D'ART ATE

l'un des premiers blastomères, voire jusqu'atune région de l'œuf fécondé, la généalogie des cellules composant dans la larve un organe ou un groupe d'organes. Les travaux de ce genre sont déjà nombreux et, malgré le labeur souvent considérable qu'ils exigent, il serait fort désirable de les voir se multiplier plus encore dans l'avenir.

Le lignage cellulaire a été déterminé avec une rigueur très remarquable chez des Echinodermes, des Annélides, des Némertiens, des Planaires, des Mollusques, des Tuniciers. À une époque déjà éloignée, Wnirmaxx, chez la Clepsine, et En. Vax Bexepex et C. Jurix chez les Ascidies, en avaient jeté les bases ; des travaux fort importants ont été récemment publiés sur ce sujet par Epu.-B. Wiisox, 1892, CoxxLiIN, 1897, 1909, Bovert, 1901, ROBERT, 1902, FR. Liu, 1906, F.-M. SurFAce, 1907, etc.

Il serait encore prématuré d'affirmer que des localisations germinales existent dans les œufs de tous les Métazoaires ; elles semblent faire défaut chez les Méduses (Zora, 1895) et chez quelques vers fortement dégradés par le parasitisme (Hazkin). Mais ces exceptions pourraient bien être plus apparentes que réelles et il serait utile de les contrôler rigoureusement.

Il arrive parfois, et c'est le cas notamment chez des Tuniciers, des Mollusques, des Amphibiens, chez l'Oursin Strongylocentrotus lividus, que les localisations germinales s’extériorisent à nos yeux par des pigmentations, des variations de coloration, etc. ; celles-ci constituent de précieux indices pour l'observateur. Mais alors mème qu elles font défaut, il y a dans tous les œufs deux caractères fondamen-

les embryologistes américains, auxquels on doit de nombreux travaux qui se rapportent à ce sujet,

taux qui ne peuvent relever que de l'existence de localisa-« : tions : ce sont la polarité et la symétrie bilatérale !. Antérieurement déjà, nous avons dit un mot de la po! larité : toujours très précoce, on peut en faire renoue l'origine jusqu'à l'oogonie, ou tout au moins jusqu'au jeune oocyte de premier ordre ?. Quoi qu'il en soit, : dans l'œuf mür ou fécondé, elle apparaît toujours VISi- ; blement : il y a, en règle générale, un pôle supérieur ou ÿ animal ou encore embryonnaire et un pôle inférieur, ou végétatif * : le premier est moins riche en deutoplasme que le no Dans certains œufs alécithiques, où. la polarité semble absente à l'observation directe, elle se manifeste dès les premières phases de Ja segmenta= lion et est tout aussi déterminative que dans les autres œufs. È La symétrie bilatérale est due à ce que, dans l'œuf fe. condé, les localisations germinales sont régulièrement réparties à droite et à He d'un plan passant par les“ pôles. S'il est des sub comme ceux de Rana fusca et de. certaines Ascidies, où la symétrie bilatérale apparaît

d'emblée au simple examen extérieur, il en est d'autres,«

! On voit que les localisations germinales ainsi comprises tra duisent jusqu’à un certain point ce que His appelait les zones or-« ganogènes el correspondent mieux encore à la precocious segregatio & de Ray Lawxesrer et d'En. Van BENEDEN. |

2 Voir à ce sujet un travail récent de Jexxinsox sur l'œuf d' Oursin | (1911). |

3 Les mots supérieur et inférieur indiquent la position que prend l’œuf sous l'influence de la pesanteur. Ils sont généralement synonymes d'animal et de végétatif, parce que le deutoplasme est plus. lourd que le protoplasme. La polarité existe aussi dans les œufs cen« trolécithiques, mais n’est pas toujours en rapport avec la forme ex-. térieure de l’œuf. s

par contre, ceux des Echinodermes par exemple, où l'expérience seule parvient à la déceler.

