CHAPITRE IV

ACTION SIMULTANÉE DE L’'EXTRAIT ET D'AUTRES FACTEURS MODIFIANT LE NOMBRE DES FACETTES 4

Nous avons vu que beaucoup d’auteurs ont étudié la variation de la taille de l'œil Bar sous l'influence de facteurs divers, soit extrinsèques, tels que la température, la composition de l'atmosphère ambiante, soit intrinsèques, tels que les autres gènes du chromosome X ou ceux des autosomes. Il était intéressant de voir ce qui pourrait advenir lorsque l'on ferait agir un de ces facteurs simultanément avec l'extrait de Calliphora. C’est ce que je vais étudier maintenant, en prenant comme type de facteur extrinsèque la température, et comme type de facteur intrinsèque le nombre de gènes Bar dans la constitution génétique des mouches.

. Température et Extrait — Des larves, âgées de 4o heures, élevées jusque-là sur du milieu standard à 250, sont réparties en 4 séries et portées aux températures suivantes :

1re série : 10 + 100,

2° série : 20° + 0,2,

3e série : 25° + 0,2,

hssSérI6: 309270,

Dans chacune des séries, les larves sont repiquées sur du milieu I contenant 5 0/0 de glucose et de l’extrait aux concentrations suivantes : o 0/0, 3,3 0/0, 6,7 0/0, 10 0/0, 13,3 0/0 et 20 0/0. Les résultats sont donnés dans le tableau 15.

On voit que l’on retrouve, chez les larves élevées sur milieu sans extrait, l'effet signalé par les auteurs : les nombres de facettes de ces mouches sont en effet inversement proportionnels à la température.

Si l’on porte tous les résultats sur un graphique, en les groupant, non par température, mais par concentration d'extrait, on obtient les courbes des figures 15 et 16. Ces courbes montrent que, pour chaque concentration, l'effet dû à la température persiste, De même, l'effet dû aux concentrations se traduit, à chaque température, par des accroissements de la taille de l'œil. Mais l'interaction de ces deux facteurs n’est pas équivalente dans tous les cas : quand on arrive aux effets extrêmes, c’est-à-dire à la température de 30°, ou à la concentration de 20 0/0, il y a des perturbations dans les effets résultant des deux actions : c’est ainsi que l'effet dû à l'extrait est moins intense quand la température s'élève, et de même, l'effet de la température diminue quand les concentrations croissent.

Or, ces deux effets sont antagonistes : la température, en s’élevant, diminue le nombre de facettes, et la concentration en extrait agit en sens

EEE

TaBLEAU 15

» 20,0 16 322,9 1,86 16 243,4 1,83 Re Le — 20° Ah 32 107,8 28 89,4 » 3,3 0/0 31 191,7 1,29 32 101,7 1,14 » 6,6 27 143,9 1,33 36 114,4 1,28 » 10,0 26 170,1 1,58 37 141,9 1,99 » 13,3 31 228,0 2,12 28 180,7 2,02 » 20,0 26 320,6 2,97 25 245,8 2,79 — 250 T: 27 67,3 38 56,9 » 3,3 o[o 22 83,3 1,24 35 70,0 1,23 » 6,6 29 90,5 1,34 27 76,9 1,35 » 10,0 30 123,4 1,83 32 95,0 1,07 » 13,3 26 167,0 2,48 32 128,4 2,26 » 20,0 28 250,1 3,85 22 200,7 3,53 RO 30° gr 26 35,7 35 33,0 » 3,3 o/0 25 42,5 ,19 34 38,3 1,16 » 6,6 23 45,7 1,28 36 ko,5 1,23 » 10,0 28 56,8 1,29 25 45,2 1,37 » 13,3 23 77,9 2,18 33 5540 1,74 » 20,0 II 288,1 {!) 8,07- 8 104,0 3,15

(‘) Das ce tube, les larves ont subi un grand retard et la variabilité y est très forte. Aussi, il n’en est pas tenu compte sur la figure 15.

