Contributions à l'histoire de la vésicule germinative et du premier noyau embryonnaire

Contributions à l'histoire de la vésicule germinative et du premier noyau embryonnaire ; par M. Édouard Van Beneden , membre de l’Académie.

J’ai eu l’honneur d’exposer sommairement devant l’Académie les résultats de mes recherches sur la maturation de l’ovule, la fécondation et les premiers phénomènes du développement embryonnaire du Lapin, jusqu’au moment de l’apparition de la ligne primitive.

J’ai fait connaître en particulier celles de mes observations qui établissent la disparition de la vésicule germinative, la formation des corps directeurs ( Richtungsblàschen de Fritz Muller) et l’apparition du premier noyau embryonnaire.

La publication récente des recherches de Auerbach (1), de Bütschli (2) et de Slrasburger (5) sur la formation et la division des noyaux de cellules, m’a déterminé à rechercher tout particulièrement, dans le cours de mes éludes sur le développement des Mammifères, comment apparaît le premier noyau de l’embryon et comment se multiplient

(1) Léopold Auerbach. Organologische Studien. Breslau, 1874.

(2) O. Bütschli. Vorlaufige Mittheilung liber Unlersuchungen belrcffend die ersten Entwickelungsvorgdnge im befruchtetcn Ei von Nemaloden und Schnecken. Zeits. fïir wiss.Zool. Bd. XXV.

2° Vorlaufige Mütlieilung einiger Resullale von Studien über die Conjugation der Infusorien und die Zelltheilung. Zeits. fur wiss. Zool. Bd. XXV. •

(3) Eduard Strasburger. Ueber Zellbildung und Zelltheilung. lena ,

les cellules dans les feuillets embryonnaires. Longtemps avant d’avoir pris connaissance de ces travaux, j’avais reconnu que la vésicule germinative du Lapin disparaît, indépendamment de la fécondation, et que la disparition de cet élément est l'indice de la maturation complète de l’ovule.

Au moment où je terminais la rédaction de ma communication préliminaire (1) sur la maturation de l’œuf, la fécondation et le développement du Lapin paraissait en Allemagne un important travail de M. O. Hertwig (2), sur la formation, la fécondation et la division de l’œuf d’un Échinoderme, de l’ordre des Échinides, le Toxopneustes lividus. Recherchant la solution des mêmes problèmes, mais ayant choisi comme objet de nos éludes des animaux appartenant à des embranchements différents, nous sommes arrivés, M. Hertwig et moi, «à des solutions identiques de certaines questions d’une importance capitale, à des résultats fort différents en ce qui concerne d’autres points également fondamentaux.

Parmi les problèmes qui ont été tout autrement résolus par lui et par moi, se trouve d’abord l’histoire de la vésicule germinative; ensuite, la question de la formation du premier noyau embryonnaire.

Mes recherches sur l’ovule du Lapin m’ont démontré

(1) Édouard Van Beneden. La maturation de l'œuf, la fécondation et les premières phases du développement embryonnaire des Mammifères, d'après des recherches faites chez le Lapin. (Communication préliminaire.) Bull, de l’Acad. roy. de Belgique, 2e série, t. XL, 1S7J.

•(2) Oscak Hertwig. Beitrdge zur henntniss der Bildung, Be[i uchtung und Theilung des thierischen Eies. Morphologisches Jahrduch von C. Gegendauer. IUr Bd. 5lcs Heft.