Son existence, dans l’œuf fécondé, a une incontestable portée, et nous en parlerons longuement plus tard ; l'idée s'impose à l'esprit, en effet, qu'elle est sous la dépendance de la grande loi de symétrie bilatérale qui domine toute l'organisation des Métazoaires. À ce seul titre, le temps et le labeur que les biologistes lui ont consacré seraient amplement justifiés.

Nous n’aborderons que plus tard l’étude analytique des localisations germinales et dela symétrie bilatérale ; nous -tenterons alors de dégager leur véritable signification bio-

logique ainsi que le sens dé l'expression de « mosaïque de potentialités » par laquelle on cherche, parfois, à définir le caractère qu'elles impriment au dynamisme de l'œuf fé- condé. Mais, leur existence n'étant plus douteuse, nous nous proposons de démontrer maintenant que la fixalion définitive des localisations germinales, en leur ordre et place, est un des actes de la fécondation et rentre dans le cadre de ses marufestalions dynamiques.

Epu.-B. Wizsox, qui s’est beaucoup occupé de l'établissement progressif, par une sorte d'épigénèse, des localisations germinales, avait déjà signalé, il y a quelques années (1904), l'allure différente qu'aflecte la segmentation dans le fragment mérogonique d'un œuf et dans l'un des deux premiers blastomères issu du même œaf, après qu'il a été isolé de son congénère. Dans ses recherches sur la mérogonie, Derace avait dit, en effet, que l'enlèvement à l'œuf mûr d'Onursin d'une partie de sa substance, non seulement ne l'empêchait pas d’être fécondé, mais ne troublait pas la marche de sa segmentation ; il formait une blastula exactement comme l’eut fait un œuf complet.

Wissox (1903), puis Yarsu et Zezewy, confirmèrent ce fait chez un Némertien, Cerebratulus ; on peut d’ailleurs. encore l'observer chez Lanice (DeLace) et même, dans certaines conditions, chez le Dentale (Decace, Epu.-B: Waicsox). Or, chez l’Oursin, comme chez Cerebratulus, comme aussi, probablement, chez Lanice, un blastomères isolé après la première segmentation de l'œuf fécondé, se

Fig. 39. — Hémiblastula d'Oursin. A droite, le blastomère insegmenté.

D'après Daxescu )

compor te d'abord comme s’il était resté accolé à son con: génère, c'est-à-dire que, continuant à se diviser, 1l donn e naissance à une hémimorula, puis à une hémiblastula (fig. 39) ; ce n’est que secondairement que celle -ci se complète grâce à la soudure des lèvres de l’orifice par lequel la fdemi-cavilé de segmentation s’ouvrait à F extérieur. | 4

Il se forme ainsi une blastula crier mais de taille moitié moindre que la normale ; on sait qu'elle peut pl suivre alors son évolution'et A à une pets larve parfaitement conformée. À

La conclusion qui se dégage de ces observations est qu'une perte de substance, complètement inopérante dans la mérogonie, a des conséquences appréciables sur un œuf qui commence à se segmenter. Donc, entre les deux stades sur lesquels l'intervention expérimentale a porté, un changement dans la composition ou dans la répartition des matériaux ovulaires a dû intervenir. Si dans l'œuf mûr il n'y apas de localisation des énergies formatrices, celle-ci existe, encore que rudimentaire et très labile, dans l'œuf segmenté en deux. Les localisations germinales s'établissent donc et se fixent progressivement dans l'œuf au fur et à mesure qu'il avance dans son développement. (Eou.-B. Wacsox, Roux, H. Dariescn). ZeLeny s'est efforcé de préciser les étapes de cette progression dans l'œuf de Cerebratulus. Au moment de la ponte, cet œuf a encore sa vésicule germinative intacte ; elle se flétrit dans l’eau de mer et la première mitose de maturation se met en métaphase. L’œuf est alors fécondé ; sa maturation s'achève, les pronuclei copulent entre eux et le développement est mis en marche.