inverse. Nous sommes arrivés d'autre part, en étudiant la place de la période de sensibilité dans la vie larvaire, à cette conclusion que la température et l'extrait agissaient en faisant intervenir des processus sans doute très voisins. Dans le cas présent, où les deux facteurs sont simultanés, il est donc normal qu’il y aitinteraction de l’un sur l’autre : en particulier, quand l’un est poussé à l'extrême, il doit devenir prépondérant et la résultante doit se rapprocher du cas où ce facteur principal agirait seul. C'est pourquoi nous voyons que, d'une part à 30°, les nombres de facettes se rapprochent des valeurs prises par des mouches non traitées, et que, d’autre part, quand on s'élève dans la gamme des concentrations en extrait, les courbes deviennent de plus en plus distantes les unes des autres, traduisant l'influence croissante de l’extrait.

RP EEE OT —

fèc.

0 66 % 0 e 0 % < 0 13% a L ‘ 0 pis degrés 45 20 25 30 Fig. 15. — Nombre de facettes en fonction de la température pour différentes concentrations en extrait. Cas des mâles. ee

degrés

5 20 25 30 Fig. 16. — Mème légende que pour la figure 15. Cas des femelles.

Nombre de gènes et Extrait. — Dans toutes les expériences où l'on pouvait comparer l’action de l'extrait sur les mâles et sur les femelles, on a vu que celles-ci subissaient une modification beaucoup plus faible : non seulement les chiffres atteints sont moins élevés, mais encore les accroissements relatifs de la taille de l'œil, tels que nous les montrent les pentes des différentes courbes, sont beaucoup plus réduits. Il semble que, chez les femelles, il faille vaincre une résistance plus forte de la mutation pour arriver à des résultats comparables.

Il est même intéressant de noter quelle est la proportion qui existe entre les augmentations : si l'on prend les chiffres donnés par les tableaux 12 et 14, on peut calculer les accroissements du nombre de facettes par rapport aux témoins pour les mâles et pour Îles femelles aux concentrations supérieures, c'est-à-dire à celles qui ramènent les yeux Bar mâles à la taille du type sauvage. Je rappelle les chiffres, qui sont les suivants pour des milieux ayant o 0/0, 30 o/o et 35 o/o d’extrait :

Larves de 4o heures sur milieu avec levure vivante :

Mäles ." .. . ‘0 0/0* É facettes 30 0/0 : 636 facettes 35 0/0 : 647 facettes » 383

Femeiles . . » » 349 » » »

Miles accroissements » 520 » » 531 »

Femelles . . » » 255 » » 289 »

Rapports mâles/femelles : » 2,04 » 1,84

Larves de 4o heures sur milieu aseptique :

Mâles . . . o o/o : 98 faceites 30 0/0 : 581 faceties 35 0/0 : 6o1 facettes Femelles . . » 72 » » 308 » » 336 »

Mäles 0". à accroissements » 483 » » 503 »

Femelles . . » » 236 » » 26/ »

Rapports mâles/femelles : » 2,05 » 1,91

Nous voyons donc qu’en utilisant des concentrations en extrait telles que les yeux des mâles soient augmentés au maximum, nous n’arrivons à provoquer, chez les femelles, que des augmentations moitié moindres. En faisant les mêmes calculs pour les concentrations plus basses, on obtiendrait naturellement des rapports plus faibles, et tendant vers ceux que donneraient les témoins entre eux. Si la toxicité de l'extrait ne nous empêchait pas de monter plus haut dans les concentrations, on arriverait de même à diminuer les rapports, puisque les mâles ne seraient plus augmentés, et que les femelles continueraient à montrer un accroissement de la taiile de l’œil. Sans doute, dans ce cas, trouverions-nous que pour obtenir des yeux Bar femelles de même taille que les yeux sauvages femelles, il faudrait travailler avec des concentrations doubles de celles auxquelles je me suis trouvé dans l'obligation de m'arrêter.

