LA FECONDATION SEXUELLE

nonce, sans cependant les mettre en état de féconder les ovules d'oursin plus souvent ou plus vite que dans Teau de mer normale. — J'ai fait la réflexion que, pour que la fécondation se produise, il faut, non seulement que le spermatozoïde arrive au contact de Tovule, mais encore que leurs tensions superficielles leur permettent de se fondre en un seul protoplasma. Peut-être Talcali modifie-t-il la tension superficielle du spermatozoïde de l'étoile de mer dans un sens tel qu'il puisse s'unir à la substance de l'ovule.

Ces observations prennent plus d'intérêt lorsqu'on constate que c'est dans Peau de mer, — par conséquent, en solution neutre, — que les spermatozoïdes d'étoile de mer (ou d'oursin) fécondent le plus rapidement les ovules de leur propre espèce. Ce fait montre que leur degré normal de mobilité est pleinement suffisant pour la fécondation. — Mais ce qui est tout à fait surprenant, c'est que le degré d'alcalinité qui favorise le plus la fécondation des ovules d'oursin par les spermatozoïdes d'étoile de mer, rend diflîcile ou même impossible la fécondation des ovules d'oursin par les spermatozoïdes de leur propre espèce. Il y a d'ailleurs, dans ce cas, une diminution de la mobilité des spermatozoïdes d'oursin.

Le développement des œufs d'oursin fécondés par des spermatozoïdes d'étoile de mer manifeste, à partir du second jour, un certain ralentissement. Mais plus frappante encore est la forte mortalité des embryons hybrides ainsi obtenus. Cette mortalité n'est pas très grande au premier jour ; mais, à partir du second, on dirait que les cultures sont empoisonnées. Les blastulas qui se forment ont une apparence normale et nagent d'une façon normale. 11 en est de même des gastrulas ; mais un petit nombre seulement des individus dépassent ce stade. Très rares sont les larves qui vont jusqu'à la formation du squelette (stade pluteus). — La cause de cette mortalité n'est pas dans l'action d'un milieu chimique anormal sur les embryons. Car les résultats sont les mêmes si on remet les œufs.

immédiatement après leur fécondation, dans deTeau de mer normale, et, d'autre part, un séjour prolongé dans l'eau de mer alcaline n'empêche pas les œufs d'oursin fécondés avec des spermatozoïdes de la même espèce de se développer avec une très faible mortalité. — Nous sommes plutôt amenés à admettre que le spermatozoïde d'étoile de mer introduit dans l'ovule d'oursin un complexe matériel ou des facteurs quelconques qui lui sont mortels au cours de son développement. Ce serait là un fait analogue à la destruction des globules rouges d'une espèce par le sang d'une autre espèce.

Des expériences entreprises en vue de féconder, inversement, des ovules d'étoile de mer par des spermatozoïdes d'oursin, n'ont donné, jusqu'ici, que des résultats négatifs ou sujets à discussion (1).

Je me suis donné beaucoup de peine, mais jusqu'ici sans succès, pour obtenir la fécondation des ovules d'oursin par des spermatozoïdes de Mollusques, d'Annélides, de Poissons, ou inversement. Je n'oserais pas conclure pour cela à l'impossibilité d'une fécondation de ce genre ; il ne s'agit peut-être que de trouver d'autres procédés que ceux que j'ai employés. Je puis dire, cependant, que j'ai essayé inutilement d'un très grand nombre de procédés diflférents (2) .

Revenons maintenant à la question que nous avions posée : l'action du spermatozoïde sur l'ovule est-elle spécifique ? Nous pouvons répondre que, dans une certaine mesure, elle n'est pas spécifique, — puisqu'on peut obtenir des croisements, non seulement entre espèces voisines,

(1) E. Godlewski a réussi, par la môme méthode, à féconder des ovules d'oursin par des spermatozoïdes de Crinoïdes. Il a établi le l'ait important que les deux noyaux, dans cette fécondation, s'unissent bien réellement [GoiWewskï^ Archiv fiir Entwickelungsmechanik).[I^. de /'^., 1906.]

(2) Tout récemment, le docteur Kupelwieser a réussi, dans mon laboratoire, à féconder l'ovule d'oursin par des spermatozoïdes de Mollusques (Mytilus). [y. de VA., 1906.]

mais entre des espèces aussi éloignées que la grenouille et la salamandre, l'oursin et Tétoile de mer.

On admet généralement que le pollen d'une plante her* maphrodite ne peut pas féconder les cellules femelles du même individu. Castle a observé le même fait, bien qu'à un degré moindre, chez une Ascidie hermaphrodite, Ciona inteslinalis (1). Les ovules d'un individu de cette espèce ne peuvent être fécondés, en général, que par les spermatozoïdes d'un autre individu. Mais cette sorte d'immunité comporte des exceptions. Dans beaucoup de cas, Castle a réussi à féconder 5, 10 ou même 50 p. 100 des ovules d'un individu avec les spermatozoïdes du même individu. — Morgan a confirmé les observations de Castle et a trouvé, en outre, que, si on met les ovules et les spermatozoïdes pendant 10 minutes dans de l'eau de mer contenant environ 2 p. 100 d'éther, le nombre des œufs fécondés augmente souvent (mais non dans tous les cas) (2). Il s'agit peut-être, ici encore, de modifications de la tension superficielle.

