cellules de caille et de cellules de poulet (dans 6 cas sur 9). Lorsqu'en plus, le
mesoderme somatopleural distal a ete preleve au niveau des somites 10-15
(serie 13), des somites 15-20 (serie 14), des somites 17-22 (serie 15), le plus
souvent le sternum etait forme en grande partie de cellules de caille. Par
contre, un greffon preleve au niveau des somites 26-36 ne permet pas d'obtenir
un sternum forme de cellules de caille. En outre, il faut rappeler ici les experiences
de greffes homospecifiques heterotopiques de territoire somitique et somatopleural des niveaux 22-26 effectuees lors d'une precedente experimentation et
qui avaient permis l'obtention d'une demi-cage thoracique ectopique presque
complete avec formation d'un sternum parfaitement normal (Chevallier, 1975,
et serie 17). De ces resultats, on peut conclure que le territoire presomptif du
sternum s'etend dans le mesoderme somatopleural du niveau du 12eme a celui
du 26eme somite.
(3) Origine de la ceinture pelvienne
Lorsque le mesoderme somitique seul a ete preleve au niveau des somites
26-32 et a ete implante a un niveau orthotopique (Tableau 2, serie 5) ou
heterotopique (Tableau 2, serie 7), la ceinture pelvienne est entierement constituee de cellules de l'hote poulet. Le resultat est identique pour tous les
explants dans lesquels seul le mesoderme somitique a ete excise quel que soit
le niveau de prelevement. Ceci demontre que les somites ne participent en
rien a la formation de la ceinture pelvienne.
Par contre, les transplantations orthotopiques de mesoderme somitique et
somatopleural proximal (serie 12) et de mesoderme somitique et somatopleural
proximal et distal (serie 16) ont conduit respectivement a une participation
partielle, ou totale, a la formation de la ceinture et du membre, lorsque les
greffons ont ete preleves au niveau des somites 26-32. Enfin, les autres explants,
constitues de mesoderme somitique et somatopleural, preleves a des niveaux
differents le long de l'axe cephalo-caudal (series 10, 11, 14 et 15) n'ont jamais
participe ni a la ceinture pelvienne, ni au membre. On peut done en conclure
que la ceinture pelvienne et le squelette du membre posterieur proviennent
uniquement du mesoderme somatopleural des niveaux 26-32.
Origine des ceintures scapulaires et pelviennes
289
DISCUSSION ET CONCLUSION
Chez les oiseaux, le mesoderme somitique et le mesoderme somatopleural
contribuent a la formation de la cage thoracique, des ceintures et des membres.
Les experiences de transplantation orthotopique ou heterotopique de ces deux
categories de mesoderme ont permis d'elucider la participation precise de
chacun d'entre eux.
Le mesoderme somitique fournit la totalite des cotes (segment vertebral et
segment sternal) comme cela a ete demontre precedemment (Chevallier, 1975).
II est aussi a l'origine de la scapula. En effet cette piece squelettique, appartenant
a la ceinture scapulaire, et qui s'etend dorsalement le long des vertebres, a
pour origine le mesoderme somitique situe au niveau des somites 15-24. Les
transplantations orthotopiques ont montre que lorsqu'un greffon, de longueur
inferieure a celle de la zone presomptive de la scapula est implante dans cette
zone, les cellules de la scapula sont originaires du greffon dans la seule region
greffee, tandis qu'elles sont issues de l'hote aux niveaux situes en-deca et/ou
au-dela de cette region.
On peut en conclure que chaque somite du territoire scapulaire fournit la
partie de la scapula qui se trouve a son niveau de l'axe cephalo-caudal. En
d'autres termes, il n'y a pas allongement progressif vers Parriere a partir d'une
ebauche anterieure, mais formation et differenciation niveau par niveau de
chaque partie de la scapula a partir de chaque somite. De plus chaque portion
de scapula est capable de se developper independamment des autres comme
l'atteste la formation d'une lacune intercalaire en-deca et au-dela de laquelle
la differenciation cartilagineuse et la morphogenese se deroulent normalement.
L'implantation heterotopique du mesoderme somitique du territoire presomptif de scapula ne conduit pas a la formation d'une veritable scapula.
Tout ce que Ton obtient, ce sont des nodules cartilagineux de forme indeterminee
(serie 9). La differenciation de la scapula est done limitee a une region tres
precise de l'axe cephalo-caudal et les capacites morphogenetiques du mesoderme
somitique scapulaire requierent apparemment pour s'exprimer normalement
un environnement somatopleural orthotopique. Cette stricte regionalisation du
territoire scapulaire dans l'axe somitique cephalo-caudal est fixee avant la
segmentation, comme l'attestent aussi d'autres experiences (Kieny, Mauger &
Sengel, 1972) de transplantation heterotopique de mesoderme somitique non
encore segmente dans le territoire scapulaire.
