HISTORIQUE

C’est en 1914 que Tice décrivit pour la première fois la « mutation Bar ». Dans une culture de mouches {ype sauvage, il était apparu un mâle dont l'œil avait une taille très diminuée. A partir de ce mâle, Tice constitua la souche à « yeux réduits », à laquelle il donna le nom de « barred » en raison de la surface allongée en forme de barre occupée par les ommatidies. D'après le résultat des croisements qu’il réalisa, il reconnut que cette

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PR EEE Te I IT SU a Te Sr GT

« mutation » était liée au sexe, que les femelles hétérozygotes avaient un œil plus grand que les homozygotes, et que le locus était aux environs de 56 unités de crossing-over. Par la suite, on vérifia que le gène barred était localisé au locus 57 du chromosome X, qu'il était semi-dominant (pour tenir compte de la taille des yeux des femelles hétérozygotes) et on lui donna définitivement le nom de « Bar », symbole B. STURTEVANT (1925) donne les chiffres suivants pour le nombre moyen de facettes (!) des différentes combinaisons :

Mâles {ype sauvage: 4 7% 738,8 facettes, pour 25 numérations Femelles {ype sauvage. . . . 770,4 D 20 »

MAS DOTE EMI RErRRe OT 0 D D'OLONNE) Femellés Bar TES PER Re 68,1 » » bo D Femelles hétérozygotes . . . 000 DUR 2D »

Dans la figure 1, j'ai représenté la tête des femelles {ype sauvage (1), Bar (I), et hétérozygotes Bar/sauvage (IH.

êtes de mouches adultes vues de profil. I : femelle {ype sauvage; IT : femelle Bar ; lIL: femelle Bar/sauvage.

Fig. 1. —

Depuis Tic, un grand nombre de travaux a porté sur la « mutation Bar ». Je ne les analyÿserai pas tous ici, mais J'indiquerai seulement, en les rangeant par catégories, les plus typiques, ceux sur lesquels s'appuient mes expériences ou leurs interprétations. Dans plusieurs de ces travaux, les auteurs se sont servi des données qu'ils avaient établies, pour élaborer des hypothèses sur le développement de l’œil de la Drosophile. Cependant, je me bornerai, pour l'instant, à transcrire les résultats, sans discuter immédiatement les conclusions. Pour que ces discussions soient fructueuses, il est en effet nécessaire que j'aie montré, auparavant, à quels résultats je suis moi-

(*) Presque tous les auteurs qui se sont occupés de la taille de l’œil, parlent de « facettes ». En effet, ce sont bien les facettes, c'est-à-dire la partie cornéenne des ommatidies que l’on compte. Ce procédé d'évaluation de la taille de l'œil est le plus commode, puisqu’il représente aussi bien le nombre de facettes que celui des ommatidies., 11 serait plus normal de parler de la surface du territoire céphalique occupé par la partie oculaire, ce qui ne présumerait pas de la structure interne de l’œil. Si j’ai gardé les termes : taille de l'œil et nombre de facettes ou d’ommatidies, c'est que ces appellations, habituellement utilisées, sont plus simples et traduisent mieux le mode de mensuration.

même arrivé. Ce n’est donc que dans la seconde partie de cet exposé ," . . . » pl La Ve,

qu’interviendra la comparaison des différentes théories formulées par les

auteurs.

Nature et origine de la « mutation Bar ». — Un fait qui frappa tout de suite les auteurs est que, dans les populations Bar, il arrive parfois que l’on trouve des mouches du {ype sauvage. Ces cas de réversion, signalés par May (1917) et étudiés par ZELENY (1919, 1921) sont assez fréquents (1 sur 1.600). Les mouches Bar ainsi revenues au {ype sauvage sont absolument identiques à des {ypes sauvages ordinaires. ZELENY (1919) trouva de plus que les cultures homozygotes pour Bar peuvent donner une nouvelle mutation, qu'il appela « ultra-Bar », les mouches portant cette mutation ayant un œil beaucoup plus réduit que les mouches Bar (23 facettes pour les mâles et 22 pour les femelles). Les cultures u/tra-Bar sont capables de fournir des réversions vers le {ype sauvage ou vers Bar, ces Bar pouvant à leur tour redonner des {ypes sauvages. ZELENY en conclut que l’origine de Bar et ultra-Bar est identique.