DE LA fécondation.

En tout temps, il y a eu de nombreux auteurs qui se sont crus en état de fournir une « explication » de l'action fécondante ou développante du spermatozoïde, si courte que fût leur connaissance des faits. Une de ces « explications » consistait à affirmer que le spermatozoïde communique à l'ovule une espèce particulière de mouvement, sans qu'on put dire de quelle espèce de mouvement l'ovule a besoin pour se développer. D'autres comparaient l'ovule à une

(1) Castle, The Heredity of Sex^ Bull. Mus. Comp. Zoology, vol. XL,

(2) T. H. Morgan, Journ, of. Exper. Zoology, vol. I, p. 135, 1904.

montre qui ne marche que lorsqu'elle a été montée, mais sans nous dire comment le spermatozoïde peut la monter. D'autres disaient que le spermatozoïde « excite » l'ovule à se développer, mais ne montraient pas en quoi pouvait consister cette excitation. Nous n'allongerons pas davantage cette énumération, car il est clair qu'aucune de ces explications purement verbales ne peut suppléer à l'analyse expérimentale des faits.

Il m'a semblé que la méthode la plus sûre, pour arriver à une conception expérimentale de l'action fécondante du spermatozoïde, consistait à rechercher si certains agents physiques ou chimiques ne 1^ reproduiraient pas dans se» traits essentiels. — Déjà, en 1886, Tichomiroff avait montré que les œufs non fécondés de ver à soie {Bombyx mori) peuvent être amenés à se développer si on les frotte légèrement avec un pinceau ou qu'on les plonge pendant peu de temps dans de l'acide sulfurique concentré. Mais l'importance de ce résultat parut moins grande, lorsque Siebold et Nussbaum (1) eurent montré qu'un petit nombre d'œufs de cette espèce peut se développer parthénogénétiquement sans aucune intervention de ce genre. — Dewitz, d'autre part, avait annoncé que le sublimé détermine la segmentation des œufs de grenouille. Mais Roux prouva, plus tard, que Dewitz s'était laissé tromper par une apparence qui résulte de la coagulation de la surface des œufs sous l'action du sublimé.

Pour savoir si l'action fécondante du spermatozoïde peut être reproduite par des moyens physiques ou chimiques, il fallait travailler sur des œufs qui, dans les conditions naturelles, ne se développent pas parthénogénétiquement.

Richard Hertwig a observé que, si on fait passer des œufs d'oursin, non fécondés, dans une solution à 0,1 p. 100 de sulfate de strychnine, et qu'ensuite on les reporte dans l'eau de mer, les œufs présentent des figures karyokiné-

(1) Nussbaum, Arch, /". mikrosk, AnaL, vol. LUI, p. 444, 1899.

PARTHENOGENESE ARTIFICIELLE 80l

tiques et quelques-uns d'entre eux se segmentent (1). Il s'est demandé, à ce sujet, si d'autres procédés ne permettraient pas d'arriver aux mêmes résultats. Mead a observé que les œufs de Ghaetopterus (Annélide marine) qui, normalement, n'expulsent leurs globules polaires qu'après avoir été fécondés, peuvent être amenés à les expulser sans qu'il y ait eu de fécondation, si on ajoute un peu de KCl à l'eau de mer (2). NaCl n'a pas le même effet.

Morgan, pendant ce temps, avait repris mes expériences sur l'action de l'eau de mer hypertonique sur les œufs d'oursin fécondés ; — après la publication du travail de Hertwig, il appliqua la même méthode aux œufs d'oursin non fécondés. Si on transporte des œufs d'oursin non fécondés dans de l'eau de mer dont la concentration a été élevée par addition d'un sel, puis dans de l'eau de mer normale, il apparaît dans ces œufs des figures de karyokinèse (3), et des segmentations peuvent se produire (4). Mais Morgan faisait ressortir expressément que ces segmentations n'aboutissaient jamais à la formation d'un embryon ; le résultat le plus favorable était, d'après lui, la production d'une masse de petites cellules qui bientôt dégénéraient.

En partant de mon hypothèse générale sur le rôle des combinaisons formées par les ions des différents sels et les substances albuminoïdes, j'avais été amené à penser qu'on devrait réussir à provoquer, par l'actioa de certains ions, un développement normal d'œufs non fécondés. Mes expériences ne confirmèrent pas cette supposition dans toute son étendue ; pourtant je trouvai, au cours de ces expériences (5), qu'il est possible d'obtenir des larves normales avec des œufs non fécondés d'un oursin [Arbacia) chez

(1) R. Hertwig, Sitzungsber. der Gesellsch, f. Morph. u. Physiologie in Munchen, 1895. — Festschrift fur Gegenbauer, vol, II, p. 23, 1896.

(2) Mead, Lectures deliveredal Woods £fo/e. Boston, Ginn and C% 1898.

(3) T. H. Morgan, Arch. f. Entwickelungsmech., vol. III, p. 339, 1896

(4) T. H. Morgan, Arch, /*. Entwickelungsmech., vol. VIII, p. 448, 1899. (6) LcEB, Am. Journal of Physiologyy vol. lïl, p. 135, 1899; p. 434,

1900; vol. IV, p. 178,1900— Science, vol, II, p. 612, avril 1900.