Or, l'excision d'une partie, même étendue, du cytoplasme, pratiquée avant que l'œuf n'ait expulsé son second globule polaire, n’altère en rien la segmentation : Mais pratiquée à partir de ce moment, elle provoque des anomalies de plus en plus marquées qui vont Jusqu'à l'hémisegmentation. Alors ,le fragment d'œuf ne se comporte pas autrement que ne le ferait un des deux premiers blastomères s'il se segmentait seul. Bien que le travail de Zezenx soit imparfait, en raison de sérieuses difficultés techniques, on peut considérer ces conclusions comme acquises.

S'appuyant sur elles, ainsi que sur d’autres faits d'ob-

servation personnelle, Eow -B. Wizsox admet que la fixa | tion des localisations germinales est une conséquence de“ la maturation, puisque l'expérience ne permet de les trouver dans l'œuf que dès le moment où le second glo= bule polaire a été rejeté. :

On ne peut cependant s'empêcher de remarquer que, chez Cerebratulus, la fécondation a eu lieu bien antérieu-« rement, et qu'on pourrait tout aussi bien invoquer inter-. vention du spermatozoïde. 2

Ilest vrai qu'à l'appui de sa manière de voir, Wizson… invoque d'autres arguments, plus probants. k

Dans l'œuf du Dentale, les localisations germinales sont très évidentes et l’expérimentation les révèle avec une neltelé remarquable ‘. La mérogonie n'y aboutit pas exactement aux mêmes résultats que chez Cerebratulus

Si l’on coupe l'œuf vierge en deux moitiés par un plan de section équator ial ou dbligne; tel que la zone claire ‘lobe polaire) qui entoure le pôle inférieur soit tout en lière dans un des fragments (fig. 52), les deux mor ceaux sont susceptibles de fécondation, mais seul l'infé= rieur peut donner une larve trochophore complète, l'autre ne subit qu'un développement partiel et abortif. Les lo= calisations germinales sont donc déjà établies dans l'œuf avant même qu'il n’ait achevé sa maturation, et, a fortiori, avant qu’il n'ait été fécondé ; elles ont, par conséquent; pris naissance pendant l'oogénèse. |

Il ne faudrait pas, toutefois, en déduire que la fécondationn y change rien ; les recherches de Wirsoy lui-même ont montré qu'après la pénétration du spermatozoïde dans l'œuf, il se produit dans le cytoplasme des remaniements

t Nous aurons à y revenir avec quelque détail dans le chapitre vi

importants et la stratification des matériaux ovulaires ne serait définitive et complètement opérante qu'à ce moment. Seulement le cas ne se prête guère à des conclusions catégoriques, parce que, chez le Dentale, l'expulsion des globules polaires est également postérieure à l'entrée dun spermatozoïde, et bien que Wisox, ainsi que nous l'avons vu, ratlache les changements produits à l'achèvement de la maturation, un doute subsiste encore dans l'esprit.

IL faut bien l'avouer, la notion des manifestations dynamiques de la fécondation ne ressort pas clairement de tous ces faits. Aussi ne les avons-nous rappelés que parce qu’ils marquent une étape dansla marche de nos connaissances.

Un œuf, heureusement, va nous permetlre de dégager celle notion avec toute la rigueur requise : c'est l'œuf de la grenouille rousse (ana fusca).

Au moment de la ponte, il est à la métaphase de la seconde mitose de maturation ; sa polarité est très frappante, et à l'œil nu, le pôle inférieur et la région qui l’entoure tranchent par leur couleur blanche sur le brun très foncé

du reste de l'œuf.

Un peu en dehors du pôle supérieur (0. Scnuurz), on distingue à la loupe une petite fossette où se trouve le premir globule polaire, et où se prépare l'expulsion du second. Le pigment brun et les matériaux vitellins sont répartis autour de l'axe réunissant les pôles sans indication d'un plan de symétrie bilatérale.

Nous avons déjà vu qu'immédialement après la pénétralion du spermatozoïde, l’œuf se rétracte et rejette du liquide périvitellin ; grâce à cela il peut se mouvoir librement dans ses enveloppes et placer son axe dans le sens

Le.

où le sollicite la pesanteur. Tout cela est achevé 20 mi= nutes environ après l'imprégnation par le sperme.