SrurrevanT et MorGan (1923), étudiant également des cas de réversions chez Bar, trouvent que ceux-ci s’accompagnent de crossing-over au voisinage du locus Bar, entre les gènes forked (locus 56,8)et fused (locus 59,5). Srurrevanr (1925 et 1928), reprenant cette question, montre que les mutations au niveau du /ocus Bar n'apparaissent que dans des mouches provenant d'œufs ayant subi un crossing-over près de ce locus. Il faut admettre alors que ce crossing-over est « inégal », c’est-à-dire que sur les deux chromosomes, l’un reçoit deux représentants du /ocus Bar, l'autre n’en reçoit aucun. Si, à leur tour, deux chromosomes Bar subissent un crossing-over inégal, on note l'apparition de ultra-Bar, portant trois représentants du locus Bar, et de type sauvage (ou réversion de Bar), ne portant plus qu'un représentant. C’est pourquoi Srurrevanr remplace le terme « ultra-Bar » par celui, beaucoup plus significatif, de « double-Bar », symbole BB. SrurTevanr note aussi l’apparition d’une mutation allélomorphe de Bar, qu’il appelle «infra-Bar », symbole Bi, qui ne semble être qu’une modification qualitative de Bar. Cette mutation peut à son tour donner un « double-infra- Bar », symbole BiBi.Infra-Bar et double-infra-Bar gardent leur identité propre dans les croisements avec Bar ou double-Bar, ce qui veut dire que l’on peut obtenir des souches B-Bi et d’autres Bi-B, d'effets identiques, mais d’origine différente.

A l'appui de cette hypothèse, MorGan (1931) vérifie, grâce à des stocks à X attachés, que la réversion de Bar vers le {ype sauvage ne peut apparaître que si double-Bar est formé en même temps. Enfin, en 1936, BrinGes d’une part, et MULLER, Prokorzeva-BELGovsxkaya et Kossixov d'autre part, apportent la vérification péremptoire en montrant, grâce à l'examen des chromosomes salivaires, que la « mutation Bar » n’est qu’une duplication d’une fraction très petite du chromosome X. Cette fraction est présente en un seul exemplaire dans le éype sauvage, en deux exemplaires dans Bar, en trois dans double-Bar. Ce résultat a fourni, en même temps, une vérification de la théorie de l’ « effet de position ». Srurrgvanravait en effet montré que deux gènes Bar sur le même chromosome (cas de double-Bar mâle) avaient plus

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d'effet sur la réduction du nombre de facettes que deux gènes sur deux chromosomes différents (cas de Bar femelle homozygote). L'examen des chromosomes salivaires prouva que l’on avait, dans le premier cas, deux locus Bar supplémentaires accolés, et, dans le second cas, deux locus supplémentaires isolés. Ce serait cet accolement qui, en modifiant sans doute la structure du chromosome à son niveau, produirait un effet plus fort sur la réduction de la taille de l’œil.

A la suite de ces faits, la « mutation Bar » aurait dû être rangée dans les

aberrations chromosomiques. Cependant, étant donné que la duplication a.

une très faible étendue, et que Bar se comporte comme un gène mendélien typique au cours des croisements, on a continué à considérer les mouches Bar comme des mutants, sans donner au terme mutation son sens étroit de modification du gène. Certains auteurs, cependant, pour marquer cette restriction, désignent la mutation sous le nom de « mutation Bar ». Ces données étant établies et pour simplifier le texte, je n’emploierai plus une telle formule typographique dans la suite de l'exposé.

La question de la structure du chromosome dans le cas du {ype sauvage et de Bar est intéressante à deux points de vue. Elle montre d'une part comment, par la simple considération de croisements appropriés, on était parvenu à déterminer la cause de cette mutation, avant d'en donner la vérification cytologique. D'autre part, elle laisse prévoir que l'effet de la mutation est provoqué par une modification dans l'ordre des constituants du chromosome, et non par un changement d’état de telle ou telle de ses parties.

Action de la température sur la taille de l'œil. — Nombreux sont également les auteurs qui ont étudié l’action de la température sur la taille de l'œil des mouches Bar ou allélomorphes de Bar. Dès 1919, SEYSTER avait montré, chez Bar, que le nombre de facettes de l’œil de l’imago est d'autant plus grand que la température à laquelle sont élevées les larves est plus basse. Ainsi, ce nombre passait de 153 pour les mâles et 149 pour les femelles élevés à 17°5, à 80 pour les mâles et 45 pour les femelles élevés à 28°5. SeysTER notait aussi que la température n’exerçait d'action que pendant la période larvaire, et que la température à laquelle étaient élevés les parents (ce qui détermine la taille de leur œil) était sans influence sur le nombre de facettes des descendants.

