J'ai fait une autre série d'expériences de

1. Gemmill, « The Vitality of the Ova and Spermatozoa of Certain Animais. » Journ. of Anat. and Phvsiol., 1900.

2. La méthode employée dans ces expériences était imparfaite en ce qu'il ne se formait pas de membrane de fécondation. J'ai trouvé quelques années plus tard une méthode pour produire artificiellement une telle membrane ; cette méthode est dé:rite dans le chapitre suivant. Dans les expériences anciennes où .i ne se formait pas de membrane de fécondation, il se produisait au moins une modification de la couche corticale de l'œuf par l'action combinée des ions hydroxyles de la solution et de l'accroissement de la pression osmotique.

contrôle en mettant un lot d'œufs de la même femelle dans une solution différant moins de l'eau de mer normale que celle qui déterminait le développement en blastulas et pluteus d'œufs non fécondés. On a observé alors que, quoique ces œufs fussent ensuite placés dans la même eau de mer où les autres se développaient et bien qu'ils eussent été moins abîmés que ces derniers, il n'arrivait pas qu'un seul d'entre eux formât une membrane ou atteignît le stade blastula. Si l'eau de mer avait contenu quelques spermatozoïdes, ces œufs auraient atteint le stade blastula^. Ces résultats ayant été confirmés par neuf séries d'expériences, nous pouvons admettre qu'en traitant des œufs pendant deux heures par un mélange à parties égales de solution 20/8 normale de MgCl'-^ et d'eau de mer, nous pouvons obtenir leur développement parthénogénétique en pluteus.

Quelles conclusions pouvons-nous tirer de ces résultats ? Si nous désirons éviter des spéculations hasardeuses et stériles, je pense que nous devons nous borner à poser la question suivante : Quelles sont les altérations que l'on peut produire dans l'œuf en le traitant pendant deux heures par un mélange à parties égales d'une

I. J'ai pu me convaincre moi-même par d'autres expériences de contrôle que le traitement des œufs ou des spermatozoïdes par un mélange à parties égales de la solution 20/8 n. de MgCl* et d'eau de mer diminue l'imprégnabilité des œufs et détruit le pouvoir fertilisant des spermatozoïdes en un temps très court.

s un LA NATURE DU PHENOMENE DE FECOND 4 J ION

solution 20/8 normale de MgCPet d'eau de mer? Même à cet égard nous ne pouvons donner qu'une réponse très vague dont la direction serait la suivante : la masse de notre protoplasme consiste en substances colloïdales. De telles matières modifient facilement leur état et leur faculté d'absorber Teau. Il semble probable que des variations de ces deux qualités sont surtout cause de la contraction musculaire et peut-être des mouvements amiboïdes. Parmi les agents qui amènent ces modifications des qualités physiques, nous en connaissons trois qui sont particulièrement puissants: ce sont d'abord les enzymes spécifiques (trypsine, plasmase, etc.); en second lieu les ions à une certaine concentration, vari^ibie d ailleurs avec les différents ions. Le troisième agent est la température. Dans nos expériences, il est évident que c'est seulement le second qui peut être intervenu. Je ne crois pas utile d'entrer dans des discussions théoriques qui dépassent ce qui vient d'être exposé. La question qu'il faut poser ensuite est de savoir si les spermatozoïdes agissent par le même moyen. Il est vrai que le spermatozoïde contient une proportion considérable de sels, en particulier de K^PO % mais il peut contenir aussi soit des enzymes, soit d'autres substances qui aient sur les qualités physiques des colloïdes une influence semblable à celle des trois agents que nous avons cités.

Dans le précédent volume de ces Lectures, je faisais remarquer qu'il n'est pas possible de faire .dériver tous les éléments divers qui constituent

Thérédité d'un seul et même facteur issu de l'œuf \ Nos expériences récentes suggèrent qu'il est possible que ce soient à des éléments différents qu'il faille rapporter le processus de fécondation et la transmission des qualités héréditaires du mâle. Si nous arrivons à produire le processus de fécondation par un traitement de l'œuf non fécondé au moyen de certains sels à une concentration donnée, nous ne pouvons espérer arriver à transmettre les qualités héréditaires du mâle par un traitement de cette espèce. Nous devons donc conclure que les agents qui déterminent la transmission des qualités héréditaires du mâle d'une part et le processus de fécondation d'autre part ne sont pas nécessairement identiques. Je considère que le résultat le plus important des expériences de parthénogenèse artificielle est de transporter le problème de la fécondation du domaine de la morphologie dans celui de la chimie physique \

1. LoEB, J., « The Heredity of the Marking in Fish Embryos. » .Woods Hole Biol. Lect., Boston, 1899,

2. Cet article a été écrit aussitôt après que j'eus réussi à obtenir des larves à partir d'œufs non fécondés. Dans les années suivantes, les méthodes de partliénugénèse artificielle s'améliorèrent et cela conduisit à la découverte du mécanisme par lequel le spermatozoïde provoque le développement de l'œuf. Un aperçu de ce travail est donné dans les deux chapitres suivants.

SUR LA NATURE DE L'EXCITATION FOR MATRICE (^PARTHÉNOGBNÉSE ARTiFI CIELLE).

Introduction.

Le titre de ce chapitre emprunte une expression au mémoire de Virchowsur « Texcitation et l'irritabilité » [Virchow's Archiv,y^Y\f , 1,1858) dans lequel il distingue trois groupes d'excitations : fonctionnelles, nutritives et formatrices. Par excitations formatrices, il entend celles qui donnent naissance à la division nucléaire et cellulaire. Il considère comme l'exemple classique de l'excitation formatrice la fécondation de l'œuf et le parallèle qu'il établit entre ce processus et la manière dont est amené le processus de croissance pathologique est si caractéristique que nous pouvons le citer en entier :

(c Si nous admettons l'identité entre les néoformations pathologique et embr3^onnaire, l'œuf devra être considéré comme analogue à la cellule-mère pathologique et l'imprégnation comme analogue à l'excitation pathologique. Cette opi-

I. Discours adressé au Congrès international de médecine de Budapest, 1909.

nion n'est pas essentiellement ruinée par la découverte de la pénétration du spermatozoïde dans Tœuf, car il n'y a pas de raison de considérer le spermatozoïde comme l'origine morphologique directe du développement de parties définies de l'œuf. Si, comme cela semble être le cas, les spermatozoïdes se dissolvent dans l'œuf, ils ne portent en eux que certaines substances chimiques qui servent comme excitants spécifiques, en déterminant l'apparition de nouveaux arrangements chimiques et morphologiques des atomes. Avec n'importe quel contage spécifique, le môme cas peut se présenter. »

La supposition, qui prévalait à l'époque de Virchow, et d'après laquelle le spermatozoïde se dissout entièrement dans l'œuf n'était pas exacte, mais l'opinion que le spermatozoïde introduit dans l'œuf des substances chimiques qui sont l'excitant nécessaire à son développement est parfaitement juste, et par suite l'analogie entre la cause déterminante du développement de l'œuf grâce au spermatozoïde et celle de la croissance pathologique paraît également juste. Je pense donc qu'il peut être intéressant pour le médecin de me suivre dans une rapide revue de mes expériences sur la parthénogenèse artificielle et sur la détermination du développement de l'œuf par le spermatozoïde.