302 »E h\ FÉCONDATION

lequel je n'ai constaté aucune parthénogenèse dans les conditions naturelles, ni à Naplea, ni dans l'Amérique du Nord. Pour obtenir ce développement, il suffit délaisser les œufs non fécondés d'Arbacia pendant 2 heures environ dans de Teau de mer dont la conoentration a été élevée de 40 ou de 50 p. 100, On peut ajouter, pour augmenter la concentration, des subfttançQS très différentes : des chlorures de sodium, de potassium, de magnésium, de l'urée, du sucre; il faut noter, cependant, que beancqup de ces substances endommagent les œufs, tout en leur permettant do se développer, A cet égard, la plus inoffeneive est NaCl.

Quand les œufs non féoondéa viennent d'être mis dans l'eau de mer hypertonique, ih perdent de l'eau et se con^ tractent ; quand on vient de les remettre dans l'eau de mer normale, ils reprennent de l'eau. Lequel de ces deu^c phénomènes — perte d'eau dans le milieu hypertonique, reprise d'eau dana le milieu normal, — devons-nous considérer comme la condition essentielle du développement ? L'expérience montre que lepremier> seul, egt essentiel, -^ Si raugmentation de la concentration de Teau de mer n'e&t pas supérieure à 40 p. 100, --^ sfi, par exemple, noup mettons les œufs non fécondés dans une aqlution de 93 centinïfttres cubes d'eau de mer -f- 7 centimètres cubes NaCl 2 1/2 N quelques œufs se développent et donnent des larves qui nagent, sans qu'on ait besoin de les retirer de Peau de mer hypertonique. -^ Ces expériences avaient été faites tout d'abord avec des œufs d'Arbacia ; je les ai répétées, récemment, avec des œufs de Strongyhc^nlrofu^, Si on laisse les œufs non fécondés de cet oursin daps un mélange de 100 centimètres cubes d'eau de mer -|- 5 centimètres cubes NaCl 2 1/2 N, au bout de 6 heures environ, ils commencent à se segmenter, et, au bout d un jour ou deux, on voit apparaître des larves qui nagent. Ces larves, d'ailleurs, ne se développent pas jusqu'au stade gastrula : elles sont arrêtées, probablement, par la concentration trop élevée de la solution. -^ Quoiqu'il en soit, noup voyons,

dan» ce» expériences^ lo développement se produire à la suite de la perte d'eau, sans reprise d'eau compensatrice. — D'autre part, je n'ai jamais réussi à obtenir la moindre trace de segmentation ou de développement en traitant les œufs non fécondés par l'eau de mer diluée ou par l'eau distillée.

11 était difficile, cependant, de tirer de ces premières expériences une conclusion relative à l'action fécondante du spermatozoïde. En effet, le développement obtenu par cette méthode diffère à plusieurs égards du développement normaU Quand un spermatozoïde pénètre dans un ovule d'oursin, ce dernier forme, tout d'abord, une membrane caractéristique : il apparaît, immédiatement au-dessous de la surface de Tovule, de petites vésicules, qui se réunissent rapidement, séparant du reste de l'œuf une lamelle superficielle. On a l'impression que la formation de cette membrane résulte de la sécrétion, ou, du moins, de l'expulsion d'une certaine quantité de liquide. Elle n'a pas lieu chef, les œufs non fécondés qu'on traite par Teau de mer hypertonique. — En second lieu, le développement des œufs parthénogénétiques est beaucoup plus lent que celui des œul's fécondés. — En troisième lieu, les larves qui pro»viennent d'œufs fécondés nagent à la surfncè de Teau ; les larves obtenues par l'eau de mer hypertonique nagent au fond du vase.

Enfin, la différence est énorme, quant à la proportion des œufs qui se développent réellement, -— du moins chez le Strongylocentrotus de la côte californienne. Tandis que presque tous les œufs fécondés se développent, les œufs non fécondés de la même femelle, traités par Teau de mer hypertonique, ne se développent que dans une proportion qui ne dépasse pas 20 p. 100 et qui, souvent, n'est pas même de 1 p. 100. Avec Arbcncia, les résultats avaient été beaucoup plus favorables, — Mais les nombres obtenus avec Strongylocentrotus me persuadèrent que 1^ méthode

que j'employais n'était encore qu'une imitation très imparfaite du processus de fécondation. En conséquence, j'essayai d'améliorer cette méthode et j'obtins, par de nouvelles expériences, des résultats inespérés.

Si on met les œufs de Strongylocentrotus dans une solution composée de 50 centimètres cubes d'eau de mer, 3 centimètres cubes d'acide formique, acétique, ou d'un

N autre acide de la série grasse —, on n'observe pas

de modification dans les œufs, tant qu'ils restent dans cette solution. Mais si on les retire rapidement, — c'està-dire après une demi-minute ou une minute, — et qu'on les reporte dans de l'eau de mer normale, tous les œufs forment des membranes, qui ressemblent complètement à celles des œufs fécondés. Les acides butyrique, valérianique, caproïque, donnent de meilleures membranes que les premiers acides de la série. Si le séjour des œufs dans la solution acide a été trop ou trop peu prolongé, ils ne forment pas de membranes quand on les remet dans l'eau de mer (1).