Mais une couple d'heures plus tard, surviennent d'autres ” changements très visibles sur l'œuf vivant : ils consistent. en un remaniement du pigment brun cortical. À ce moment, l'hémisphère inférieur (fig. 48) a changé d’aspect ; le pigment descend plus bas dans une moitié que dans l’autre ; dans la première il atteint presque le pôle et se Lermine par transition brusque dans le vitellus blane, dans la seconde, il dépasse à peine l'équateur et, sous sa limite inférieure, règne une bande en forme de croissant. d'un gris souvent cendré. Il est des pontes où cette bande est très large et saute aux yeux; sur d’autres, il faut plus d'attention et un peu d'habitude pour la distinguer.

L'existence du croissant Gris dans l’œrf fécondé de Rana fusca est connue depuis longtemps (Roux, O: Scaucrze, Morax et Tsupa, etc.), et son importance» comme sa signification ont fourni la matière de nombreux. travaux.

Une des conséquences principales de sa formation est de délimiter dans l'œuf deux moitiés symétriques, séparées par un plan passant par les pôles et la partie la plus large du croissant gris (fig. 48, [-I). La symétrie bila= térale, dans l'œuf de grenouille, apparaît donc deux heures environ après la fécondation et elle est aisément visibles extérieurement. x

Ces observations ont plus qu’une valeur de détail, elles ont, au contraire, une portée capitale ; pour le prou=«

er, il nous suffira de dire qu'il est actuellement démon= tré : 1° Que le plan de symétrie bilatérale de l'œuf fé” condé devient {oujours le plan de symétrie bilatérale de l'embryon et de la larve ; il se maintient donc intégrales

ment pendant tout le cours du développement, et, par conséquent, les moitiés droite et gauche du corps de l'animal adulte procèdent directement des moitiés correspondantes de l'œuf (fig. 4o et Ar). 2° Que l’encoche blastoporale

Fig. 4o. — OEuf de Rana fusca Fig. 41. — Le même œuf que segmenté en deux. À, vu par - dans la fig. 4o, segmenté en sa moitié postérieure ; B, vu quatre. À et B, même signipar sa moitié antérieure, mon- fication que dans la fig, 4o.

trant le croissant gris,

(D'après O. SCHCLTZE. )

qui apparaît au moment de la gastrulation et d'où la partie antérieure de la tête de l'embryon tire son origine, occupe toujours la partie la plus large du croissant gris. 3° Que les localisations germinales que ce croissant tra- D il PE Lo duit à nos yeux, sont assez rigides pour que, dans cerl 0

taines conditions expérimentales, la destruction d'une partie de l'œuf entraîne inévitablement la non-formation » de la région de l'embryon qui, dans l’ontogénèse normale, devrait s’y ébaucher.

Contentons-nous pour le moment de cet éñoncé ; nous relaterons plus tard les expériences qui autorisent à le formuler avec une pareille précision.

Nous voici donc en présence de localisations germinales si nettes qu'elles nous mettent à même de situer dans l'œuf, à coup sûr et avant tout développement, l'endroit où se constitueront les diverses parties du corps. Elles n'apparaissent, ou du moins elles ne deviennent visibles, qu'après l'achèvement de tous les processus morphologiques de la fécondation.

Celte succession dans l’ordre chronologique implique- | t-elle une relation de causalité ?

L’expérimentation sur l'œuf de grenouille, si maniable et si favorable au point de vue cytologique, donne à cette question une réponse probablement définitive.

C'est un fait notoire que, chez les Amphibiens, le spermatozoïde, dans son trajet depuis la surface de l'œuf jusqu'au point où se fera la copulation des pronuclet, laisse derrière lui une large traînée de pigment brun qui indique, à la manière d’un sillage, le chemin parcouru (Vax Baugrke). Longtemps persistante, on en retrouve encore des traces au moment dela gastrulation(O.Scnurrze, 1899), aussi constitue-t-elle un point de repère fixe et durable.