On a ainsi l'impression que les femelles réagissent moins intensément à l'extrait que les mâles. Il est plus difficile de provoquer chezelles un résultat comparable à celui que l’on obtient chez ces derniers. En d’autres termes, en admettant que l'on puisse parler de « résistance » de la mutation à l’action de l'extrait, on voit que celte résistance est double chez les femelles de ce qu’elle est chez les mâles, toutes choses égales d’ailleurs.

Et, tout naturellement, on est amené à rapprocher cette constatation du

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fait qu’au point de vue génétique, les mâles Bar possèdent un seul gène Bar, alors que les femelles Bar en possèdent deux. On arrive ainsi à cette hypothèse que c'est le nombre de gènes présents dans l'individu qui provoque cette « résistance » de la mutation, en lui donnant une valeur plus ou moins grande.

Or il est très facile, avec les mouches Bar et double-Bar, d'obtenir plusieurs combinaisons donnant des constitutions génétiques différant entre elles par le nombre de gènes Bar présents dans les chromosomes. On. arrive ainsi à la série suivante, classée par nombre de gènes Bar croissant :

a) 1 gène Bar : femeiles B/+ hétérozygotes.

b) 1 gène Bar : mâles B.

c) 2 gènes Bar : femelles B/B homozygotes.

d) 2 gènes Bar : mâles BB.

e) 2 gènes Bar : femelles BB/+ hétérozygotes. À) 3 gènes Bar : femelles BB/B hétérozygotes.

g) 4 gènes Bar : femelles BB/BB homozygotes.

Des larves de 4o heures, présentant ces différentes constitutions génétiques, sont placées sur du milieu [ contenant du glucose et de l’extrait aux concentrations suivantes : 3,3 0/0, 6,7 0/0, 10 0/0, 13,3 o/o et 16,7 o/o. Les nombres de facettes des mouches obtenues sont donnés dans le tableau 16 et reportés sur la figure 17.

Conc a c e +8 g b d

JE m 208,3 52,2 37,8 30,0 22,0 56,6 | 23,7 m AA 72,0 48,3 37,0 24,9 118,9 26

| 6,7 miT pe Se RE us We [ pe EE RE ER ES res ce nr le ue EX 4 | m 539,9 109,3 73,4 50,9 31,0 162,9 34,4 » m/T 2,59 2,09 1,94 1,70 1,41 2,88 | 1,45 ER ER SRE TE ee “ir ) Jelel Pen | en flan les es [es les ————————

Fig. 17. — Nombre de facettes en fonction de la concentration en extrait pour les différentes combinaisons génétiques.

On voit que toutes les combinaisons ont subi une modification due à l'extrait et se traduisant par une augmentation du nombre des facettes. Mais cet accroissement de la taille est loin d'être identique dans tous les cas. IL semble que sa valeur décroisse avec le nombre de gènes Bar présents dans les larves. Cette constatation est surtout évidente si on ne considère que 4 combinaisons intéressant les femelles, les combinaisons a), c), f) et g), caractérisées par la présence de un, deux, trois et quatre gènes Bar. En effet, dans ces 4 cas, l'augmentation paraît être une fonction du nombre de gènes Bar, ce qui revient à dire que l'accroissement de taille est d'autant plus fort que le nombre de gènes Bar présents est plus faible. Ceci est plus visible encore si, au lieu d'examiner les chiffres donnés par le nombre de facettes des yeux, on considère seulement leur augmention par rapport au témoin, On ne garde alors que les valeurs réelles de l'accroissement de taille, et ces valeurs sont, pour les 3 concentrations en extrait 3,3 0/0, 10 o/o et 16,7 0/0 :

c) JUNE TP UNE DTVES » M8 359:

Î) Din OS Er MAO DS » RE © FO 9) DS NA CA AUTS ANS 010 SAT PES

Si l'on porte ces valeurs sur un graphique à coordonnées logarithmiques, en fonction, non plus de la concentration, mais du nombre de gènes Bar, on obtient les courbes montrées par la figure 18. Ces courbes sont des droites, ce qui indique que les diminutions de l'accroissement de taille, à mesure que l’on s'adresse à des constitutions génétiques de plus en plus riches en gènes Bar, sont bien des.fonctions du nombre de ces gènes : la relation qui existe entre l'inverse de l'accroissement de taille, qui caractérise la résistance de la mutation à l’action de l'extrait, et le nombre de gènes Bar est de la forme : /2v — R,Nr, ou Rwest la résistance d'une combinaison génétique comprenant V gènes Bar, R, la résistance de la combinaison ne comprenant qu’un seul gène (femelles hétérozygotes B/+), et r le « coefficient de résistance ». On peut ainsi caractériser la résistance d'individus donnés dans des conditions déterminées, en calculant le coefficient de résistance r. C'est ce qui est fait dans le tableau 17, où sont portés les augmentations du nombre de facettes par rapport au témoin, et leur inverse qui représente la résistance à l’action de l'extrait (pour la simplification des calculs, l'inverse est multiplié par 10° ce qui permet de retrouver des valeurs de r comparables à celles données par les courbes), Cette résistance a été ramenée à la même échelle en prenant comme base le chiffre fourni par la combinaison a), où un seul gène Bar est présent. Dans ces conditions, pour chaque concentration, la valeur de /?, devient égale à 1, et la formule donnant la résistance pour un nombre N de gènes Bar se simplifie sous la forme : Ry — Ar. On voit que les coefficients de résistance (calculés ou mesurés sur les courbes) sont caractéristiques, pour chacune des combinaisons génétiques, des conditions d'élevage des larves. Leur valeur décroît quand la concentration augmente, ce qui indique que l'effet dû au nombre de gènes Bar est peu à peu supplanté par l’action de l'extrait. Il est évident, d’après ces valeurs,

L'OŒEIL DU MUTANT BAR DE LA DROSOPHILE 5g

400 ec 0 167 % 0 100 % Aa 933% O Q pa) Q ee:

s 3 4 gènes Fig. 18. — Accroissement de la taille de l’œil en nombre de facettes en fonction

du nombre de gènes Bar pour différentes concentrations en extrait, Goordonnées logarithmiques. Pour la clarté des courbes, le module des abscisses est le double de celui des ordonnées.

que la résistance à l'extrait de tel ou tel individu, possédant un ou plusieurs gènes Bar, est déterminée par sa constitution génétique.

Sur cette influence des gènes Bar vient se greffer l'action de ce que l'on a appelé « l’effet de position ». Nous avons vu, en effet, que deux gènes Bar peuvent agir différemment suivant qu’ils sont portés par deux chromosomes

60 SIMON CHEVAIS

UD dun AN 1e ON

——————————————EEE EEE

r mesuré Conc. a C jf g sur . les courbes

ms | ——— me | ————— | ———— | —

AE 235,9 20,0 7,0 2,9 PRISE 4h | 49,50 142,85 | 344,82 Ki 1,00 11,67 33,69 81,33 TE — 3,54 3,20 3,17 3,21 DE ER | = 331,6 57,1 20,9 9,0 10,0 0/0 ro = 3,02 17,51 47,85 IL, LI R= 1,00 5,80 15,84 36,79 TE 2,54 ‘2,61 2,60 2,55 | ER NE An ee A Rs PE © ee ee : A 387,1 82,3 32,3 18,0 Tue 2,58 12,15 30,96 55,56 ri Re 1,00 4,70 11,9 21,51 TL 2,23 2,2 2,21 2,23

A — Augmentation par rapport au témoin.