La physiologie cellulaire a montré que les tissus et les organes ne se développent qu'en mUl-

Si'R LA NATURE DE L'EXCITATION FORMATRICE

tipliant leurs cellules par division nucléaire et cellulaire. Les facteurs qui amènent les cellules à se diviser et à se développer en tissus nouveaux normaux et pathologiques ont été appelés depuis Virchow agents d'excitation formatrice. C'est le but de la biologie moderne de déterminer d'abord quelle est la nature de ces facteurs et, en second lieu, quels changements se produisent dans la cellule pendant le processus d'excitation formatrice. Virchow a déjà développé cette opinion que la fécondation de l'œuf est le modèle de tous les phénomènes d'excitation formatrice et que dans ce cas le spermatozoïde peut être regardé comme l'agent de cette excitation.

Les pathologistes n'ont réussi à déterminer jusqu'à ce jour, ni la nature de l'agent analogue dans le cas des tumeurs, ni les changements que subit la cellule dans ce processus. Cette tâche a été d'autre part accomplie dans une large mesure en ce qui concerne l'œuf animal ; il peut donc être intéressant pour le pathologiste et en général pour le médecin de se familiariser avec les grandes lignes des faits acquis sur ce sujet.

Il est bien connu que l'œuf animal ne peut, hormis quelques rares exceptions, se développer que lorsqu'un spermatozoïde y pénètre. Faute de cette pénétration, l'œuf ne se segmente généralement pas et périt au bout d'un temps relativement court. Les questions que j'essaierai de résoudre sont les suivantes : au moyen de quels agents physico-chimiques le spermatO':oïde amène-t-il l'œuf à se diviser et à se développer en un embryon ; et en second lieu, quels change-

ments l'œuf doit-il subir dans l'excitation formatrice par le spermatozoïde? En d'autres termes' quel est le mécanisme par lequel l'œuf non fécondé est amené à se segmenter et à se développer ?

Pour trouver réponse à cette question deux voies se présentent : on peut d'abord essayer d'obtenir le développement de l'œuf non fécondé au mo3^en d'extraits de sperme. J'ai perdu beaucoup de temps à des essais de ce genre, mais je n'ai d'abord obtenu que des résultats négatifs, parce que je n'employais alors que des extraits de sperme de la même espèce animale dont je mettais les œufs en expérience. Ce n'est que récemment que j'ai trouvé que l'extrait de sperme n'agit que s'il provient d'une espèce étrangère. Nous reviendrons sur ce fait curieux et nous verrons qu'il est en rapport avec la question de l'immunité de nos cellules aux lysines de notre propre corps.

La seconde voie qui pouvait amener à découvrir la nature de l'excitation formatrice nous conduit vers la parthénogenèse artificielle, c'est-àdire vers la détermination du développement de l'œuf animal, non par des extraits de sperme, mais directement par des agents physico-chimiques. Cette manière de procéder a un avantage spécial : c'est que connaissant la nature des agents qu'on emploie, il est plus facile de pénétrer dans le mécanisme qui détermine le développement de l'œuf, tandis que, lorsqu'on travaille avec des extraits de sperme, le caractère chimique des substances actives reste dans l'ombre.

SUR LA NATURE DE L'EXCITATION FORMATRICE

Nous commencerons par décrire la méthode de parthénogenèse artificielle pour l'œuf de l'oursin de Californie, parce que c'est dans ce cas que la méthode a été étudiée le plus complètement. Il faut remarquer que dans les œufs de beaucoup d'animaux, la pénétration du spermatozoïde se manifeste le plus souvent aussitôt par une modification caractéristique, la formation de ce qu'on appelle la membrane de fécondation. En gros, ce processus pourrait consister en une pénétration, entre la membrane superficielle et le protoplasmedeTœuf, d'eaudemerquiles écarterait l'un de l'autre et les séparerait, laissant entre eux un espace clair plus ou moins large. Les figures i et 2 (page 7) montrent ces modifications dans l'œuf d'oursin. La figure i représente l'œuf non fécondé, la figure 2 le même œuf après la pénétration du spermatozoïde.

En 1905, j'ai réussi à trouver une méthode par laquelle il est possible d'obtenir la formation d'une membrane de fécondation sans que l'œuf soit lésé en apparence. Cette méthode consiste à porter les œufs pendant environ deux minutes (à la température de 15°) dans un mélange de 50 centimètres cubes d'eau de mer et de 3 centimètres cubes d'une solution déci-moléculaire d'un acide gras faible monobasique (par exemple acétique, propionique, butyrique, valérianique). Dans ce mélange, il ne se forme pas de membrane ; mais si Ton reporte les œufs dans Teau de mer nor-

^ 161 $ UBB. — Xt

maie, ils acquièrent tous une membrane de fécondation-parfaite. Les expériences ont montré que ce processus de formation de membrane est la condition essentielle qui détermine le développement des œufs. Dans tous ces œufs commencent à se produire, dans les premières heures qui suivent la formation de la membrane, les modifications qui conduisent à une division cellulaire. Si la température est très basse, non seulement L.s divisions cellulaires commencent, mais Tœuf peut se développer en une larve nageante ; il atteint le stade appelé blastula. Mais à la température du laboratoire, la production artificielle d'une membrane dans l'œuf au moyen des acides oras ne produit qu'une division nucléaire, parfois une division cellulaire, puis lentem.ent commence la désintégration de l'œuf.

Nous voyons donc que la formation d'une membrane artificielle sous l'influence d'un acide o-ras provoque le processus de développement, mais qu'à la température ordinaire, celui-ci ne peut aller loin. Pour que le développement devienne complet, il est nécessaire qu'une seconde influence intervienne, comme nous le verrons plus loin.

Avant de parler de cette seconde influence, il nous faut régler cette autre question : comment savons-nous que c'est la formation de la membrane et non une autre action, catalytique par exemple, exercée par l'acide qui est dans ce cas l'agent d'excitation formatrice? La réponse est que si nous faisons agir Tacide tout en évitant les modifications qui amènent la formation de la

SUR LA NATURE DE L'EXCITATION FORMATRICE

membrane, les divisions du noyau et de la cellule ne se produisent pas. D'autre part, nous verrons plus loin que nous pouvons déterminer la formation d'une membrane, non seulement au moyen des acides gras, mais en employant un grand nombre d'agents variés et qui tous produisent une excitation formatrice.

En déterminant la formation d'une membrane par un acide gras, on provoque donc le développement de l'œuf d'oursin, mais ce développemient est anormal ; l'œuf est malade et périt d'autant plus rapidement que la température est plus élevée. Il y a donc lieu de se demander comment on pourrait empêcher cet état maladif et obtenir un développement normal.

J'ai trouvé que, pour atteindre ce but, deux moyens sont à notre disposition. Le premier qui réussit toujours consiste à mettre les œufs, vingt minutes environ après la formation de la membrane artificielle dans une eau de mer hypertonique (ou dans une autre solution hypertonique, de sucre par exemple) dont la pression osmotique ait été rendue de 50 p. 100 plus élevée que celle de l'eau de mer ordinaire. Dans cette solution, les œufs restent de vingt à soixante minutes selon la température et la concentration de la solution en ions hydroxyle. Si au bout de ce temps, on remet les œufs dans l'eau de mer normale, ils se développent à la température du laboratoire de la même manière que des œufs fécondés au moyen de sperme ^

I Les larves provenant d'œufs fécondés au moyen de sperme ne

Le second moyen par lequel on peut produire le développement normal des œufs à la température du laboratoire après y avoir déterminé artificiellement la formation d'une membrane consiste à placer les œufs pendant trois heures dans une eau de mer ne contenant pas d oxygène dissous ou à laquelle on a ajouté une trace de cyanure de potassium. Les œufs reportés ensuite dans l'eau de mer normale se développent souvent, mais pas toujours. Cette méthode n'est donc pas tout à fait aussi bonne que celle qu'on a exposée auparavant.