Mais les œufs chez lesquels on a provoqué artificiellement la formation de cette membrane ne se développent pas pour cela. Au bout d'une heure ou deux, il se forme des astrosphêres ; il semblerait que le noyau se divise ; mais cette division n'aboutit pas. Environ 5 heures après le traitement par l'acide, les œufs commencent à se décomposer en petites gouttelettes, et, en moins de 24 heures, ils sont détruits .

Mais si, 5 ou 10 minutes après la formation de la membrane, on transporte les œufs dans de l'eau de mer hypertonique (100 c. c. d'eau de mer -|-- 15 c. c. NaGl 2 1/2 N) et qu'on les y laisse de 20 à 45 minutes (à une température de 18®), on voit se segmenter tous ou presque tous

(1) LoEB, Universlty of California PablicalLons, Physiology^ yo\, II, p. 83, 89 et 113, 1905.

TARTHÉNOGÉNÈSE ARTIFICIELLE 305

les œufs, et un certain nombre d'entre eux se développent rapidement en larves complètement normales, nageant à la surface de Peau. Ces larves normales proviennent, semble-t-il, des œufs dont la segmentation se fait normalement en 2, 4, 8 cellules, et ainsi de suite; d'autres œufs, au contraire, ont une segmentation irrégulière ou anormale. 11 semble qu'un séjour un peu trop prolongé dans l'eau de mer hypertonique puisse être la cause de ces segmentations anormales ; on comprend que le choix du moment favorable, pour en retirer les œufs, soit, en somme, une question de minutes.

Les œufs traités, d'abord, par l'eau de mer hypertonique et, ensuite, par Tacide gras, ne se développent pas. Ils se comportent comme s'ils avaient été traités par Tacide seul et se détruisent au bout de quelques heures. On peut, cependant, obtenir des développements en renversant ainsi l'ordre des opérations ; mais il faut, alors, laisser les œufs de une heure et demie à deux heures dans l'eau de mer hypertonique. Si, en les traitant ensuite par l'acide, on obtient la formation d'une membrane, le développement se produit comme si l'action de l'eau de mer hypertonique avait suivi celle de l'acide.

Nous possédons donc une méthode par laquelle nous pouvons reproduire, dans tous leurs traits essentiels, les processus qui résultent de la pénétration du spermatozoïde dans l'ovule. Nous avons maintenant à nous demander quelles sont celles des conditions de ces expériences qui déterminent les résultats. Tout d'abord, l'acide gras n'agitil qu'en tant qu'il provoque la formation d'une membrane ? ou produit-il encore d'autres modifications nécessaires au développement ?

Il semble que la formation de la membrane soit le seul phénomène important. Car on peut obtenir des développements en se servant de corps non acides, mais qui provoquent, comme les acides, la formation d'une membrane. O. et R. Hertwig ont trouvé les premiers que les œufs

LOEB 20

306 1>1'^ l'A FÉCONDATION

d'oursin formaient des membranes dans de Teau de mer où l'on a versé du chloroforme (1). Herbst a sigaalé plus tard, cpmme produisant le même effet : le benzol, le toluol, l'essence de girofle, la créosote (2). Afin de fl«ivpir si ce ne serait pas là un effet commun à tous les carbures d'hydix)gène, j'ai essayé l'action de Tamylène. L'addition de 1 centimètre cube d'amylène à 50 centimètres cubes d'eau de raier provoque immédiatement la formation d'une membrane.

On remarquera une différence entre le cas des corps de ce groupe et celui des acides gras. Sous Taetioadu beneal, les œufs forment leur membrane dans la solution de benzol elle-même ; tandis qu'avec les acides gras, le même effet ne se produit qu'après que les œufs oat été retirés de la solution acide. Ce fait amène à supposer que dans la solution acide^ les anions ou les molécules non dissociées tendent à provoquer la formation d'une membrane, mais que leur action est arrêtée par celle des ioas hydrogène. Ce qui confirme cette supposition, c'est que, si on ajoute à la solution de benzol un acide gras (ou nn autre acide), la formation de la membrane ne se produit pas dans cette solution.

Le benzol, l'amylène, provoquent très vite la cytolyae des œufs si on ne les reparte pas, aussitôt la membrane formée, dans de l'eau de mer normale. Mais, si on a sotR d'observer cette précaution, et si easuite on les sosumet pendant 20 à Aô minutes à l'action <le l'eau de mer hyper* tonique (^100 ce. deau de mer-f- 15 ce. NaCl 2 i/2 N), ils se dévelop]>ent aussi bien que si on s'était servi d«es acides gras.

Ces r^3sultats prouvent que la oonudition décisive e«t bien la formation de la membrane — et non pas «me mdre Hieâioa de Tacide. — D'ailleurs, si on retire une série d'œufs trop

(1) O. et R. Hertwig, Uniersuchungen zur Morphologie and Phyatologie cler Zelle. Ileft 5, léna, 1887.

(2) llEiiBST, Biologisches Zentraîblalt, vol. XIII, p. 14, 1893. — Mitteilungen aus d, ZeoL Siaiion zu Neapel^ vol. XVJ, p. 445, 1904.

PARTHENOGENESE ARTIFICIELLE 307

tôt de la solution acide, ceux-là seuls qui ont eu le temps de former une membrane se développent après le traitement ultérieur par Teau de mer hypertonique.