R = Résistance ramenée au cas a (un seul gène B). x r — Coefficient de résistance : Ay = Nr, si N est le nombre de gènes Bar.

différents ou par un seul chromosome. Ceci expliquerait pourquoi il n'est pas possible de généraliser immédiatement ce calcul pour toutes les combinaisons génétiques. Il faudrait auparavant déterminer la part de la mutation et la part de l'effet de position. Cependant, je pense que, dans les conditions où je me suis placé, c’est-à-dire en présence d’une forte concentration en extrait, l’action de l'effet de position est en grande partie ou en totalité supprimée par celle de l'extrait. C’est ainsi que si l’on calcule lés coefficients de résistance de la combinaison e) — celle des femelles hétérozygotes BB/+, qui possède deux gènes Bar — on voit qu'ils sont égaux à 4,49, 3,22 et 2,82, alors que ceux de l’autre combinaison à deux gènes Bar, la combinaison c), sont 3,54, 2,54 et 2,23. L'effet de position a donc bien eu comme conséquence d'augmenter la résistance des larves à l'extrait, mais dans de faibles proportions.

Discussion et conclusions. — Nous venons de voir comment on peut chercher à concilier l'action simultanée de l'extrait de Calliphora et d'un autre facteur, soit intrinsèque, soit extrinsèque, modifiant le nombre des facettes. Ceci nous a permis d'introduire une notion nouvelle et importante, celle de la résistance de la mutation à l’action d’un agent extérieur. Il faut préciser le sens que l’on est autorisé à donner à ce terme.

L'OEIL DU MUTANT BAR DE LA DROSOPHILE 6t

L'œil Bar, à l’état normal, ne possède qu’un nombre très restreint d’ommatidies (60 à 70), nombre qui est loin d’être immuable. Nombreux sont les facteurs qui peuvent modifier ce nombre initial, soit en l’augmentant, soit en le diminuant. Il est même possible qu’un de ces facteurs soit assez influent pour que, dans certaines conditions, l'œil Bar prenne l'aspect de l’œil sauvage, dont rien ne le distingue plus alors que sa constitution génétique. C’est le cas de l’extrait de Calliphora qui, lorsqu'il est administré durant la vie larvaire, amène l'œil Bar des mâles à accroître considérablement sa taille, jusqu’à celle du {ype sauvage. Mais, comme les individus portant la mutation Bar étaient destinés physiologiquement à un autre comportement, il est naturel qu’une telle transformation (qu'elle soit complète ou partielle) ne se fasse pas sans réactions. Ces individus cherchent, par les moyens dont ils disposent, et qui leur sont fournis par la mutation Bar, à s'opposer aux modifications. Ils y réussissent partiellement, si le facteuren cause est insuffisant, mais ils perdent toute leur influence, si le facteur actif intervient d’une façon plus massive. C’est cette opposition de la mutation à ce qui vient diminuer ou inhiber son influence que l’on peut appeler résistance. Sa valeur n’est pas fixe mais dépend elle-même de la nature et de l'intensité du ou des facteurs modificateurs. Parmi ceux-ci, les uns ont une influence variable suivant les conditions du moment (température, extrait), les autres conservent toujours la même action, mais peuvent être représentés à un ou plusieurs exemplaires (gènes). Le coefficient de résistance n’est, luimême, pas fixe, mais dépend de l'intensité du ou des facteurs en cause dans un cas donné ; si bien qu’il peut varier si les facteurs, tels que température ou extrait, varient, mais qu’il reste constant si seul le nombre de gènes est changé : dans ce cas, comme il est une puissance de ce nombre, il intervient aussi, mais la résistance dépend alors du nombre de gènes, qui sera élevé à la puissance correspondant à la valeur du coefficient.