Nous voyons ainsi que l'excitation formatrice dans la fécondation artificielle de l'œuf d'oursin se compose de deux phases : on détermine d'abord artificiellement la formation d'une membrane et en second lieu, on traite pendant peu de temps l'œuf par une solution hypertonique (ou pendant un temps plus long par une 'solution isotonique privée d'oxygène ou contenant du cyanure de potassium).

Nous pouvons ajouter que ces observations ne sont pas valables seulement pour Tœuf d'oursin. On en a fait de semblables sur les œufs d'Annélides iPolynoë) et d'Astérie {Asterina). Chez Polynoë et chez l'Astérie, la formation artificielle d'une membrane est souvent suffisante pour

vivent pas plus longtemps que celles auxquelles donnent naissance les œufs à développement parthénogénétique, si ces larves ne reçoivent pas de nourriture. Nourrir les larves est une besogne fastidieuse et que pour cette raison je n'ai pas entreprise. Mais Delage a conduit deux larves semblables jusqu'à l'époque de là maturité sexuelle.

Si'R LA N AT VUE DE V EXCITATION FORMATRICE

déterminer le développement des œufs en larves. Mais le nombre des œufs qui atteignent le stade larvaire et le type de segmentation sont améliorés si l'on traite ensuite les œufs par une des méthodes qui viennent d'être décrites, comme l'a vu R. Lillie pour Asterias et moi-même pour Polyiioë. Ces expériences sur lesAnnélides et sur TAstérie confirment donc le fait que la formation de la membrane est dans l'excitation formatrice le phénomène essentiel et que le traitement ultérieur des œufs par une solution hypertonique (ou par une solution isotonique privée d'oxygène) n'exerce qu'une influence correctrice. Il réao-it probablement contre une influence nuisible liée à la formation de la membrane.

Nous allons maintenant nous efforcer d'entrer plus avant dans le mécanisme de ces deux actions. Comment l'acide gras peut-il déterminer la formation d'une membrane ? Pour trouver une réponse à cette question, nous devons essayer de découvrir s'il n'y a pas d'autres agents qui conduisent au même résultat que les acides gras On avait remarqué que tous les agents qui déterminent la cytoh^se amènent aussi la formation d'une membrane, et notamment en premier lieu les agents cytolytiques spécifiques tels que la saponine, la solanine, la digitaline, les sels biliaires et les savons. Les expériences faites avec ces agents, surtout la saponine, la solanine et la digitaline ont fourni un résultat curieux. Si les

œufs non fécondés sont placés dans une solution faible de saponine dans Teau de mer, nous constatons, comme premier effet sur les œufs, la formation d'une membrane de fécondation. Puis, après une pause qui dure parfois plusieurs minutes, la cytolyse de l'œuf se produit brusquement. Si pendant la pause précédente (c'est-à-dire entre le moment où la membrane se forme et celui où se produit la cytolyse), on enlève les œufs de la solution de saponine dans Teau de mer et qu'on les. débarrasse de toute trace de saponine par des lavages répétés à l'eau de mer, ils se comportent comme si la formation delà membrane avait été obtenue au moyen d'un acide gras. Ces œufs commencent à se développer, mais ne dépassent pas à la temjDérature du laboratoire la première division nucléaire. Toutefois si l'on traite les œufs pendant une demi-heure avec de l'eau de mer hypertonique, ils se développent en pluteus normaux, c'est-à-dire en larves pourvues de squelette.

Le second groupe d'agents cytolytiques est formé par les hydrocarbures qui dissolvent les matières grasses, tels que l'amylène, le benzène, le toluène, et à un degré beaucoup moindre le chloroforme, etc. Hertwig a déjà observé que le chloroforme provoque la formation d'une membrane et Herbst a vu qu'on arrive à peu près au même résultat avec le benzène et le toluène. Mais l'action de ces subtances est si violente que la formation de la membrane est suivie presque aussitôt d'une cytolyse de l'œuf, et pour cette raison, les auteurs n'ont pu remarquer que la formais i66 ^

SUR LA NA TURE DE L'EXCITA TION FORMA TRICE

Fisf,

ig. 40.

Fig. 41.

Fig. 43.

Fig- 43.

Fig. 39-43. — Formation de la membrane et cytolyse consécutive de l'œuf d'oursin dans une solution faible de saponine dans l'eau de mer. Dessiné d'après nature à la chambre claire. La figure 39 montre l'œuf non fécondé au début de l'expérience. A ce moment, l'œuf était porté dans de l'eau de mer contenant un peu de saponine. Les figures suivantes montrent les modifications qui se produisent dans cette solution. La figure 40, prise huit minutes plus tard, montre la formation de la membrane sous l'influence de la saponine. Si l'œuf est alors retiré de la solution de saponine dans l'eau de mer, lavé et placé une demi-heure environ dans l'eau de mer hypertonique, il se développera en larve après avoir été replacé dans l'eau de mer normale. Si on le laisse au contraire dans la solution de saponine, il subit une rapide cytolyse représentée dans les figures 41, 42 et 43. Dans le dessin ci-dessus, la cytolyse commence en G, fig. 41, cinq minutes après la formation de la membrane. Les stades représentés dans les figures 47 et 43 •e présentaient quelques minutes plus tard.

tion d'une membrane est suivie du développement de l'œuf. J'ai pu cependant me convaincre par moimême que si on ne laisse agir Tamylène ou le benzène qu'un seul instant et si les œufs sont alors rapidement transportés dans l'eau de mer normale, il peut y avoir pour un certain nombre d'entre eux formation de membrane sans cytolyse consécutive. Si ces œufs sont ensuite traités par Teau de mer hypertonique, ils peuvent donner des larves.

Un autre groupe encore d'agents cytolytiques est formé par les alcools et les éthers. La cytolyse des œufs par ces agents est encore précédée de la formation d'une membrane. Si les œufs sont retirés des solutions de ces subtances après la formation de la membrane, ils peuvent être préservés de la destruction cytolytique (fig. 44-

Les bases peuvent aussi provoquer la formation d'une membrane, mais leur action est un peu lente et dépend de la présence d'oxygène libre. Les alcalis donnent l'impression de n'agir ici qu'en accélérant les oxydations et comme si le véritable agent était dans ce cas un produit d'oxydation. La formation d'une membrane ne devient ordinairement manifeste que si Ton soumet les œufs à un traitement ultérieur de courte durée par une solution hypertonique ; ils se développent alors et donnent des larves.