que , chez cet animal, aucune partie morphologique de lu vésicule germinative ne se retrouve plus dans le vilellus au moment de la fécondation. Le nucléole, joint à la substance qui constituait la membrane de la vésicule, est éliminé pour constituer l’un des corps directeurs; le nucléoplasme avec les pseudonucléoles sont rejetés dans le liquide périvi tell in pour y former le second globule polaire. Le reste du contenu de la vésicule reste dans le vilellus et se confond avec la substance corticale de l'œuf, qui, dès ce moment, ne se laisse plus distinguer de la substance médullaire. Il ne peut donc y avoir, chez le Lapin , aucun lien génétique entre la vésicule germinative ou l’une de ses parties et le noyau embryonnaire qui apparaît dans l’œuf après la fécondation. J’ai pu du reste observer toutes les phases de la formation de ce dernier. Le premier noyau se développe aux dépens d’un corps qui naît dans la couche corticale de l’œuf et que j’ai appelé le pronucleus périphérique et d’un autre corps qui apparaît au centre du vilellus et que j’ai appelé le pronucleus central. Il est probable que le premier noyau embryonnaire n’est pas produit par la fusion des deux pronuclei : le pronucleus périphérique, d’abord plus petit que l’autre, s’agrandit aux dépens du pronucleus central. C’est, je pense, grâce à un phénomène d’endosmose, que la substance de ce dernier est absorbée par le pronucleus périphérique, après que celui-ci s’est accolé à celui-là.

D’après les observations de M. Hertwig sur le Toxopneustes lividus les choses ne se passent pas de cette façon. Quand la vésicule germinative a quitté le centre de l’œuf pour venir se placer sous la membrane, qu’elle est pour ainsi dire sortie du vitellus, la tache germinative abandonne à son tour la vésicule germinative; elle plonge dans

Il \itellus, cl (1g\ lent cg que 1 auteur appelle 1g noyau de l’œuf (Eikern); la vésicule germinative subit alors une métamorphose régressive; sa membrane se dissout et le résidu finit par être résorbé.

Quant à la formation du premier noyau embryonnaire, qu il appelle noyau, du premier globe de segmentation ou, plus simplement noyau de segmentation, M. Hertwig a reconnu qu'il est le produit de la conjugaison de deux noyaux. Cinq à dix minutes après que l’on a mélangé le sperme avec les œufs , il apparaît près de la surface du vitellusun petit corps homogène. Cet élément, qui a l’apparence d’une tache ou d'un espace clair, est formé par un amas de protoplasme, dépourvu de granulations. Cet espace s’agrandit un peu et devient le centre d’une ligure radiée, d’un petit soleil d’où partent, dans tous les sens, des rayons dont la longueur s’accroît peu à peu. Ces rayons ne sont que des directions suivant lesquelles les granules vitellins se sont alignés. Si l’on examine avec beaucoup de soin l’espace clair, on reconnaît qu’il renferme un petit corpuscule homogène. Celui-ci possède à peu près le même pouvoir réfringent que le protoplasme ambiant, ce qui le rend peu apparent. Quelquefois Hertwig a vu partir de ce corpuscule une ligne fine qui se dirige vers la périphérie de l’œuf et se continue en un petit filament que l’on observe entre le vitellus et la membrane de l’œuf. La tache claire se déplace; elle s’approche peu à peu du centre du vitellus et va à la rencontre du noyau de l’œuf qui , lui aussi, gagne le centre de la sphère vitelline. Les deux corps finissent par se rejoindre vers le milieu de l’œuf. Le corpuscule homogène qui se trouve logé dans l’espace clair venu de la périphérie paraît formé de la môme substance que le noyau

fie l’œuf; il se colore comme lui par le carmin; Hertvvig l’appelle un petit noyau. Il mesure 4 y.., tandis que le noyau de l'œuf n’a pas moins de 15 y. Le noyau de l’œuf change de forme, exécute des mouvements amœboïdes, s’accroît, et se trouve bientôt enveloppé par la substance protoplasmique claire venue de la périphérie; il finit par se fondre avec le petit noyau, et c’est de la fusion des deux noyaux que naît le premier noyau de segmentation. Pendant que ces dernières modifications s’accomplissent, la figure radiée se maintient; elle s’étend même el s’accentue davantage; elle envahit tout le vilellus. Le noyau de l’œuf et le petit noyau périphérique qui lui est accolé, entourés d’une couche de protoplasme transparent et dépourvu de toute granulation, occupent le centre de la figure étoilée.