Depuis ce travail, de nombreux auteurs ont repris l'étude de cette action de la température. Tels sont, en ne citant, pour chaque auteur, que la publication la plus récente, Driver (1931),-Krarka (1920 a), MarGouis et RoBERTson (1937), Hersx (1934 a), Luce (1931) qui choisirent leur matériel parmi Bar, double-Bar, infra-Bar, double-infra-Bar, ou leurs combinaisons entre eux ou avec le {ype sauvage.

Il ressort de l’ensemble de ces travaux que la température a une influence sur le nombre de facettes pendant une certaine période de la vie larvaire, appelée « {empérature effective period » (T. E. P.), le nombre de facettes étant d'autant plus grand que la température est plus basse (cas de Bar et double-Bar) ou que la température est plus haute (cas de infra-Bar et double-infra-Bar). La durée de cette période varie suivant la température

-etle mutant, de même que varie sa situation au cours de la vie larvaire. : ES à :

C’est ainsi que Driver (1931) donne les chiffres suivants dans le cas de

Bar :

Mâles Bar.

Pourcentage de vie larvaire Durée Limites —— Tempé Nombre dela vie (!) de la avant pendant après rature de facettes larvaire TEA P: Jar BP:

17 130,19 330 125-227 Sat 31

20 100,10 240 96-156 Lo 25 35 22 86,95 171 77-109 45 16 39 27 56,20 121 58- 76 48 15 37 30 42,72 115 49- 67 43 16 41

Femelles Bar.

15 120,92 576 213-307 37 25 38 17 101,89 330 125-203 38 24 38 20 85,12 240 96-136 4o 25 35 22 76,65 171 77-103 45 15 Lo 27 45,43 121 59- 79 49 17 34 30 36,18 115 4g- 67 43 1Ô A1

En présence de l’ensemble des chiffres ainsi déterminés, Îes auteurs ont calculé d’une part les coefficients d'action de la température, et d'autre part, les relations qui peuvent exister entre la température, la durée du développement larvaire et de la période d'action de la température, et le nombre de facettes. Puis, comme je le signalais au début de cet historique, un certain nombre d’hypothèses ont été formulées pour expliquer cette action de la température, et, en allant plus loin, pour essayer d'interpréter dans son ensemble la somme des phénomènes qui conduisent la mutation Bar à réduire la taille de l'œil. Je tiens à signaler dès maintenant que ces théories ont trop longtemps négligé de s'appuyer sur une connaissance précise du développement du disque lui-même. Ce qui fait que chaque fois que les auteurs considéraient une action de la mutation sur la vitesse de croissance du disque, par exemple, ils ne pouvaient le faire qu'hypothétiquement. Ce n’est que très récemment que l’on s’est soucié de savoir quel rapport existait entre le développement du disque et le déterminisme de la taille de l'œil. On verra plus loin que les résultats de cette étude ont immédiatement éliminé certaines hypothèses.

Quoi qu’il en soit, ces travaux ont attiré l'attention sur l'étude de la mutation au niveau du caractère, et ont montré que l'on pouvait, en agissant sur la manifestation de ce caractère, parvenir à une connaissance plus précise de son déterminisme.

(:) La vie larvaire part ici du moment de la ponte de l’œuf, et comprend donc en réalité vie embryonnaire et vie larvaire.

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Aatres facteurs de variation du nombre de facettes. — Le nombre de facettes de l'œil Bar est essentiellement variable, et l’action de plusieurs facteurs autres que la température a été étudiée.

Krarka (1920 b) montre que chez double-Bar le nombre de facettes peut varier, dans des limites assez faibles d’ailleurs, suivant le milieu d'élevage, et en particulier suivant la nature de la levure employée pour la nutrition des larves. Luce (1938), étudiant l’effet d’un mélange d'oxygène et de gaz carbonique sur les larves infra-Bar, trouve d’une part que le développement larvaire est retardé (196 heures de vie larvaire à 24° contre 126 heures chez le témoin) et d'autre part, que le nombre-de facettes passe de 179,50 chez les femelles témoins à 335,39 chez les femelles traitées. MarGo- 118 (1939) expose des larves Bar à des atmosphères à pression réduite (une demi-atmosphère) ou à des atmosphères d'oxygène, et trouve que le nombre de facettes peut ainsi être modifié plus ou moins suivant l’âge auquel on traite les larves.