Une élévation de température peut aussi déterminer une cytolyse. J'ai observé qu'a 34 ou 35**, les œufs de Strongylocentrotus purptirattis forment souvent, mais non toujours, une mem-

SUR LA NATURE DE L'EXCITATION FORMATRICE

brane de fécondation. Cette température tue les œufs presque instantanément ; ils ne peuvent

Fig. 44.

ig- Vy

Fig- 47-

Fig. 44-47. — Formation de la membrane et cytolyse consécutive de l'œuf sous l'influence de l'addition d'une petite quantité d'aldéhyde salicylique à l'eau. Dessiné à la chambre claire. La figure 44 représente l'œuf non fécondé au début de l'expérience, la figure 45 la formation de la membrane sous l'influence de l'aldéhyde salicylique dans l'eau de mer, la figure 46 le début de la cytolyse et la figure 47 la cytolyse complète. L'œuf cytolyse a dans ce cas un aspect entièrement différent de celui dont la cytolyse est produite par la saponine.

donc continuer à se développer après ce traitement. Mais les œufs d'une étoile de mer, Aste^

riasforhesitj ne sont pas tués aussi rapidement après la formation de la membrane et R. Lillie a pu montrer que ces œufs peuvent donner des larves lorsqu'on détermine la formation de la membrane en élevant la température. Von Knaffl a montré que si une haute température agit quelque temps sur ces œufs, ils meurent par cytolyse et ne laissent qu'une forme vide \ghost).

Nous avons donc pu nous convaincre que tous les agents qui produisent la cytolyse provoquent aussi la formation d'une membrane, et que ceux qui ne déterminent pas le premier phénomène sont incapables de provoquer l'autre. Nous voyons de plus que l'activité cytol5^tique de ces agents va de pair avec leur faculté de provoquer la formation d'une membrane.

Nous en tirons la conclusion que la formation d'une membrane dépend de la cytolyse de la couche superficielle de l'œuf. Nous verrons plus loin que nous devons distinguer entre la couche corticale et l'intérieur de l'œuf non fécondé. Cette couche corticale superficielle de Tœuf est très mince.

Le résultat essentiel de l'excitation qui provoque le développement est une cytolyse de la couche corticale de l'œuf et cette cytolyse est déterminée par le spermatozoïde.

Nous avons déjà fait remarquer que la cytolyse en déterminant la formation de la mem-

SUR LA NATURE DE L'EXCITATION FORMATRICE

brane produit le développement de l'œuf, mais que Tœuf se trouve généralement malade après cette formation de la membrane. Pour fixer provisoirement nos idées, nous admettrons que pendant la formation de cette membrane, il y a production d'une substance qui doit être chassée ou détruite pour que Toeuf puisse se développer normalement. Si nous laissons l'œuf commencer son évolution pendant qu'il contient encore cette substance nuisible hypothétique en quantité assez grande, il est en mauvaise santé et meurt prématurément. La destruction de cette substance hypothétique peut être obtenue de deux manières : d'abord, en traitant l'œuf quelques instants par une solution hypertonique. Lorsque j'ai découvert ce fait, on n'en connaissait pas d'analogue qui permît d'en tirer quelque supposition sur le mode d'action de la solution hypertonique. J'ai réussi à montrer qu'une telle solution ne peut agir dans la parthénogenèse artificielle qu'à condition de contenir de rox3^gène libre. La solution hypertonique privée d'oxygène reste sans influence. Elle reste également inactive lorqu'on lui ajoute une trace de cyanure de potassium. Comme ce corps empêche les oxydations dans la cellule, il est évident que la solution hypertonique n'agit qu'en modifiant les phénomènes d'oxydation.

La seconde méthode qui permet de conserver les œufs vivants consiste à les mettre pendant trois heures après qu'ils ont formé leur membrane dans de l'eau de mer ne contenant pratiquemert pas d'oxygène ou contenant une trace de cyanure

de potassium qui supprime les oxydations dans l'œuf. Si les œufs sont, au bout de ce temps, reportés dans l'eau de mer normale contenant de Toxygène libre, ils sont souvent capables de se développer normalement*

Nous n'avons eu affaire jusqu'ici qu'à la parthénogenèse artificielle. Nous pouvons maintenant chercher comment le spermatozoïde provoque le développement de l'œuf. L'excitation formatrice de l'œuf par le spermatozoïde est-elle de même nature que celle qui détermine la parthénogenèse artificielle? A cette question, on peut répondre affirmativement. Ainsi il est possible de montrer que le spermatozoïde provoque le développement normal de l'œuf au moyen de deux substances au moins et que Tune de ces substances agit comme l'acide gras ou la saponine dans la parthénogenèse artificielle, en ce qu'elle produit la cytolyse de la mince couche corticale de l'œuf, tandis que Teffet produit par la seconde substance est semblable à celui de la solution hypertonique. La justesse de cette vue résulte du fait que j'ai réussi à séparer ces deux effets du spermatozoïde.

Si nous désirons arriver à isoler dans le spermatozoïde ces deux agents, nous ne devons pas nous servir de spermatozoïde de l'espèce d'our-

1. Un exposé plus complet des faits résumés ici se trouve dans le chapitre suivant.

St/it LA NATURE DE L'EXCITATIOy FORMATRICE

sins à laquelle est emprunté l'œuf, car dans ce cas le spermatozoïde p )nétrerait dans le protoplasme de l'œuf dès l'instant où il viendrait en contact avec lui. De cette manière, les deux substances du spermatozoïde, celle qui produit la formation de la membrane, la substance cytol}^tique, et la substance « correctrice » deviendraient presque en même temps capables d'agir. Mais le résultat des expériences n'est pas le même si nous mettons en présence d'un œuf d'oursin, par exemple, les spermatozoïdes d'une espèce différente, par exemple d'une étoile de mer. Dans les conditions ordinaires, le sperme de l'étoile de mer ne peut provoquer le développement de Tœuf d'oursin, mais il devient actif si l'alcalinité de l'eau de mer a été quelque peu augmentée par l'addition d'un peu de soude caustique. L'addition de ocm^ô de soude décinormale à 50 centimètres cubes d'eau de mer provoque dans tous les œufs d'oursin la formation d'une membrane de fécondation si l'on ajoute à ce mélange rien qu'une trace de sperme vivant d'étoile de mer [Asterias ochracea). Il faut d'ailleurs quelque temps, le plus souvent de dix à cinquante minutes, pour que le sperme vivant d'étoile de mer produise cet effet, tandis qu'en ajoutant du sperme d'oursin, on obtient le même résultat en une minute.

Si tous les œufs d'oursin qui, par addition de sperme vivant d'étoile de mer, ont formé une membrane, sont reportés dans l'eau de mer normale, on remarque bientôt, en les examinant, qu'on peut les diviser en deux groupes Le premier groupe se comporte comme si un seul

des deux agents, l'agent cytoly tique, avait agi. Ces œufs ne montrent, à la température du laboratoire, qu un début de division nucléaire, puis se désagrègent, tandis qu'à une température plus basse, ils peuvent pousser un peu plus loin leur développement. Toutefois, si, après qu'ils ont formé leur membrane grâce au sperme d'étoile de mer, nous les traitons de trente à cinquante minutes par une solution hypertonique, ils donnent ordinairement tous des larves normales. Les autres œufs donnent des larves normales sans être ultérieurement traités par la solution hypertonique.

D'où vient cette différence entre les deux groupes d'œufs ? Un examen histologique des œufs le montre. Mon assistant, M. Edler, a trouvé que, dans les œufs qui donnent une larve normale après addition de sperme d'étoile de mer et sans traitement ultérieur par la solution hypertonique, il est entré un spermatozoïde ; au contraire, dans les œufs qui se comportent comme si Ton avait seulement obtenu artificiellement la formation d'une membrane, il n'y a pas de spermatozoïde.