Roux remarqua le premier que la « traînée spermatique » occupe toujours la moitié de l'œuf opposée à celle où se trouve le croissant gris ; on précisa ultérieurement la valeur de cette observation en constatant, dans une … étude statistique embrassant plus de 150 œufs, que le

7, - ‘ei Mon fix “ + LA

point d'entrée du spermatozoïde est Loujours, aussi exactement qu'il est possible de le mesurer, dans le méridien de symétrie bilatérale de l'œuf (fig. 42 et 45) : un plan passant par ce point et par les pôles, coupe le croissant gris dans sa partie la plus large (Bracner, 1904). Ces faits

Fig. 42. — Coupe horizontale passant dans l'hémisphère supérieur d’un FE œuf de Rana fusea segmenté ea 4, La trainée pigmentaire spermatique, coupée en deux par le premier plan de segmentation, est exactement

dans le plan de symétrie bilatérale, et dans la moitié de i’œuf (haut)

El opposée au croissant gris (bas).

(D'après A. Bracuer )

fürent confirmés, dans ce qu’ils ont d'essentie!, par Jexxinox. Toulelois, on ne peul apprécier pleinement leur signification qu'à Ja lumière d'un autre fait : c’est que l'endroit “de la surface où le spermatozoïde pénètre dans l'œuf n’est pas déterminé d'avance ; autrement dit, il n'y a pas de méridien de fécondation prédestiné (Roux). En effet : 4 L'entrée peut se faire en un point quelconque de la

surface de l'œuf, entre l'équateur et le pôle supérieur; 2° Roux est parvenu à faire ce qu'il a appelé des fécon-

Fig. 43. — Coupe horizontale passant dans l'hémisphère supérieur d’un œuf de Rana fusea segmenté en !. La traïnée spermatique (en haut et à” gauche) est très exactement dans Je plan de symétrie bilatérale de l'œuf. Mais le premier (et le second) plan de segmentation fait avec elle un angle de 45°. (D'après A. Bracmer.)

dations localisées. Il a pu, par un procédé simple {, obli- | 4 ger en quelque sorte le spermatozoïde à aborder l'œuf sui-«

1 La technique est en cflet peu compliquée : on ee les œufs … sur une plaque de verre, le pôle blanc en bas, et l’on applique contre chacun d’eux un fin fil de soie dont une extrémité repose sur le verre, tandis que l’autre, après avoir suivi l’un des méridiens de l'œuf, aboutit près du pôle supérieur. On dépose alors une goutte d’eau chargée de sperme sur la plaque de verre, l'eau monte par imbibition le long du fil de soie, entraînant avec elle des spermatozoïdes. L'un de ceux-ci entre daté l'œuf par le plus court chemin, c'est- + Ê dire dans le méridien du fil de soie. On peut aussi, au où de fil, employer de très fins tubes capillaires. 4

vant un méridien choisi par l'expérimentateur ; 3° dans la polyspermie, l'hémisphère supérieur de l'œuf tout enlier est parfois criblé de taches qui sont le point de départ d'autant de trainées spermatiques.

Peut-on encore mettre en doute, après des preuves aussi éclatantes, l’action déterminante du spermatozoïde dans la localisation du croissant gris? La fixation de ce dernier par la fécondation extériorise à nos yeux la répartition définitive des matériaux ovulaires à droite et à gauche d'un plan passant par le point de pénétration du spermatozoïde.

La maturation cytoplasmique ou nucléaire est absolu ment hors de cause dans l'œuf de Rana et, en outre, l’expérimentation permet de saisir sur le vif à quel point le remaniement des matériaux ovulaires en des localisations germinales fixes, marche de pair avec la progression du spermatozoïde dans l'œuf (Bracer, 1906).