De tous ces faits se dégage Tidée que la formation de la membrane, qui, normalement, suit l'entrée du spermatozoïde dans Tovule, est une condition importante du développement, et non un phénomène accessoire. Je crois, d'ailleurs, que le phénomène vraiment important n'est pas le détach^m^ent de la membrane elle-même, mais le phénomène interne de sécrétion ou d'expulsion qui le détermine. La membrane elle-même peut ne pas apparaître, si l'expulsion de liquide se produit trop lentement: c'est le cas, par exemple, des œufs d'Arbacia quand ils ont attendu plus de deux jours avant d'être fécondés.

Avaat d'aller plus loin, je voudrais répondre ici à quelques objections. — G'Crtaias auteurs affirment que n'importe qu'elle « excitation » provoque le développement des œufs d'oursin. C'est là une assertion inexacte, qui repose sur un certain nombre de confusions. Par exemple, Morgan s'autorise, pour l'émettre, de ce que le sucre et Purée, dans mes expériences, provoquent le développement, comme les sels. Mais Morgan oublie que sucre, urée et sels n'ont la même action qu'autant qu'ils élèvent dans la même proportion la concentration de l'eau de mer : ce ne sont pas leurs propriétés chimiques, c'est seulement leur pression osmotique (jui intervient dans l'expérience. La description que nous venons de faire des méthodes de la parthénogenèse artificielle a dû montrer qu'il s'agit là d'actions très compliquées et très précisées, que le mot d' « excitation » ne saurait désigner d'une façon claire. — D'autres auteurs, tels que Ariola et Yiguier, prétendent que les œufs d'oursin sont naturellement parthénogénétiques. Ariola l'affirme pour les oursins de Naples. Mais le témoignage de toute une série d'observateurs tels que Driesch, Herbst, Lyon, contredit son affirmation, et je crois, d'après les dessins

d'Ariola, qu il a pris des larves parasites, qui se trouvaient . par hasard dans ses cultures, pour d«s larves d'oursin. Viguier affirme la même chose pour les oursins d'Alger. Personne n'ayant contrôlé ses indications sur place, je ne puis naturellement me prononcer. J'aurais plus de confiance dans les indications de cet auteur si toutes les précautions nécessaires étaient prises dans ses expériences et si sa manière de traiter la question était un peu moins personnelle et un peu plus objective. Il n'y a d'ailleurs rien d'impossible à ce que certaines conditions physico-chimiques, de nature à permettre la parthénogenèse naturelle, soient réalisées à Alger et non dans les stations d'Amérique ou d'Europe.

Comme nous l'avçns exposé au commencement de cette leçon, les spermatozoïdes de l'étoile de mer peuvent féconder les ovules de l'oursin. Il semble donc que certaines substances (contenues dans ces spermatozoïdes) puissent féconder également les ovules d'étoile de mer et les ovules d'oursin. On est amené par là à se demander si les procédés de la parthénogenèse artificielle peuvent s'appliquer aux ovules d'étoile de mer. J'ai fait, récemment, des expériences à ce sujet sur une Asterina de la baie de Monterey (1). J'ai trouvé que chez l'œuf de cette Asterina comme chez celui du Strongylocentrotus, le benzol et l'amylène d'une part, les acides butyrique, caproïque, etc., d'autre part, provoquent la formation d'une membrane ; ici encore, le benzol agit pendant que l'œuf se trouve dans l'eau de mer additionnée de benzol, tandis que les acides gras ne déterminent la formation d'une membrane qu'après que l'œuf a été reporté de l'eau de mer acidulée dans l'eau de mer normale. Les concentrations nécessaires pourobtenir cette action ne sont pas tout à fait les mômes que pour Tœuf d'oursin : il faut

(1) LoEB, University of California Publications y Physiology, vol. II, p. 147, 1905.

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PARTÉNOGÉNÈSE ARTIFICIELLE 309

ajouter à 50 centimètres cubes d'eau de mer, 50 centimètres

. N cubes d'acide acétique ou butyrique tt^ et y laisser les

œufs d*Asterina environ 1 minute et demie pour qu'ils forment une membrane quand on les remet dans Teau de mer normale.

Mais tandis que, chez Tœuf d'oursin, la formation de la membrane doit être suivie ou précédée d un traitement par Teau de mer hypertonique^ pour qu'il y ait développement, — chez l'œuf d'étoile de mer, la formation de la membrane suffit à mettre en train le développement. On peut dire, avec une exactitude suffisante, que l'œuf d'étoile de mer se comporte naturellement comme l'œuf d'oursin après un séjour dans l'eau de mer hypertonique. On observe, en effet, qu'un petit nombre des œufs d'étoile de mer se développent sans qu'on ait usé d'aucun procédé spécial ; mais la proportion de ces œufs est très faible, et rappelle celle des œufs de Strongylocentrotus qui se développent après traitement par l'eau de mer hypertonique seule. En outre, le développement de ces œufs naturellement parthénogénétiques est plus lent que celui des œufs fécondés, et les larves qu'ils produisent ne sont pas tout à iait normales. — Neilson et moi, nous avons trouvé qu'on peut augmenter le nombre des larves naturellement parthénogénétiques d'Asterias en traitant les œufs, pendant 10 minutes ou plus, par de l'eau de mer acidulée (1). De son côté, Delage a découvert que le traitement des œufs d'Asterias par de l'eau de mer saturée de CO2 produit un nombre extrêmement élevé de larves parthénogénétiques (2). Je crois qu'il ne s'agit, ici encore, que d'une action de Tacide, quoique ce ne soit pas l'avis de Delage.