Cette manière dont se comportent les œufs sous l'influence d'un sperme étranger s'explique si l'on suppose que le spermatozoïde provoque, lui aussi, le développement des œufs au moyen de deux agents. L'un de ces agents est une substance cytolytique, ou, comme on dit, une lysine. Cette substance est probablement placée à la surface du spermatozoïde. Elle ne fait que déterminer la formation de la membrane et agit à la façon de l'acide butyrique dans le procédé de parthénogenèse

SUR LA NATURE DE L'EXCITATION FORMATRICE

artificielle. Le second agent semble placé plus à rintérieur du spermatozoïde et exerce une influence semblable au traitement rapide de Toeuf par une solution hypertonique. On n'obtiendra un développement normal que si le spermatozoïde pénètre dans l'œuf, puisque ce n'est que dans ce cas que les deux agents, cytolytique et correcteur, pénètrent tous deux dans l'œuf. Nous avons indiqué plus haut que les spermatozoïdes étrangers n'entrent dans l'œuf qu'avec lenteur. Si un spermatozoïde pénètre en partie à t-^avers la surface de l'œuf sans entrer tout entier dans le protoplasme, il peut se dissoudre assez de la lysine attachée à la surface du spermatozoïde pour provoquer la cytolyse de la couche superficielle de l'œuf et par suite la formation d'une membrane. Dans ces conditions, les œufs ne reçoivent du spermatozoïde que de la lysine, et ils se comportent de la même manière que si l'on y avait déterminé seulement la formation d'une membrane au moyen d'acide butyrique, puisque par la formation de la membrane, le spermatozoïde est éliminé.

Dans les œufs de Strongylocentrottis purp^irattis, on ne peut généralement obtenir la formation d'une membrane qu'avec du sperme vivant d'étoile de mer, tandis qu'à la même concentration, l'extrait du sperme tué d'étoile de mer ne produit aucun effet.- C'est là un fait important, en ce qu'il écarte la possibilité d'attribuer, dans ces expériences, la formation de la membrane au sang d'étoile de mer ajouté avec le sperme.

La possibilité d'isoler la lysine du sperme peut

être mise en évidence au moyen des œufs d'une autre espèce d'oursin, le Strongylo centrât us franciscanus, dont les œufs sont très sensibles aux l;^sines. Dans ces œufs, il est possible de déterminer la formation d'une membrane au moyen d'un extrait aqueux très dilué de sperme d'étoile de mer tué par la chaleur à une température de 60** ou plus. On peut amener ces œufs à se développer en pluteus en les traitant après formation de la membrane et pendant peu de temps par une eau de mer hypertonique. Au lieu de sperme d'étoile de mer, on peut employer celui d'une autre espèce étrangère. J'ai déterminé la formation d'une membrane dans l'œuf d'oursin au moyen 4^ sperme vivant de requin ou même de coq. Ces œufs se comportent comme si l'on y avait seulement déterminé la formation d'une membrane au moyen d'acide butyrique, A la température du laboratoire, ils commencent à se développer, mais ils sont malades et meurent bientôt. Toutefois, traités en second lieu par une solution hypertonique, ils se développent en donnant des pluteus normaux. Dans ce cas, la lysine seule pénètre dans les œufs et non le spermatozoïde. Il est donc nécessaire de les traiter ensuite avec l'eau de mer hypertonique pour les amener à se développer normalement à la température du laboratoire.

L'idée qu'une lysine contenue dans le spermatozoïde est l'agent de l'excitation formatrice qui

SUR LA NATURE DE L'EXCITATION FOU M AT HIC E

provoque le développement de l'œuf se prête à une vérification expérimentale. Nous savons que le sang contient des lysines qui détruisent les corpuscules sanguins des espèces étrangères, mais non les cellules qui proviennent de la même espèce. Si l'idée que le spermatozoïde agit sur l'œuf au moyen d'une lysine qui détermine la formation d'une membrane, est juste, il devrait être possible de déterminer la formation d'une membrane dans l'œuf non fécondé d'oursin avec du sang d'une espèce étrangère, et il en est bien ainsi. J'ai pu montrer, il y a trois ans, que le sang de certains vers, les Siponculides, peut provoquer la formation d'une membrane dans l'œuf d'oursin, même s'il est dilué dans Teau de mer un millier de fois ou davantage. Ce phénomène ne se produit pas avec les œufs de n'importe quel oursin femelle, mais pour 20 p. 100 seulement des femelles. Je pense que la différence tient à la perméabilité inégale des œufs aux lysines, et le degré de perméabilité des œufs semble varier un peu pour les différentes femelles. Au lieu de perdre du temps à examiner les effets du sang d'invertébrés divers \ j'ai étudié ceux du sérum sanguin d'animaux à sang chaud. J'ai réussi à amener la formation d'une membrane dans l'œuf d'oursin {piirpurattis) avec du sérum sanguin de bœuf, de mouton, de porc et de lapin ; ces œufs se comportent comme ceux qui ont été

I. Depuis que ces pages ont été écrites, on a employé avec succès le sang et les extraits d"organes d'un grand nombre d'invertébrés pour amener la formation d'une membrane dans l'œuf d'oursin et son développement.

traités par le sperme vivant de coq ou par l'acide butyrique. Ils commencent à se développer, mais à la température du laboratoire, ils dépérissent et se désintègrent bientôt. Il suffit toutefois qu'après la formation de la membrane ils soient traités quelques instants par une solution hypertonique pour qu ils se développent à cette même température. Le sang contient donc la lysine, mais non la seconde substance nécessaire à un développement complet, et il est par suite nécessaire, si Ton désire provoquer un développement normal de l'œuf traité par le sérum, de remplacer l'action de la seconde substance par le traitement au moyen d'une solution hypertonique.

La lysine du sang est, comme celle du spermatozoïde, relativement résistante à la chaleur. Le sang ne perd pas sa propriété de provoquer la formation d'une membrane par un chauffage de quelques instants à 60 ou 65° ^ Il est curieux que SrCl-' et BaCP augmentent, en ce qui concerne la formation d'une membrane, l'activité du sang.

Ce n'est pas seulement le sang, mais aussi les extraits d'organes d'espèces étrangères qui peuvent provoquer dans l'œuf d'oursin la formation d'une membrane. Un extrait de caecum d'étoile de mer s'est montré très actif.

Nous avons déjà signalé le fait que l'extrait de sperme non vivant d'espèces étrangères, telles que Étoiles de mer, divers Mollusques ou Vers,

I, La substance qui détermine la formation d'une membrane est précipitable par l'acétone (Loeb. Pflûgers Archiv, CXXIV, 37, 1908).

SUR LA NATURE DE L EXCITATION FORMATRICE

Requins, Oiseaux peuvent déterminer dans les œufs 6.efranciscanus la formation dune membrane. Avec des extraits de sperme non vivant de franciscaniis ou de piirpiiratus agissant sur les œufs de la même espèce, l'expérience ne réussit pas, et il en va de même avec les extraits de tissus de ces animaux^ A quoi tient cette différence d'action des lysines sur Tespèce même ou sur une espèce étrangère? Nous savons que les lysines de notre sang n'attaquent pas nos propres cellules, mais agissent sur des cellules d'espèces étrangères. Les œufs possèdent donc, aussi bien que les autres cellules, une immunité vis-à-vis des lysines du sang ou des tissus de la même espèce.