Comme l’apparition de l’espace clair près de la périphérie de l’œuf a lieu constamment 5 à 10 minutes après que l’on a mis les œufs en présence de la liqueur spermatique, Hertvvig n’hésite pas à considérer la formation de cet espace comme le résultat de la fécondation. Le petit corps homogène qu’il y a constaté est une tète, le filament qui en part est la queue d’un spermatozoide. La tète du spermatozoïde est l’un des deux noyaux qui vont se conjuguer; pour ce motif /Hertvvig l’appelle le noyau spermatique (Spermakern). Le premier noyau de segmentation est donc le produit de la fusion du noyau de l’œuf (Eikern), qui n’est que l’ancienne tache germinative, avec le noyau spermatique (Spermakern), qui est une tète de spermatozoïde. Il est le résultat de la conjugaison de deux noyaux.

On le voit, il existe, à certains égards, une remar-

quable concordance entre les observations de Iiertwig sur le Toxopneustes et mes recherches sur le Lapin. Tous deux nous avons reconnu 1° qu’il apparaît près de la surface de l’œuf un espace clair que j’ai appelé, pour ne rien Préjuger relativement à sa signification, le pronocleus périphérique. Ce noyau périphérique, je l’ai considéré comme formé, au moins partiellement, de substance spermatique.

2° Ce noyau superficiel s’enfonce dans le vitellus et va à la rencontre d’un autre corps clair dont les caractères et la signification sont différents de ceux du noyau périphérique : ce corps, je l’ai appelé le pronucleus central de l’œuf, par opposition au pronocleus périphérique \ Hertvvig l’appelle le noyau de /’ œuf (Eikern) par opposition avec son noyau spermatique ( Spermakern ).

3° Nous avons reconnu, l’un et l’autre, que le noyau du premier globe de segmentation appelé par moi premier noyau embryonnaire , paCHertwig noyau de segmentation, se développe aux dépens des deux éléments nucléaires après que ceux-ci se sont rejoints et accolés au centre du vitellus. Nous avons admis, l’un et l’autre, que la formation du premier noyau embryonnaire est le résultat de l’union d’un élément mâle et d’un élément femelle et quoique je n’aie pas prononcé le mot conjugaison pour exprimer le fait qui caractérise essentiellement la formation du premier noyau, l’idée n’en existait pas moins dans mon esprit.

Les faits sur lesquels nous sommes en complet désaccord sont au nombre de deux : 1° Pour M. Hertwig la tache germinative ne disparaît pas; elle devient le noyau de l’œuf (Eikern). D’après mes observations, il n’existe aucun lien génétique entre le pronucleus central (noyau de l'œuf de Hertvvig) et la vésicule germinative ou l’une de

ses parties; le pronucleus central , qui apparaît après la fécondation, est un élément de formation nouvelle. 2° D’après M. Hertwig le noyau phériphérique, le spermakern, est une tête de spermatozoïde et la matière claire qui l’entoure est du protoplasme dépourvu de granulations. Dans mon opinion, l’espace clair qui apparaît dans la couche corticale de l’œuf est un corps nucléaire (le pronucleus périphérique); les corpuscules réfringents qui se montrent dans la tache sont des éléments nucléolaires. Je me propose de faire, dans les pages qui suivent, la critique des opinions exprimées par Ilertwig, et de rendre compte des observations que j’ai eu l’occasion de faire sur la vésicule germinative d’un Échinoderme de l’ordre des Asterides : Y As ter acanlhion rubens.

f. — La tache germinative disparaît-elle oh persistet-elle pour devenir le pronucleus central (. Eikern de Hertwig)?

Hertwig émet l’opinion que la vésicule germinative disparaît chez le Toxopneusles liridus ; mais il croit que la tache germinative (corps ou tache de Wagner) persiste pour devenir le noyau de l’œuf. La démonstration directe de celte proposition il n’a pas pu la faire : son opinion repose sur des preuves indirectes que je vais résumer.