Certains facteurs intrinsèques (les cas ci-dessus étant provoqués par des facteurs extrinsèques) sont également actifs. Hensn (1929 et 1931) étudie l’action de différents gènes du chromosome X, seuls ou en combinaison, quand ils sont ajoutés à des mouches portant la mutation Bar. Il pense à l'existence de modificateurs du nombre de facettes dans le chromosome X. Il est même possible que ces modificateurs présentent une distribution périodique le long du chromosome : en effet, on provoque tantôt des augmentations, tantôt des diminutions du nombre de facettes, et cela avec une intensité variable, suivant que les gènes mutés, ajoutés au chromosome portant déjà la mutation Bar, sont introduits progressivement depuis le début du chromosome jusqu’à sa fin, ou dans le sens inverse (le chromosome débutant au /ocus 0,0). D'ailleurs, même si cette distribution périodique n'existe pas, il est déja important de noter que l’action de la mutation Bar est soumise elle-même à l'influence du chromosome X. MarGozis (1934) arrive à la même conclusion par l'adjonction d’un chromosome X entier à des mouches Bar. Il emploie pour cela des superfemelles possédant 2 X {ype sauvage et 1 X portant la mutation Bar ou nn de ses allélomorphes, qu'il compare à des femelles hétérozygotes pour le même allélomorphe. Dans tous les cas, un X supplémentaire accroît le nombre de facettes. MarGozis en conclut que, dans le chromosome X, les modificateurs «en plus » du nombre de facettes prédominent, ce qu'avait déjà montré la comparaison des mâles Bar (un gène Bar pour un X : go facettes) et des femelles Bar hétérozygotes (un gène Bar pour deux X : 360 facettes).

Les gènes des autres chromosomes sont-ils capables de modifier aussi, en plus ou en moins, l’action de la mutation Bar? C’est à quoi répond un autre travail de MarGoLis (1935), portant sur l'influence du gène vestigial sur le nombre de facettes de l'œil Bar. Les mouches Bar-vestigial ont moins de facettes que les mouches Bar. Dans ce cas, MarGouis pense que cette action du gène ves/igial est corrélative à son action sur la durée de la vie larvaire. Il admet en effet la présence d’une réaction « destructrice de facettes » pendant celte période. Par conséquent, si la vie larvaire est plus longue, la réaction destructrice durera plus longtemps, et le nombre de

facettes sera diminué (‘). Cette hypothèse n’est donc valable qu’autant que la réaction destructrice existe.

Le gène vestiqial est porté par le second chromosome. Mais LapeDiEes (1937) a montré que le gène cubitus-interruptus, porté par le quatrième chromosome, avait aussi une influence, puisque les mouches possédant à la fois le gène Bar et le gène cubitus-interruplus ont des yeux plus petits que les mouches ne possédant que le gène Bar.

L'existence de ces facteurs intrinsèques avait d’ailleurs été envisagée dès 1915, par ZELENY et MarrooN, qui, au cours d'expériences de sélection, avaient réussi à isoler, à partir d’une même souche de mouches Bar, deux lots, un « lot haut » et un « lot bas », différents par le nombre de facettes. Cette différence était due, semble-t-il, au fait que les facteurs « en plus » et «en moins », portés par les chromosomes, étaient homogénéisés dans l'un et l’autre lot, par action des sélections successives.

. La mutation Bar dans les mosaïques. — Comme on le verra quand J'étudierai avec plus de détails les théories élaborées par les auteurs pour expliquer l’action de la mutation Bar sur le déterminisme de la taille de l'œil, beaucoup d’hypothèses font intervenir un ou plusieurs agents diflusibles, capables d'influencer le développement du disque de l'œil. Si l'existence de tels agents reste problématique pour expliquer certains des faits constatés, il y a cependant une série de travaux pour lesquels elle devient beaucoup plus vraisemblable.

En 1927, Srurtevanr étudie les effets de la mutation Bar dans les yeux mosaïques. Il existe un moyen simple de provoquer expérimentalement des mosaïques chez la Drosophile : par l'emploi du gène Minute (symbole Mn) on peut déclancher, dans un certain nombre de cas, l'élimination, au cours du développement embryonnaire ou larvaire, du chromosome X portant ce gène. STURTEVANT prépare alors une souche de mouches où les femelles ont la formule chromosomique : BB.Mn/w pour le chromosome X : c’est-à-dire que l’un des X porte les gènes BB et Mn, l’autre portant le gène white (symbole w). Celui-ci étant récessif est sans action quand il est balancé par le chromosome portant BB.Mn. Mais si ce dernier est éliminé, les cellules issues de celles où a lieu l'élimination ne porteront que le chromosome X marqué par w. En particulier, les ommatidies ayant subi cette élimination seront dépourvues de pigment par opposition à celles BB.Mn/w qui seront pourvues de pigment rouge. On obtient donc des yeux mosaïques présentant deux sortes d’ommatidies : les unes rouges, génétiquement BB, les autres blanches, génétiquement /ype sauvage pour la forme, et w pour la couleur.