Nos expériences nous éclairent sur la nature de cette immunité Si les lysines contenues dans notre sang n'attaquent pas nos cellules, cela 'ne peut tenir qu'à Tune des deux causes suivantes : Ou bien les lysines de notre propre sang ne peuvent diffuser dans nos cellules, tandis que cette diffusion est possible dans des cellules d'espèces étrangères ; ou bien les cellules contiennent des anticorps s'opposant aux lysines de notre propre organisme, mais non à celles des espèces étrangères. Nous ne pouvons, pour ce qui concerne les lysines du sang, décider entre ces deux hypothèses. Mais nous pouvons le faire pour les lysines des spermatozoïdes. L'extrait non vivant de sperme d'oursin est sans action sur les œufs

I. Si les œufs sont sensibilisés par le chlorure de strontium, on a pu les faire développer au moyen d'extraits de caecum d'oursiix mais cela ne se réalise qu'exceptionnellement.

d'oursin uniquement pour la raison qu'il ne peut diffuser dans l'œuf d'oursin ; et en effet si la lysine d'oursin est portée par le spermatozoïde vivant d'oursin (qui lui sert de véhicule) dans l'œuf d'oursin, elle y est très active et probablement plus active que la lysine d'une espèce étranoère. Si Tœuf d'oursin contenait un anticorps contre la lysine du sperme d'oursin, ce dernier ne serait pas capable de provoquer la formation d'une membrane en pénétrant dans cet œuf.

Nous comprenons maintenant le fait paradoxal que nous déterminons de deux manières différentes au moyen d'un sperme étranger la formation d' une membrane dans l'œuf d'oursin et son développement d'une part au moyen de sperme vivant, d'autre part, au moyen d'un extrait de sperme tué, tandis que le sperme de la même espèce ne peut être employé que vivant. Nous comprenons maintenant le fait auquel il a été fait allusion au début de ce chapitre, à savoir qu'au début des expériences où je cherchais à obtenir le développement de l'œuf avec un extrait de sperme, je n'ai pas réussi, parce que je tenais alors pour certain qu'il fallait employer un extrait de sperme provenant de la même espèce animale que les œufs. Les lysines étaient dans ce cas incapables de diffuser dans Tœuf.

Pour pén'étrer plus complètement la nature de l'immunité delà cellule-œuf vis à- vis des lysines dissoutes du sang et des tissus de la même espèce, il serait nécessaire de s'expliquer pourquoi les lysines d'une espèce ne peuvent diffuser dans # iSo «

SUB LA AATUBE DE L'EXCITATION FORMATRICE

l'œuf de la même espèce. Il serait de grand intérêt que la raison de l'immunité de la cellule-œuf se trouvât être la même que celle de l'immunité des cellules somatiques vis-à-vis des cellules du sang de leur propre espèce.

Nous pouvons donc dire que la substance à laquelle le sperme doit son pouvoir fécondateur est une lysine et nous pouvons émettre le soupçon que les lysines qu'on n'a connues jusqu a ce jour que comme des agents de protection contre les bactéries jouent un rôle physiologique plus important dans le mécanisme des phénomènes vitaux. Nous pouvons donner à notre théorie de l'action du spermatozoïde sur le développement le nom de théorie de la lysine, indiquant par là que l'impulsion nécessaire au développement de l'œuf est donnée par une lysine contenue dans le spermatozoïde. Dans la parthénogenèse artificielle, nous substituons à la lysine naturelle une substance cytolytique. A côté de l'action lytique, le développement normal exige en général (mais non toujours) une autre influence correctrice de la première qui, dans la parthénogénèseartificielle peut être fournie par une solution hypertonique.

Les expériences sur la parthénogenèse artificielle d'autres formes animales montrent que les œufs des divers animaux possèdent une tendance inégale au développement parthénogénétique. Il y a des œufs qu'on amène aisément à se déve^ lopper, si aisément en fait, que l'expérimentateur

^ iSi 0

ne peut toujours discerner si le développement est dû à l'action d'une substance qu'il a employée ou à quelque condition accidentelle de l'expérience. Les œufs de ver à soie, d'étoile de mer, et de certains vers appartiennent à ce groupe En opérant avec des œufs d'étoile de mer, nous pouvons observer que de temps en temps il y en a quelques-uns qui, dans l'eau de mer normale, se développent et donnent de-s. larves nageantes, sans qu'on en puisse saisir la cause. Les œufs de l'oursin de Californie, Strongylocentrotus purpuratiis ne montrent en revanche pas trace de tendance à la segmentation parthénog^métic[ue; on ne j^rovoque leur développement que par la méthode tout à fait spécifique et rigoureuse décrite ci-dessus. C'est pour cette raison que j'ai choisi ces œufs pour rechercher la nature de l'excitant expérimental, car je pouvais être sûr que toujours le même excitant produisait les mêmes résultats, tandis que, par exemple, avec les œufs d'étoile de mer 1 on ne pourrait jamais être tout à fait certain que ce ne sont pas quelques conditions internes de l'œuf ou quelques conditions secondaires de l'expérience, négligées comme sans importance, qui ont déterminé le développement. Des œufs qui ont ainsi une forte tendance au développement spontané ne sont pas le meilleur matériel pour l'étude de la nature de l'excitant au développement, mais ils nous donnent à résoudre cette question : pourquoi y a-t-il des œufs qui ont une tendance plus forte que d'autres à. se développer parthénogénétiquement?

SUE LA NATURE DE L'EXCITATION FORMATRICE

Mathews a observé qu'en secouant doucement des œufs d'étoile de mer, on peut accroître le nombre de ceux qui se développent « spontanément ». J'ai fait la même observation sur les œufs d'une Annélide, Ampliitrite. Personne n'a jamais pu obtenir avec les œufs d'oursin un résultat semblable. J'ai tendance à penser que si l'on pouvait trouver un oursin dont les œufs possèdent une tendance plus forte au développement spontané, on pourrait aussi voir que le nombre des œufs qui se développeraient spontanément pourrait être accru par l'agitation.

J'ai cherché si l'on pouvait déterminer par des moyens mécaniques la cytolyse des œufs. En exerçant avec le doigt une faible pression sur l'ovaire d'une étoile de mer, on trouve que beaucoup d'œufs qui sortent ensuite de l'ovaire sont cytolysés. Cette cytolyse n'est pas le résultat de l'éclatement de la membrane de l'œuf; au contraire, la cytolyse de Tœuf est dans ce cas, comme d'ordinaire, précédée de la formation d'une membrane de fécondation et cette membrane reste intacte dans l'œuf d'étoile de mer dont la pression mécanique détermine la cytolyse. Dans l'œuf d'oursin, au contraire, il est impossible de produire la cytolyse au moyen d'une faible pression.

Les œufs d'étoile de mer qui se développent spontanément commencent par former une membrane. L'agitation n'amène le développement de ces œufs qu'à condition de provoquer d'abord la formation d une membrane. La plus grande tendance de l'œuf d'étoile de mer au développement

Spontané est donc due à la plus grande facilitr avec laquelle la cytolyse peut s'accomplir dans cet œuf.