En formant d'abord une membrane par l'action de l'acide butyrique ou du benzol, on obtient un développe-

(1) LOEB et Neilson, Pflugers Archiu, vol. LXXXVII, p. 504, 1901.

(2) Delage, Arch. Zool. expér., vol. X, p. 2J3.

geis^sBBsaanHH

dfO I>E LA FÉCONDATION

ment presque aussi rapide que celui, des œufs fécondés, et des larves d'aspect normal.

Récemment, Ijcfèvre a constaté que les œufs non fécondés d'un ver, Thalassema mellita, après un séjour de quelques minutes dans de l'eau de mer acidulée, forment une membrane et se développent quand on les a replacés dans Teau de mer normale. On peut obtenir ainsi le développement de 50 p. 100 des œufs. Les larves semblent aussi vigoureuses que celles qui proviennent d'œufs fécondés (1).

Tous les faits de ce genre, encore trop rares, que nous connaissons, semblent montrer que les larves dont le développement a été précédé de la formation d'une membrane sont plus normales que les autres. — Ainsi j'avais trouvé, dès 1900, que les œufs non fécondés de Chœtopterus (Annélide) peuvent donner des larves si on les laisse pendant un certain temps dans de l'eau de mer à laquelle on a ajouté une petite quantité de KCl, suivant une proportion déterminée (2). Mais la vitalité de ces larves est beaucoup plus faible que celle des larves issues d'œufs fécondés. J'avais déjà remarqué que les œufs de Châetopterus développés par KCl peuvent atteindre l'état de larves trochophores et nager sans s'être segmentés. F. Lillie a confirmé cette observation et a étudié le fait au point de vue histologique (3).

Mais, même quand la segmentation se fait normalement, les larves obtenues par l'eau de mer hypertonique seule ne sont pas si vivaces que celles dont le développement a été précédé de la formation d'une membrane. C'est ce qu'on constate encore chez Ophelia, une Annélide de Monterey, étudiée par BuUot. Les œufs, traités par l'eau 3e mer hypertonique, se segmentent régulièrement, mais plus len-

(1) Lefèvre, Science, 1905, p. 379.

(2) LoF.B, Am. Journal of PhysioL, vol. IV, p. 423, 1901.

(3) Lillie, Arch. f. Eniwickelungsmech., vol. XVIIÏ, p. 161, 1904.

BSB»raSSSiCT3B

tement que les œufs fécondés ; les larves ne vivent pas plus de deux jours (1), alors que les larves provenant d'œufs fécondés, et placées dans les mêmes conditions, vivent beaucoup plus longtemps.

Kostanecki a trouvé que les œufs fécondés de Maclra (Mollusques) peuvent être amenés à se segmenter par le traitement par Teau de mer bypertonique (2). J'ai obtenu, par le même procédé, des larves de différents mollusques : Luitia gigantea, Acmaea^ mais ces larves ne vivent pas longtemps (3). Récemment, j'ai essayé d'appliquer aux Mollusques la méthode du traitement successif par Tacide et par l'eau de mer bypertonique, et j'ai obtenu des résultats un peu meilleurs, mais sans pouvoir déterminer la formation d'une membrane ni conserver les larves en vie.

Bataillon a obtenu, par le même procédé, des segmentations d'ovules non fécondés de Grenouille et de Petromyzon (Poissons), mais sans pouvoir dépasser le stade morula (4).

Si nous nous demandons maintenant en quoi consiste essentiellement la fécondation, je crois que nous devons, pour le comprendre, nous reporter aux processus de la division cellulaire. Nous avons vu que la division se produit lorsque la masse de la substance chromatique du noyau a cessé d'être dans un rapport convenable avec celle du protoplasma (ou des substances de réserve qu'il contient). Chez les organismes en voie de croissance, l'incorporation d'une partie des substances alimentaires a pour conséquence de faire varier constamment la valeur de ce rapport. On peut admettre que, chez l'ovule, il existe

(1) BuLLOT, Arch. f. Enlwickelungsmech., vol. XVIII, p. 161, 1904.

(2) KosTANECKi, Ballet. Acad. Sciences, Gracovie, 1902.

(3) LoED, Univ. of California Publications, Physiotngy, vol. I, p. 7, 1903.

(4) Bataillon, Arch. f. Enlwiokelungsmech., vol. XVIU, 1904.

une disproportion initiale entre le protoplasma et le noyau, mais que cependant la division ne se produit que lorsque l'action du spermatozoïde a mis en train ou accéléré la synthèse de la chromatine aux dépens du protoplasma.