C'est ainsi que — les autres conditions restant constantes — un mâle Bar résistera aux actions extérieures moins qu’une femelle Bar, parce qu’il ne possède qu’un gène Bar au lieu de deux ; et une femelle double-Bar présentera le maximum de résistance parce qu'elle possède 4 gènes Bar, le nombre 4 étant alors affecté du coefficient de résistance pour ce cas précis. Si, le nombre de gènes restant constant, la température ou la quantité d’extrait varient, le coefficient subira des changements de valeur plus ou moins importants, suivant l'amplitude des variations d'intensité de ces facteurs. Nous avons vu que, lorsque l’on passe d’une concentration en extrait de 3,3 o/o à une autre de 16,7 0/0, le coefficient tombe de 3,21 à 2,23. De même, les expériences sur la température ont montré que la résistance croît quand la température s'élève, et inversement.

De tout ceci, on doit retenir que le gène Bar n’est pas nanti, d’une façon immuüable, d’une certaine résistance. Celle-ci dépend de nombreuses conditions — soit d’origine externe, soit d’origine interne —, de l'interaction desquelles proviendra la résultante définitive qui fixera la taille de l'œil. Des changements apportés à ces conditions ont un résultat identique, la modification de cette taille. Quand plusieurs conditions varient simultanément, les différents effets peuvent soit s'additionner pour augmenter ou réduire la taille de l’œil, soit au contraire se retrancher. Il s’établit alors un équilibre

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entre eux ; c’est à la somme de tous ces effets, provenant de facteurs très divers, que l’on peut donner une valeur numérique représentée par le coefficient de résistance : celui-ci entre alors dans la formule donnant la résistance, à côté du nombre de gènes Bar de l'individu en cause. La résistance ainsi déterminée a comme conséquence immédiate de fixer le nombre définitif de facettes.

Evidemment, une telle interprétation n'a de valeur que si la notion de gène Bar est admissible, et si d'autre part, tous les gènes Bar sont comparables. L'existence des mutations réverses (voir pp. 7 et 8) vérifie ce dernier point : on retrouve toujours le type primitif quand il se produit une réversion dans les souches Bar ou double-Bar ; cela prouve que les gènes Bar n’ont subi aucune modification au cours de leurs changements de position et qu'ils sont équivalents.

Mais quelle signification peut-on donner au terme « gène Bar » : doit-on considérer le gène Bar comme une entité définie, susceptible d'être représentée à un ou plusieurs exemplaires dans un organisme ? Une mutation est souvent provoquée par une modification invisible des chromosomes. Si ceux-ci sont constitués par une chaîne de molécules plus ou moins complexes, une mutation peut n’être qu’un changement de valence, de radical, par exemple. Dans ces conditions, le terme gène n'a pas d'autre signification que celle qui traduit un changement si peu étendu. Dans le cas des mutants de la série Bar, on a affaire à une petite duplication. Par conséquent, le type sauvage possède, en un seul exemplaire dans son chromosome X, cette portion qui redoublée, provoque la mutation Bar. Peut-on alors dire qu’un chromosome X qui possède cette portion en deux exemplaires, ne porte qu'un seul gène Bar? Je pense que l’on est autorisé à employer cette expression si l’on considère que c'est la juxtaposition des deux portions qui constitue le gène Bar. En effet, ce qui est modifié dans le chromosome portant deux portions successives, c'est la jonction entre la fin de la première portion et le reste du chromosome. Cette jonction est remplacée par celle qui unit deux portions semblables. Et, à la fin de la seconde portion, on retrouve la jonction normale. Les phénomènes qui caractérisent l'effet de position chez les mutants Bar se ramènent donc à des variations dans le nombre et la place de ces nouvelles jonctions. Par conséquent, on est en droit de parler de un ou plusieurs gènes Bar, si l’on considère que le gène Bar est représenté par cette modification dans l’ordre de succession des constituants du chromosome. Dans un chromosome Bar, il y aura deux portions successives, donc une jonction nouvelle. Dans un chromosome double-Bar, il y aura trois portions successives, donc deux jonctions nouvelles.

Dans la formule donnant la valeur de la résistance, le facteur N représente donc le nombre de gènes Bar auxquels on a donné cette signification particulière.