Comment une simple agitation ou une pression peut-elle provoquer la formation d'une membrane ou la cytolyse? Il me semble que l'explication la plus simple de ce fait s'obtient si l'on admet, comme Biitschli l'a le premier suggéré, que le cytoplasme est une émulsion. Il en résulterait que la formation d'une membrane est, aussi bien que la cytolyse, le résultat de la destruction d'une émulsion. Nous savons que différentes émulsions ont un degré différent de stabilité. Les œufs qui, pour une pression modérée, subissent la cytolyse ont une émulsion de stabilité moindre que ceux où cette pression ne produit pas le même résultat. Admettons que la formation de la membrane aussi bien que la cytolyse dépende de la destruction dune émulsion ; alors, la formation de la membrane dépend de la destruction de l'émulsion seulement dans la couche corticale de l'œuf. La lysine ne détruit l'émulsion que dans cette couche et par là détermine le développement. La tendance plus forte des œufs de certains animaux au développement parthénogénétique spontané dépend alors d'une stabilité relativement faible de l'émulsion qui constitue la couche corticale de l'œuf. Mais il faut noter que cette hypothèse n'est pas indispensable dans la théorie lytique de l'activation de l'œuf.

SUR LA NATURE DE L EXCITATION FORMATRICE

Admettre que la formation de la membrane ne tient qu'à une cytol5^se superficielle de Tœuf, c'est supposer d'abord que la couche corticale de l'œuf est différente du reste du cytoplasme. Biitschli est déjà arrivé à la même conclusion en se basant sur des observations histologiques. Mes observations sur l'action des agents cytolytiques sur l'œuf non fécondé, me portent à accepter cette opinion. Sur un tel œuf, l'action de ces agents se produit toujours en deux périodes, séparées souvent par un intervalle de temps considérable. Le premier stade consiste en une cytolyse de la couche superficielle, le second en une cytolyse du reste de l'œuf. C'est ce qu'on voit le mieux en opérant avec des solutions faibles de saponine ou de solanine dans l'eau de mer.

On obtient alors d'abord la formation d'une membrane, puis après une pause qui dure souvent plusieurs minutes, se produit la cytolyse de l'œuf entier. En remplaçant la saponine par le benzol, on observe encore une pause entre la formation de la membrane et la cytol3^se de l'œuf entier, mais elle est plus courte : sa durée n'est souvent que d'une fraction de seconde, au plus de quelques secondes.

On peut ainsi faire voir directement qu'il y a une différence qualitative entre la couche corticale du protoplasme et le reste. Si pour obtenir la formation artificielle d'une membrane, on se

sert d'acides gras faibles, de l'acide formique à Tacide caproïque, on n'observe la cytolyse que de la couche corticale, autrement dit, on n'obtient que la formation d'une membrane et non la cytolyse de l'œuf entier. Mais si l'on emploie au contraire les acides gras plus élevés dans la même série, à partir de l'acide heptylique, la formation de la membrane est toujours suivie après un court intervalle de la cytolyse de Toeuf entier.

Les lysines contenues dans le sang et dans les spermatozoïdes n'agissent, daprès mes expériences actuelles, que sur la couche corticale du c5^toplasme, mais non sur le reste de l'œuf. Nous obtenons la formation d'une membrane et le développement, mais non une cytolyse de l'œuf entier.

Si nous revenons à l'idée de Biitschli, d'après laquelle le protoplasme a la structure d'une émulsion, nous sommes amenés à penser que l'émulsion qui forme la couche corticale de l'œuf diffère de celle du reste de l'œuf. Il y a des agents cytolytiques spéciaux qui ne détruisent que la couche corticale, tandis que les agents cytol3^tiques généraux détruisent la couche corticale aussi bien que le reste de l'œuf.

Comment la cytolyse de la couche corticale de l'œuf peut-elle provoquer la formation d'une membrane ? Von Knaffl a exprimé sur ce point l'idée suivante : « Le protoplasme est riche en

St/R LA NATURE DE L'EXCITATION FORMATRICE

lipoïdes, il est probablement surtout formé d'une émuision de ces substances et de protéines. Tout agent physique ou chimique capable de liquéfier les lipoïdes, provoque une cytolyse de 1 œuf. La protéine de l'œuf ne peut se gonfler ou se dissoudre que si l'état des lipoïdes est altéré par des agents physiques ou chimiques. Le mécanisme de la cytolyse consiste en une liquéfaction des lipoïdes et en un gonflement ou une liquéfaction

consécutifs des protéines par absorption d'eau

Cela confirme 1 idée de Lœb, que la formation de la membrane est le résultat de la liquéfaction des lipoïdes. »

Nous pouvons accepter ceci avec une légère modification relative à la nature de l'émuision. Une émuision ne se compose pas seulement de deux substances ou phases, comme l'admet von Knaffl, mais encore d'une troisième substance, qui a pour effet de rendre l'émuision plus durable (^théorie de Lord Rayleigh) . Les gouttelettes de l'émuision sont entourées d'une mince couche de cette substance, qui abaisse la tension superficielle entre la gouttelette et la seconde phase de l'émuision. J'admets que ce n'est que cette substance stabilisante qui consiste en lipoïdes, spécialement en cholestérine. Les deux autres phases qui constituent l'émuision n'ont pas besoin d'être formées de lipoïdes. Pour fixer provisoirement les idées, nous pouvons admettre que ces deux phases sont faites, la première de protéine avec un peu d'eau, la seconde d eau avec un peu de protéine. L'existence de ces deux phases a été établie par Hardy. L'émuision à la sur-

face de Tœuf est formée, d'après cette conception, d'un système de gouttelettes de protéine pauvres en eau entourées d'une couche stabilisante de lipoïde (cholestérine ou lécithine) . Si l'œuf d'oursin est traité par un solvant des lipoïdes, tel que le benzène, la pellicule stabilisante de cholestérine est dissoute et la gouttelette de protéine peut absorber de l'eau. Si nous employons la saponine, la pellicule est détruite par précipitation de la cholestérine par la saponine. L'absorption d'eau conduit à un soulèvement de la couche superficielle qui entoure l'œuf ^

Nous allons ajouter quelques remarques relatives à la nature de cette pellicule superficielle, bien que cela ne concerne pas la question traitée ici. D'après Overton et Kœppe, la pellicule superficielle de la cellule est formée de lipoïdes, et d'après Kœppe, la cytolyse est déterminée par la dissolution ou la rupture de cette pellicule. Cette opinion n'est pas soutenable, puisque la pellicule superficielle qui se sépare sous forme de membrane de fécondation n'est pas formée de lipoïdes, mais de protéine; c'est ce qu'indique le fait que cette membrane est absolument insoluble dans tous les solvants des lipoïdes. Cette

I. Nous avons admis ici que la membrane de fécondation est préformée dans lœuf non fécondé et soulevée par suite de la cytolyse de la couche sous-jacente. Comme je l'ai fait remarquer dans mon livre Die chemische Entwickehingserregung des tierischen Eies, il est également possible que la membrane de fécondation soit une membrane de précipitation formée par la réaction d'un constituantde la couche corticale liquéfiée avec un constituant de l'eau de mer (Ca?). Il est sans importance pour le problème discuté dans ce chapitre d'adopter l'une ou l'autre conception.

SUR LA NATURE DE VEXCITATIOX FORMATRICE

membrane reste d'ailleurs parfaitement intacte quand l'œuf cytolysé n'est plus qu'une forme vide [ghost).