1° Le noyau de l’œuf a les mêmes dimensions (13 g.) que la tache de Wagner; l’un et l’autre sont des corps dépourvus de membrane et ils sont formés l’un et l’autre d’une substance assez ferme et homogène.

2° De même que la substance de la tache de Wagner, le uoyau de l’œuf se coagule par l’acide osmique et se colore plus fortement en noir que le vilellus. Dans le carmin ils se colorent en rouge l’un et l’autre. Par l’acide acétique et

l’acide chromique ces éléments subissent une sorte de coagulation superficielle qui fait apparaître une couche corticale finement granuleuse et à l’intérieur quelques taches également granuleuses.

5° On n’observe jamais simultanément dans le même œuf le noyau de l’œuf et la tache germinative. Tant que la tache germinative se montre dans la vésicule germinative devenue superficielle et lenticulaire, il est impossible de découvrir un noyau dans le vitellus. Dès que celui-ci existe, la vésicule germinative est dépourvue de sa tache. Les deux éléments ne font jamais défaut en même temps.

4° Herlwig n’a jamais réussi à voir la tache de Wagner subir aucune modification même dans les œufs dont la vésicule germinative était en voie de métamorphose régressive. « Für die Annahme, dass der Keimfleck, wie » das Keimblâschen zerfâllt, lasst sich daher keine directe » Beobachtung anführen. » Il ne put pas davantage constater une formation nouvelle du noyau de l’œuf.

5° Au moment de son apparition le noyau de l’œuf se trouve près de la vésicule germinative ; au moment de sa disparition la tache de Wagner se trouve adjacente au vitellus.

Hertwig n'a donc pas observé directement la transformation de la tache de Wagner en ce corps qu’il appelle noyau de l’œuf; il n’a jamais vu le corps de Wagner sortir de la vésicule germinative pour plonger dans le vitellus. Dès lors il doit rester un doute sur l’identité de ces deux éléments, quels que soient, du reste, les arguments qu’il invoque pour chercher à établir cette identité. C’est ce que Hertwig reconnaît lui-même quand il écrit : * Bei Abwagung aller dieser Yerhâltnisse kann zwar die » Môglichkeit, dass der Keimfleck sich auflost und der

» Eikern neu entsteht, Solange nicht der directe Ueber- » gang des ersleren in den letzleren beobachtet ist, nicht » ganz von der Hand gevviesen werden. »

il y a lieu de faire, en outre, au sujet des arguments qu’il apporte pour appuyer son opinion les observations suivantes :

1° Les preuves tirées des caractères physiques et microchimiques du noyau de l’œuf n’ont qu’une valeur trèssecondaire; car ces caractères communs à la tache de Wagner et au noyau de l’œuf sont des caractères propres à tout jeune noyau. La seule conclusion que l’on puisse légitimement tirer de ces faits est que le noyau de l’œuf est un jeune noyau.

2° De ce que l’on ne trouve jamais simultanément la tache germinative et le noyau de l’œuf, il ne résulte pas nécessairement que l’un soit la transformation de l’autre. Le moment de la disparition du nucléole coïncide avec le moment de l’apparition du noyau de l’œuf ; mais en résulte-t-il que l’apparition de l’un soit déterminée par la disparition de l’autre? La simultanéité de ces deux phénomènes est néanmoins surprenante : d’après mes observations sur les Mammifères, la formation du pronucleus central est consécutive à la fécondation, et, par conséquent, bien postérieure à la disparition de la vésicule germinative.

3° J’ai été fort étonné, après avoir lu le travail de Hertwig, de n’y avoir trouvé aucune mention des corps directeurs (Richtungsblaschen), qui ont été constatés chez beaucoup d’Échinodermes, et qui ne peuvent manquer de se trouver également chez le Toxopneustes. Il eut été fort intéressant de savoir comment se forment ces éléments chez cet Échinoderme. D’après mes observations l’un de ces

corps n’est autre chose, chez le Lapin, que la tache germinative rejetée dans le liquide périvitellin , après sa fusion préalable avec la membrane de la vésicule germinative.