Par l'examen détaillé de tels yeux mosaïques, STURTEVANT en arrive à ces deux conclusions réciproques :

du tissu génétiquement Bar empêche la formation de facettes dans les régions de tissu « non Bar », si ces régions sont de faible surface,

(:) Luce avait trouvé une relation inverse entre durée de vie larvaire et nombre de facettes, dans son expérience avec le gaz carbonique. Mais il travaillait sur infra-Bar.

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la présence de tissu génétiquement « non Bar » induit la formation de facettes dans les régions Bar,

ceci en tenant compte des régions de l’œil. k

La manière la plus simple d'interpréter ces deux phénomènes est de faire intervenir une action à distance, probablement chimique, d’un tissu à l’autre.

Hense (1934 b) et Hensn et de Marinis (1938) ont repris cette étude. Ils partent du principe que tout œil provient d’une seule cellule. Si l’élimination du chromosome B.Mn ou BB.Mn a eu lieu avant l'apparition de cette. cellule, l'œil doit être entièrement w quant à la couleur et {ype sauvage quant à la forme. Si l'élimination a lieu plus tard, certaines ommatidies seulement seront w, et leur nombre indiquera le moment où l'élimination est intervenue. Mais comme, en extrapolant les résultats, ils trouvent qu'un œil entièrement # ne pourrait avoir que 380 facettes, ils admettent que le rôle réducteur du gène Bar doit se manifester avant l’apparition de la cellule initiale de l'œil. Même en retenant cette hypothèse, et l’on verra plus loin les restrictions qu’il faut y apporter, on n’élimine pas celle qui consiste à admettre l'existence d’un agent diffusible, car il reste ce fait qu'un œil entièrement while est entouré de tissus génétiquement Bar.

Action de l'extrait de Calliphora. — SrurTEVANT (1932) a montré que le cas de Bar n’est pas unique. D’autres mutants peuvent être influencés par le milieu dans lequel ils sont placés par suite d'apparition de mosaiques. Ainsi, le mutant vermilion (symbole v), qui modifie la couleur de l'œil, devient capable de former la pigmentation sauvage dans les yeux mosaïques. L'explication la plus plausible réside, là aussi, dans la présence d’un agent diffusible agissant à distance depuis le tissu sauvage jusque dans le tissu vermilion. C'est en prenant cette explication comme hypothèse de base que Erarussi et BeALE commencèrent en 1935 la série des travaux qui les conduisirent à vérifier l'existence de « substances diffusibles » intervenant dans le développement de la pigmentation de l'œil. Ils montrèrent que ces substances étaient présentes, non seulement dans la lymphe et certains organes de la Drosophile, mais aussi dans la lymphe de Calliphora erythrocephala et dans l'extractif azoté préparé à partir de larves et de pupes de cette mouche (1).

Puisque le gène Bar et le gène vermilion semblaient avoir un comportement analogue dans les mosaïques étudiées par SrurTEvaNT et puisqu’aussi les yeux Bar ne contenaient pas les substances requises pour la formation du pigment sauvage (Beanze et Erarusst, 1936), il était naturel de penser que la substance ut (nécessaire à la formation du pigment sauvage) et la substance (nécessaire à la formation des ommatidies) dont STURTEVANT prévoyait l'existence, présentaient des analogies chimiques.

C'est ce que Ersrussi, Knouvine et Crevais (1938), vérifiaient en administrant per os à des larves Bar de l’extractif azoté de Calliphora. Les mouches issues de ces larves présentaient des yeux très augmentés quant au nombre

de facettes, l'augmentation semblant proportionnelle à la quantité d'extrait offert,

(f) Voir au chapitre « Techniques » la méthode d'extraction à partir de pupes de Calliphora.

Ce résultat était doublement intéressant. En premier lieu, il donnait un moyen d'intervenir dans le développement de l'œil Bar pour en modifier le comportement normal. En second lieu, il montrait que l'hypothèse de STURTEVANT concernant l'existence d’une « substance formatrice de facettes », existence supposée également par d’autres auteurs à la suite des travaux sur l'influence de la température sur la taille de l’œil, était très vraisemblable.

En considération de ces faits et de ces conclusions, j'ai poursuivi, sur le conseil de M. Boris Eparussi, l'étude de cette action de l'extrait de Calliphora. Ce sont les résultats de cette étude que je présente ici.