Puisque l'on peut provoquer par une agitation modérée ou par une simple pression la formation dune membrane de fécondation dans l'œuf d'étoile de mer, cette membrane paraît bien devoir être préformée dans l'œuf non fécondé, et, s'il en est ainsi, le processus de formation de membrane doit consister en une séparation de cette pellicule pré formée et du protoplasme sous-jacent par pénétration de l'eau de mer entre elle et le cytoplasme. Dans ce processus, cette pellicule superficielle doit se modifier, puisque le spermatozoïde peut pénétrer dans l'œuf avant, mais non après la formation de la membrane. Que l'empêchement à lentrée du spermatozoïde dans l'œuf après cette formation résulte simplement d'une modification dans la nature delà pellicule superficielle, on peut en trouver la preuve dans le fait que si nous déchirons mécaniquement cette membrane, un spermatozoïde peut pénétrer dans l'œuf. Il en résulte que la pellicule superficielle, même si elle est toute formée d'avance dans l'œuf non fécondé, a des qualités différentes ou une autre structure quand elle est en contact étroit avec le cytoplasme et quand elle en est séparée par une couche d'eau de mer.

Nous avons admis que la formation de la membrane est déterminée par l'action d'une lysine ou

d'un agent cytolytique sur la couclie superficielle de l'œuf, action grâce à laquelle la protéine de cette couche absorbe l'eau de mer et par suite se dissout. Ceci admis, il en résulte deux choses : d'abord qu'il doit être possible de montrer que la membrane de fécondation est perméable à l'eau de mer et aux cristalloïdes, mais imperméable aux colloïdes. On peut vérifier l'exactitude de cette supposition. Si à de l'eau de mer, contenant des œufs pourvus de leur membrane de fécondation, on ajoute une certaine quantité de blanc d'œuf ou de tannin dissous ou de sérum sano-nin, la membrane s'affaisse en se resserrant autour du cytoplasme. La raison en est que presque tout le liquide qui existe entre la membrane et le cytoplasme diffuse dans l'eau de mer environnante. Si l'on reporte les œufs dans l'eau de mer normale (sans protéine), ce liquide diffuse de nouveau dans l'espace compris entre la membrane et le cytoplasme et la membrane de fécondation reprend sa distance première au cytoplasme et son contour arrondi. La membrane est donc imperméable aux colloïdes dissous dans Teau de mer.

Lorsqu'on ajoute des sels à l'eau de mer ou qu'on dilue celle-ci en lui ajoutant de l'eau distillée, la tension et le diamètre de la membrane ne changent pas, ce qui prouve que la membrane est perméable aux sels, non aux colloïdes et que la séparation de la membrane de fécondation résulte d'un gonflement et d'une dissolution consécutive d'un colloïde. Ce colloïde dissous exerce une pression osmotique ou colloïdale et l'eau de mer doit

SUR LA NATURE DE L'EXCITATION FORMATRICE

diffuser de dehors en dedans de la membrane de fécondation de l'œuf jusqu'à ce que la tension de cette membrane fasse équilibre à la pression osmotique DU colloïdale du colloïde dissous. Ainsi s'explique aussi pourquoi la membrane de fécondation a généralement un contour sphérique.

Nous pouvons maintenant comprendre pourquoi il n'y a pas dans tous les cas de fécondation formation d'une membrane de fécondation distincte. Cela peut tenir à ce que le degré de gonflement du colloïde de la couche corticale varie sous diverses influences.

Nous sommes maintenant en possession d'un tableau assez complet de ce qui se passe dans l'œuf sous l'influence d'une « excitation formatrice », c'est-à-dire quand on provoque son développement. Au moyen d'une lysine ou de quelqu'autre agent cytolytique, on dissout ou on précipite une certaine substance de la couche corticale, qu'on peut présumer être un lipoïde ; la substance protéique de cette couche devient par suite capable d'absorber de l'eau et de se gonfler. On pensait auparavant que le spermatozoïde provoquait le développement de l'œuf en y introduisant un ferment ou enzyme qui mettait en marche le mécanisme du développement. On a également émis l'opinion que c'était à l'entrée du noyau du spermatozoïde ou d'un centrosome qu'il fallait rapporter le développement. Mais nous voyons qu'il suffit de provoquer la formation d'une mem-

brane artificielle dans l'œuf non fécondé d'oursin pour observer, au bout de deux ou trois heures, la formation d'astrosphères ou de fuseaux normaux. Cela écarte Topinion que la fusion des noyaux de Toeuf et du spermatozoïde est essentielle pour le développement de l'œuf \ La théorie fermentaire de l'activation par le spermatozoïde est également erronée. Si elle était exacte, la vitesse du développement devrait être accélérée, sinon doublée, si deux spermatozoïdes au lieu d'un pénétraient dans l'œuf, ou si l'on superposait dans le même œuf à la parthénogenèse artificielle la fécondation parle sperme. Mais il n'en est pas ainsi. En aucun cas, on n'observe de diminution du temps qui s'écoule entre deux périodes successives de la fécondation^.

La suite du développement est liée à la question de savoir comment la cytolyse de la couche corticale de l'œuf peut provoquer son développement. Je puis indiquer qu'il est possible que cette cytolyse facilite la diffusion dans l'œuf de l'oxygène ou des ions (basiques) OH ou d'autres substances nécessaires au développement.

Résumons les résultats que nous avons obtenus relativement à l'activation ou à l'excitation

I. La fusion des noyaux est d'ailleurs importante pour la transmission des caractères paternels.

3. Une autre raison est que la vitesse de segmentation est déterminée uniquement par l'œuf, quelle que soit la nature du spermatozoïde.

se H LA NATURE DE L'EXCITATION FORMATRICE

formatrice de l'œuf. Pour le développement normal, deux agents au moins sont nécessaires : le premier est la cytolyse de la mince couche corticale de l'œuf. Tout agent qui produit cette cytolyse (sans provoquer celle du reste de Tœuf) amène l'œuf à se développer. Le spermatozoïde aussi bien que le sang et les tissus contient une substance (lysine) qui ne produit la cytolyse que de la couche corticale. Les acides gras inférieurs, de l'acide formique à l'acide caproïque, ne produisent aussi que cette cytolyse. La plupart des agents cytolytiques, causant la cytolyse de l'œuf entier, ne peuvent être employés que si l'on soustrait les œufs à leur influence après la destruction de la couche corticale, mais avant que le reste de l'œuf ait subi leur action destructrice.

La cytolyse de la couche corticale amène souvent, mais pas toujours la formation d'une membrane de fécondation.

Toutes les substances c^^tolytiques étant des solvants deslipoïdes (ou détruisant ces substances) , il est probable, mais non démontré, que l'excitation formatrice dans Tactivation de l'œuf consiste enuneliquéfaction,ouen une précipitation, ou en une autre modification des lipoïdes de la couche corticale de l'œuf, résultant d'une imbibition ou d'une dissolution de la substance colloïdale de cette couche corticale. Si le cytoplasme a la structure d'une émulsion, il est possible que les lipoïdes forment Tenveloppe stabilisante des gouttelettes qui est, d'après Lord Rayleigh, nécessaire à la stabilité de Témulsion. .

La cytolyse de la couche corticale de l'œuf pro-

voque son développement, mais ce développement est souvent anormal et conduit prématurément à un arrêt. Pour arriver à produire un développement plus normal, il est souvent nécessaire d'employer un second agent dont le mode d'action n'est pas encore aussi facile à comprendre que celui de l'agent cytolytique, par exemple un traitement de courte durée par une solution h3^pertonique contenant de l'oxygène ou un arrêt du développement de l'œuf plus prolongé dans une eau de mer normale privée d'oxygène. Le spermatozoïde introduit dans l'œuf, en même temps que la lysine, une seconde substance qui agit à la façon de la solution hypertonique dans notre méthode de parthénogenèse artificielle.