Cette manière de voir est justifiée par des observations que j'ai faites sur les œufs des étoiles de mer [Asterias et Asierina). Comme nous l'avons déjà indiqué, l'oxygène de l'air est absolument nécessaire pour la segmentation des œufs des Echinodermes et peut-être pour celle de tous les œufs. D'autre part, j'avais constaté, il y a trois ans, et j'ai encore vérifié récemment que l'oxygène a une action toxique sur l'œuf d'étoile de mer mûr et qui ne se développe pas — en ce sens que cet œuf, exposé à l'action de Toxygène, meurt en quelques heures (1). Placés dans ces conditions, les œufs changent de couleur : ils deviennent de couleur sombre ou noirs. — On pourrait supposer que nous prenons Teffet pour la cause et dire qu'en réalité, ces œufs ne se développent pas, parce qu'ils sont dans un état pathologique, dont témoigne leur changement de couleur. Mais on peut montrer que cette dernière hypothèse est fausse. — Supposons, en effet, qu'on partage les ovules d'une femelle d'Asterina ou d' Asterias en trois parts» dont la première est fécondée à l'aide de spermatozoïdes, la deuxième soumise aux procédés de la parthénogenèse artificielle, et la troisième laissée à elle-même. Au bout de 24 heures, les œufs du premier lot sont tous vivants et développés ; ceux du second lot le sont aussi, au moins en partie, ceux du troisième lot sont, tous ou presque tous, de couleur sombre et morts. La fécondation, naturelle ou artificielle, sauve la vie de ces œufs. — J'ai montré que cette mort rapide des œufs qui ne se développent pas n'a lieu qu'en présence d'oxygène libre.

Il semble résulter de là que l'oxygène, qui est nécessaire

(1) LoEB, Pflugers Archiu, vol. XCIII, p. 59, 1902. — Univ. of Calif. Public, Physiol., vol. II, p. 147, 1903.

aux œufs qui se développent — probablement pour la synthèse de la chromatine — détermine la production de substances toxiques chez les œufs qui ne se développent pas .

En d'autres termes, les phénomènes chimiques qui s'accomplissent dans Tœuf, notamment sous l'action de Poxygène, ne sont pas les mêmes suivant qu'il y a eu ou non la fécondation, artificielle ou naturelle.

En conséquence, nous sommes portés à envisager l'action chimique du spermatozoïde sur l'ovule, et en particulier la mise en train de la synthèse de la chromatine comme constituant la partie essentielle du phénomène de la fécondation. Je pense que les processus de la division cellulaire : formation d'astrosphères, division du noyau, etc., ne sont que des conséquences secondaires de ces processus chimiques ; peut-être résultent-ils simplement de ce que la croissance des chromosomes est limitée, de sorte qu'à un moment donné les mêmes processus chimiques, au lieu d'aboutir à une croissance ultérieure des chromosomes, doivent produire d'autres effets.

Dans ces conditions, on pouvait songer à admettre que le spermatozoïde introduit dans Tœuf un catîilysateur positif pour la synthèse de la chromatine, une sorte de ferment. J'ai fait toute une série d'expériences pour obtenir le développement d'œufs d'oursin non fécondés à l'aide de différents ferments, — mais cela sans aucun résultat. Winkler a signalé qu'il avait obtenu des commencements de segmentation en faisant agir sur des œufs d'oursin, non fécondés, des extraits de spermatozoïdes (1). Mais je crois que le résultat obtenu par Winkler était dû, en réalité, à une plus grande alcalinité ou à une concentration plus élevée de l'eau de mer ; Tune et l'autre conditions pouvaient être réalisées dans ses expériences. — Gies a cherché, plus tard, à Woods Hole, à retirer des spermatozoïdes

(1) Winkler, Nac.hrichten der Gesellsch. d. Wissensch. zu Gôttingen, p. 187, 1900.

aie E>E LA FÉCONDATION

(l'oursin nu extrait capable d'amener à se développer les œufs non fécondés de cette forme. Les résultats furent entièrement négatifs, et il ne put confirmer les observations de Winkler (1). — Gremer a essayé de même, à Taide de la presse de Btïchner, d'extraire des spermatozoïdes des poissons une substance pouvant amener le développement des œufs non fécondés de la même espèce, mais sans succès.

De ce côté, donc, aucun fait n'est venu confirmer l'existence d'un catalysateur positif dans le spermatozoïde. D'autres expériences n'ont pas donné des résultats plus favorables à cette hypothèse. — J'ai trouvé, il y a trois ans, qu'en mettant les œufs non fécondés d'oursin dans de Teau de mer stérilisée et en les préservant contre les microbes, on peut les maintenir en vie pendant une semaine ou plus sans qu'il y ait jamais, pendant ce temps, de développement spontané ou même de segmentation. — L'élévation de la température, qui accélère énormément le développement des œufs fécondés, n'amène pas à se développer les œufs non fécondés. Il se peut, cependant, que, sur ce dernier point, la durée de mes expériences n'ait pas été suffisante.

J'ai fait récemment une troisième série d'expériences pour voir si l'action fécondante du spermatozoïde et des méthodes de la parthénogenèse artificielle n'est pas due à l'introduction d'un catalysateur positif dans l'ovule. J'ai réfléchi que s'il en était ainsi, la superposition de deux méthodes de fécondation devrait accélérer le développement. J'ai donc employé, sur des œufs d'oursin, la fécondation par les spermatozoïdes, Tancienne et la nouvelle méthode de la parthénogenèse en les combinant de toutes les façons possibles. En aucun cas, le développement n'a été accéléré, et le plus souvent il a été ralenti.