4° 11 me semble que Hertwig passe bien légèrement sur les différences qu'il a lui-même constatées entre l’aspect que présente le noyau de l’œuf et les caractères de la tache germinative. Je ne crois pas, pour ma part, que la nature des milieux où l’on observe ces éléments puisse rendre compte des différences considérables qui existent, d’après les dessins de M. Hertwig, entre la tache de Wagner et le noyau de l’œuf. Les raisons qui m’engagent à émettre cette opinion résultent des observations qui seront exposées plus loin.

5° Hertwig n’a jamais vu de modifications se produire dans les caractères du corps de Wagner pendant la métamorphose régressive de la vésicule germinative. En cela j’ai été plus heureux que lui; il est vrai je n’ai pas étudié moimême les œufs du Toxopneustes ; mais j’ai fait, il y a dixhuit mois, des observations sur la vésicule germinative d’un Échinoderme de nos côtes, YAsteracanthion rubens. Il résulte de mes recherches que, chez cet animal, la tache de Wagner disparaît dans la vésicule germinative avant que les caractères de celte dernière se modifient. Il n’est pas admissible que, chez l’Étoile de mer, la tache de Wagner subirait des modifications progressives, qui amènent sa dissolution complète dans la vésicule germinative, tandis que , chez le Toxopneustes lividus , cet élément deviendrait l’une des parties constitutives du premier noyau de segmentation. Hertwig n’a pas vu la tache germinative subir de modifications; pour ma part, je suis très-porté a croire que , chez cet Ëchinide, cet élément se résout, avant de se dissoudre dans le contenu de la vésicule de Purkinje, en

un certain nombre de fragments et je crois pouvoir m’appuyer sur les figures deHertwig lui-même, pour établir que chez le Toxopneusles la tache de Wagner subit les mêmes modifications que chez l’Étoile de mer.

Avant d’exposer mes observations sur le mode de disparition de la vésicule germinative chez Y Asieracanthion rubens, je crois devoir dire brièvement dans quelles conditions, pour quelles raisons et sous l’influence de quelles idées j’ai entrepris ces recherches.

A l’époque où j’ai présenté à l’Académie mon Mémoire sur la composition et la signification de l’œuf, j’étais bien convaincu que la vésicule germinative ne disparaît pas, mais qu’elle se divise, après la fécondation, pour donner naissance aux noyaux des deux premiers globes de segmentation (1). Jusqu’au jour où Joh. Millier publia ses recherches sur YEntoconcha mirabilis (2), personne ne doutait de la disparition de la vésicule germinative. Dans son article « Zeugung » publié dans le Handwôrterbuch de R. Wagner, Leuckart formulait en ces termes la conclusion qu’il croyait pouvoir tirer de la comparaison de toutes les recherches faites sur celte question (5) :

« Fassen ivir aile diese T/iatsachen zusammen, dann » kann es wirklich kaum noch zvceifelhafl bleiben dass b das Verschwinden des Keimbldschens einen Vorgang b bezeichnel, der mehr der Bildnngsgeschichte des Eies , i b als der Entivickelungsgeschichle des spàteren Enibnjo

(1) Recherches sur la composition et la signification de l'œuf basées sur l'étude de son mode de formation et des premiers phénomènes embryonnaires. Mém. cour, de l’Acad roy. de Belgique. T. XXXIV.

(2) Joh. Muller. Uber Synapta digitala und iiber die Erzeugung von Schnecken in Hololhurien. Berlin 1852, p. 17.

(5) Handwürterbuch der Physiologie von R. Wagner. Art. Zeugung von R. Leuckart, p. 922.