Si l’on détruit, en effet, par la piqüre d’une fine aiguille légèrement chauffée ‘, une portion limitée du cytoplasme, soit au moment où l'œuf est mis au contact du sperme, soit même 15, 30 ou 4o minutes plus tard, le développement n'est guère entravé ; une cicatrisation parfaite se fait sous la zone nécrosée qui tombe comme la croûte recouvrant une blessure guérie et on peut obtenir un embryon complet, normal, mais naturellement de taille plus petite. La même opération pratiquée au bout d’une heure n’a plus un résultat identique : la région voisine de la plaque nécrosée se développe mal et reste en retard, aussi l’embryon formé est-il asymétrique quoique cependant com-

1 Ilne faut pas que l'aiguille soit très chaude : 6o° suffisent amplement.

plet ; le siège de l’anomalie est étroitement lié à la localisation de la piqüre.fÉnfin x h. 15 à 1 h. 30 après la mise au contact du sperme, la lésion de l'œuf, opérée dans les mêmes conditions, a des conséquences beaucoup plus graves : il ne se produit plus aucune régénération et la destruction d'une partie de l'œuf provoque l'absence t0— tale de la région correspondante de l'embryon : celui-ei n’est donc pas complet, il est nettement partiel.

Ces expériences prouvent que jusqu'à {5 minutes après l'imprégnation par le sperme, les localisations germinales dans l’œuf de grenouille, si elles existent, sont tout à fait instables et labiles ; l'œuf est jusqu'alors capable de régulariser sa composition cytoplasmatique, troublée par une perte de substance localisée, si celle-e1 n’est pas trop grande. Au bout d'une heure, la remise en état d'équilibre normal est devenue sinon impossible, du moins très diffi- .cile et 15 à 30 minutes plus tard encore, le caractère de mosaïque de l'œuf s'étant complètement affirmé, la perte de substance est irréparable, c'est-à-dire que les localisations germinales sont définitivement fixées et stabilisées.

Ce parallélisme entre la stabilisation des localisations germinales et l'intensité d'action du spermatozoïde, implique, entre ces deux catégories de phéromènes l'existence d'une relation de causalité que l'étude cytologique corro bore en tous points : celle-ci prouve que c’est précisément 1 b.à 1 h. 30 après le contact du sperme que l'énergide spermatique a pris loute son ampleur et que la copulation des pronuclei a pu s'effectuer.

On aurait tort pourtant de généraliser hâtivementet de …

conclure des faits décrits que l'œuf non fécondé de Rana

fusca est totalement dépourvu de localisations germinales … et de symétrie bilatérale. Nous résumerons plus loin.

d'autres expériences qui montrent le côté erroné de semblable exagération, aussi convient-il de s'exprimer avec une prudente réserve et de dire simplement que la fécondation répartit el stabilise dans un sens délerminé par le méridien d'entrée du spermatozoïde, des matériaux et des énergides formatrices préexistant dans l'œuf mûr, mais différemment distribués et localisés de facon plus vaque et plus labile. C'est là ce que, dès 1906, nous entendions par les manifestations dynamiques de la féconcation.

Un autre cas intéressant, non sans analogie avec le précédent, est celui des Ascidies et spécialement de Cynthia partita, dont nous devons à Epw.-G. Coxkzix une analyse très fouillée. Après l'entrée du spermatozoïde et pendant l'expulsion des globules polaires, il se produit nn rema-

niement très appréciable des matériaux intraovulaires, Dans une moitié de l'œuf apparaissent deux bandes en. forme de croissant, superposées l'une à l’autre, la supérieure est de coloration grise, l'inférieure plus jaunûtre. Comme chez la grenouille, elles déterminent dans l'œuf une symétrie bilatérale dont le plan passe par la partie la plus large des deux croissants. L'étude du développement indique que, là aussi, 1l s’agit de localisations ger-

- minales fixes et stables : les moitiés droite et gauche de l'œuf deviennent les moitiés droite et gauche de l’embryon etc. Coxkuix a suivi tout le lignage cellulaire dans le développement de cet œuf et a pu ajouter, aux anciennes recherches de Van Bexepex et Juuix, des compléments d'une remarquable précision.

Cox 1x admet que,dans cel œuf également, le trajet suivi par le spermatozoïde est dans le méridien de sa symétrie . bilatérale, mais pour lui le spermatozoïde, loin d’être