Nous verrons par ailleurs (en preparation) que le mesoderme somitique
contribue aussi a la formation de la musculature du tronc et des appendices.
Le mesoderme somatopleural, pour sa part, participe a l'edification des autres
pieces squelettiques des ceintures et des membres. Dans la ceinture scapulaire,
e'est lui qui donne naissance a la clavicule et au coracoide.
La clavicule est d'origine purement somatopleurale. Elle se differencie in situ
dans le mesenchyme et s'ossifie directement sans passer par un stade carti-
290
A. CHEVALLIER
lagineux. Au cours du 3e jour, son territoire presomptif se situe au niveau
des somites 10-15. C'est la plus anterieure des pieces du squelette de la
ceinture.
Le coracoide est lui aussi d'origine purement somatopleurale et la localisation
de son territoire presomptif correspond a la zone preaxiale du membre anterieur
(niveau des somites 15-17).
En ce qui concerne le sternum, son origine somatopleurale ne fait plus de
doute pour personne, mais la localisation precise de son territoire presomptif
a un stade precoce (2,5 jours) n'etait pas connue. On sait cependant qu'a
4 jours d'incubation son territoire presomptif est limite au niveau des somites
18-22 (Fell, 1939). Mes experiences montrent qu'a 2,5 jours le territoire
presomptif du sternum est beaucoup plus etendu, puisqu'il englobe le niveau
des somites 12 a 26. Done, entre 2,5 jours et 4 jours, le territoire presomptif
du sternum se restreint fortement. Par ailleurs seul le mesoderme somatopleural participe a l'elaboration de la ceinture pelvienne. En effet, par analogie
avec la ceinture scapulaire, on aurait pu penser que l'ilion, se trouvant en
position dorsale comme la scapula, aurait une origine somitique, mais en fait
il n'en est rien, et Ton peut dire que la condensation mesenchymateuse qui
est a l'origine de la ceinture pelvienne est exclusivement formee par le mesoderme
somatopleural du niveau des somites 26-32, puisque jamais le mesoderme
somitique, de ce niveau ou d'un autre niveau, n'a permis d'obtenir un bassin
possedant des cellules de caille.
En conclusion, la regionalisation qui caracterise le dermatome (Mauger,
1972) et le sclerotome (vertebres (Kieny et al. 1972), cotes (Kieny et al. 1972;
Chevallier, 1975; Chevallier & Sengel, 1973), scapula) affecte aussi le mesoderme somatopleural en ce qui concerne ses potentialites squelettogenes. Par
contre, le materiel myotomal n'est pas encore regionalise a ce stade, puisque
les potentialites myogenes de cage thoracique, de ceinture, et surtout de
membre sont encore identiques tout au long de l'axe cephalo-caudal de l'embryon
(travaux en cours et Chevallier, Kieny & Mauger, 1978).
Ce memoire constitue une partie de la these de doctorat d'Etat qui sera soutenue devant
PUniversite scientifique et medicale de Grenoble.
RESUME
Le developpement et l'origine des ceintures scapulaires et pelviennes ont ete etudies chez
l'embryon d'oiseau a l'aide de transplantations homo- ou heterotopiques de mesoderme
somitique et somatopleural.
Les experiences ont consiste a implanter un troncon de mesoderme somitique ou de
mesoderme somitique et somatopleural preleve sur un embryon de caille ou de poulet de
2 a 2,5 jours dans un note poulet de meme age.
Les resultats montrent que la scapula derive du mesoderme somitique, tandis que la
clavicule, le coracoide, le sternum et la ceinture pelvienne sont issus du mesoderme somatopleural. L'etendue longitudinale du territoire des differentes pieces squelettiques, exprimee
Origine des ceintures scapulaires et pelviennes
291
par le numero des somites correspondants, est la suivante: scapula 15-24, clavicule 10-15,
coracoide 15—17, sternum 12-26 et ceinture pelvienne 26-32.
On demontre en outre que le mesoderme somitique et le mesoderme somatopleural sont
deja regionalises a 2 jours d'ineubation, avant la segmentation somitique, en ce qui concerne
leur capacite a fournir les pieces squelettiques des ceintures.
Ces resultats sont compares a ceux qui ont ete acquis precedemment concernant les
autres potentialites morphogenes (vertebres, cotes, musculature des membres, plumage
dorsal) du mesoderme para-axial et lateral.
TRAVAUX CITES
CHEN, J. M. (1952). Studies on the morphogenesis of the mouse sternum. II. Experiments
on the origin of the sternum and its capacity for self-differentiation in vitro. J. Anat.