S » zugehôrt. Das Einzige, ivcis der Aufbau eines neuen » Thieres voraussetzt, ist die Anwesenheit eines entwicke- » lungsfàhigen Matérielles. »

Telle était la pensée que partageaient alors l’immense majorité, sinon tous les naturalistes. Mais si grande était l’autorité de Joli. Millier, si complète la confiance que l’on ;avait dans ses observations et les conclusions qu’il en tirait, que l’opinion qu’il émit sur la permanence et la division • de la vésicule germinative de l’Entoconcha lit révoquer en 'doute toutes les affirmations consignées dans les travaux ^antérieurs.

Bientôt après Leydig (1) annonce qu’il vient de confirimer chez les Rotateurs les résultats obtenus par Millier 'dans ses éludes sur le développement de l’Entoconcha. .'Mecznikow (2) observe la division de la vésicule genninattive chez les Cécidomyes et les Aphides. « Il n’est guère jpossible, » dit-il, » de révoquer en doute la généralité de »» ce fait chez les insectes. » Pagenstecher (3) fait la même (observation chez les Trichines; Leuckart (4) chez les (Oxyures; Keferslein (5) chez le Leptoplana tremellaris ; (Gegenbauer (6) chez des Méduses, des Siphonophores (Co-

(1) Fr. Leydig. Ueber den Bau und die syslematische Stellung der UUiderlhiere. Zeit. fur wiss. Zool. Bd. VI , p. 102.

(2) Meczmkow. Embryologische Studien an Insecten. Zeitschrift füiî vwiss. Zool. Bd. XVI , p. 484.

(3) Pagenstecher. Die Trichinen. Leipzig, 1863,

(4) Leuckart. Die menschlichen Parasiten , Bd. 1 1 , 2e Lief , p . 522.

(5) Keferstei*. Beilrage zur Anatomie und Enlwickelungsgeschichle einiger Seeplanarien. Gôttingen, 1808.

(6) Gegenbauer. Beilrage zur naheren Kenntniss d. Siplwnophoren. /.Zeitschrift fur wiss. Zool. Bd. V. - Zur Lehre vom Generationswechsel ,bei Medusen und Polypen , p. 24. — Untersuchungen über Pteropoden , und Heleropoden. Leipzig, 1855. — Ueber die Entioickelung der Sagitla. (Halle, 1856.

2me SÉRIE, TOME XLI.

rynides, Calycophorides ot Physophorides), des Ptéropodes, des Hétéropodes, enfin chez les Sagilla. Iiaeckel (1) et KÔlliker (2) confirment, en ce qui concerne les Siphonophorcs les données de Gegenbauer. Enfin, moi-même je constate la division de la vésicule germinative dans l’œuf si transparent et si facile à observer du Disloma Cygnoïrfes (5). Me fondant tant sur mes observations personnelles que sur celles de tous les naturalistes éminents que je viens de citer, j’ai exprimé sous une forme dubitative, l’opinion déjà énoncée d’une façon tout aussi générale par Leydig (4), que la disparition de la vésicule germinative n’est qu’apparente, et que le développement embryonnaire commence par la division de cet élément. Voici comment je me suis exprimé: « En résumé, je considère non comme » démontré, mais comme très-probable , que la vésicule » germinative se divise au lieu de disparaître (5). »

J’appuyais cette proposition de diverses considérations plus ou moins plausibles, et je faisais remarquer en particulier que la disparition de la vésicule n’avait jamais été observée; que la démonstration directe de sa disparition n’avait jamais été faite.

Je dois ajouter que la proposition contraire ne reposait pas non plus sur l’observation directe; aucun des auteurs qui ont affirmé la permanence de la vésicule n’a fondé son opinion sur d’autres considérations que sur un fait négatif. Ils ont affirmé que la vésicule ne disparaît pas,

(1) E. Haeckel. Zur Entwickelungsgcschichte der Siphonophorcn. Utreclu, 1869.

(2) Kolliker. DieSchwimmpohjpcn von Messina, Leipzig, 1855.

(3) Édouard Van Beneden. Loc. c it. , p. 50.

(4) Lehrbuch der Histologie , p. 10.

(5) Loc.cit., p. 244.