86, 387-401.
CHEVALLIER, A. (1975). Role du mesoderme somitique dans le developpement de la cage
thoracique de l'embryon d'oiseau. I. Origine du segment sternal et mecanismes de la
differenciation des cotes. /. Embryol. exp. Morph. 33, 291-311.
CHEVALUER, A., KIENY, M. & MAUGER, A. (1978). Limb-somite relationship: origin of the
limb musculature. /. Embryol. exp. Morph. (in press).
CHEVALLIER, A. & SENGEL, P. (1973). Demonstration de l'origine somitique des cotes
sternales chez les oiseaux. C. r. hebd. Seanc. Acad. Sci., Paris serie D, 276, 1491-1494.
FELL, H. B. (1939). The origin and developmental mechanics of the avian sternum. Phil.
Trans. R. Soc. B 229, 407-463.
FELL, H. B. & CANTr, R. G. (1934). Experiments on the development in vitro of the avian
knee-joint. Proc. R. Soc. B 116, 316-351.
GLADSTONE, R. J. & WAKELEY, C. P. G. (1932). The morphology of the sternum and its
relation to the ribs. /. Anat. 66, 508-564.
HAMBURGER, V. (1942). Manual of Experimental Embryology, 1945-6. University of Chicago
Press.
HAMBURGER, V. & HAMILTON, H. L. (1951). A series of normal stages in the development
of the chick embryo. /. Morph. 88, 49-92.
HOMMES, J. H. (1924). On the development of the clavicula and the sternum in Birds and
Mammals. Tijdschr. tied, dierk. Vereen. Amsterdam 19, 10-51.
KTENY, M., MAUGER, A. & SENGEL, P. (1972). Early regionalization of the somitic mesoderm
as studied by the development of the axial skeleton of the chick embryo. Devi Biol. 28,
142-161.
KNOPFLI, W. (1919). Beitrage zur Morphologie und Entwicklungsgeschichte des Brutschulterskeletts bei den Vogeln. Z. Naturw. Jena 55, 577-720.
LEBEDINSKY, N. G. (1916). Uber die eigenartige Kriimmung des embryonalen Meckelschen
Knorpels der Sauropsiden. Anat. Anz. Jena 49, 33-40.
LE DOUARIN, N. & BARQ, G. (1969). Sur l'utilisation des cellules de la caille japonaise comme
'marqueurs biologiques' en embryologie experimentale. C. r. hebd. Seanc. Acad. Sci.,
Paris serie D, 269, 1543-1546.
LILLIE, F. R. (1908). The Development of the Chick: an Introduction to Embryology, 472 pp.
New York: Holt.
MAUGER, A. (1972). Role du mesoderme somitique dans le developpement du plumage
dorsal chez l'embryon de poulet. II. Regionalisation du mesoderme plumigene. /. Embryol.
exp. Morph. 28, 343-366.
MURATORI, G. & FRANCHESCHINI, M. (1945). Sulla morfogenesi dell'articolazione dell'anca
del polio, con particolare riguando alia struttura del mesenchima intermedio. Atti reale
ist veneto. Sci. Lettere ed arti 104, 256-21A.
MURILLO-FERROL, N. L. (1963). About the forming material of the ribs and sternum. An
experimental analysis in the chick embryo. Anales Desarrollo 11, 391-402.
O'RAHILLY, R. & GARDNER, E. (1956). The development of the knee-joint of the chick and
its correlation with embryonic staging. /. Morph. 98, 49-88.
292
A. CHEVALLIER
J. T. (1907). The order of appearance of the anterior somites in the chick.
Biol. Bull. mar. biol. Lab., Woods Hole, 13, 121-133.
PINOT, M. (1969). Etude experimentale de la morphogenese de la cage thoracique chez
l'embryon de poulet: mecanismes et origine du materiel. /. Embryol. exp. Morph. 21,
149-164.
ROGULSKA, T. (1965). The development of the pelvic girdle of the chick embryo (Callus
domesticus L.) after the extirpation of the posterior limb bud. Zool. Polonicae 15, 65-76.
ROMANOFF, A. L. (1960). The Avian Embryo, Structural and Functional Development. New
York: Macmillan.
SAUNDERS, J. W. (1948). Do the somites contribute to the formation of the chick wing?
Anat. Rec. 100, 756.
SENO, T. (1961). An experimental study on the formation of the body wall in the chick.
Acta anat. 45, 60-82.
SPL/RLING, R. G. (1923). The effect of extirpation of the posterior limb-bud on the development of the limb and pelvic girdle in chick embryos. Anat. Rec. 26, 41-56.
PATTERSON,
(Received 9 May 1977, revised 10 June 1977)