Il n'y a donc jusqu'ici aucun fait qui appuie l'hypothèse

(1) GiES, Àm. Journal of Physiol., vol. VI, p. 53. 1901.

PARTHÉNOGENÈSE ARTIFICIELLE 3fl6

d'un catalysateur positif. Toutefois, si nous tenons à Tidée que le spermatozoïde accélère certains processus chimiques de Povule, — tels que la synthèse de la chromatine, — il y a encore une autre hypothèse qui peut préciser cette idée: c'est qu'il existe dans l'œuf non fécondé un catalysateur négatif, que le spermatozoïde élimine ou rend inactif. Nous pourrions comprendre ainsi comment il se fait que le processus de sécrétion qui détermine la formation de la membrane ait tant d'importance pour le développement. Avec cette seconde hypothèse s'accorderaient toutes les observations que nous venons de mentionner et qui s'opposent à la première (1).

Nous pouvons indiquer en peu de mots comment le fait de la parthénogenèse naturelle nous paraît pouvoir elro interprété d'après notre conception de la parthénogenèse naturelle et de la fécondation. Nous avons déjà dit que les œufs du ver à soie, ceux de l'étoile de mer peuvent se

(1) Dans mes premières expériences sur la parthénogenèse artificielle, je partais de l'idée que les phénomènes de la fécondation consistent essentiellement dans certains changements d'état des colloïdes de l'œuf; et j'étais porté à interpréter dans ce sens les effets de la pression osmotique et ceux des sels. Mais il faut tenir compte de ce que ces phénomènes, tels que la formation des astrosphères, la dissolution de la membrane nucléaire, ne se produisent pas immédiatement après les interventions de la parthénogenèse artificielle : ils n'ont lieu qu'un certain temps, souvent plusieurs heures après que les œufs ont été reportés dans l'eau de mer normale. Je crois, comme je l'ai déjà dit, que l'action fécondante du spermatozoïde ou des milieux chimiques consiste dans la mise en train d'un processus chimique déterminé, et que ce sont des conditions secondaires, telles que la limite de croissance de chromosomes, qui déterminent la formation des astrosphères et la division du noyau et de la cellule. On s'explique ainsi que les phénomènes de division cellulaire aient un cours aussi régulier dans la parthénogenèse artificielle que dans le développement normal: il suffit pour cela de régler convenablement les concentrations et la durée d'action des diverses substances. Toutes les fois qu'on obtient des segmentations anormales, on peut être sûr qu'elles résultent d'une adaptation imparfaite des conditions de l'expérience.

r sans fécondation, dans les conditions natiim est de même des œufs des picerons, au moins lusieurs générations successives. Une partie des ibeilles se développent aussi parthénogénétiqueonnent des mâles. Nous admettons que dans ces processus chimiques qui déterminent la synthèse tance chromatique se produisent spontanément, — ovule contienne ou produise lui-même le catalysaif qui, dans la plupart dos cas, lui serait apporté rmatozoïde ; soit qu'il ne contienne pas le catalégatif qui, dans les œufs non parthénogénétiqucs, éliminé ou rendu inactif par un spermatozoïde ou as procédés physico-chimiques, pour que le dévet se produise.

rie de recherches nouvelles m'a permis de voir lération des processus d'oxydation est un facteur ie la mise en train du développement (1).

dix ans, j'avais constaté que l'œuf d'oursin fépeut se segmenter et se développer que si l'eau de ient de l'oxygène emprunté à l'atmosphère. — nt, j'ai vérifié cette observation et j'ai constaté, [ju'il suffit d'ajouter à 50 centimètres cubes d'eau

centimètre cube d'une solution de cyanure de p. 100 pour empêcher complètement la divieion

et de la cellule. Nous sommes donc amenés à que les synthèses par lesquelles la substance [ue du noyau se constitue aux dépens des éléments lasma sont fonction, chez Tœuf fécondé, de certains

d'oxydation, et que ces processus d'oxydation érés par la pénétration du spermatozoïde. (Peutermatozoïde provoque t-il l'élimination, par une jécrétion, d'une substance qui arrête ces procèsdation.)

Biochemische Zeilschrift, vol. I, p. 183, 1906. — Oniversity 2 Publications, vol. III, p. 33 et suiv.

PARTHENOGENESE ARTIFICIELLE 317

Si cette idée est juste, Faction développante de Teau de mer hypertonique sur l'ovule d'oursin non fécondé doit aussi consister en une accélération de ces processus d'oxydation. — Nous avons dit plus haut que, si on prend les ovules non fécondés d'une femelle de Strongylocentrotus et qu'on les soumette pendant 2 ou 3 heures à l'action de l'eau de mer hypertonique (50 ce. d'eau de mer + 16 c. c» NaCl 2 1/2 normal), une partie de ces ovules se développent. J*ai trouvé que ce résultat ne peut être obtenu qu'autant que Teau de mer contient de Toxygène libre. Si on chasse tout l'oxygène de l'eau de mer hypertonique, en y faisant passer assez longtemps un courant d'hydrogène soigneusement purifié, on a beau y laisser séjourner les œufs aussi longtemps qu'on le veut, pas un d'eux ne se développe quand on les reporte dans l'eau de mer normale. Mais si on expose à l'air, pendant une heure ou deux, cette solution hypertonique privée d'oxygène avec les œufs qu'elle contient, ceux-ci se développent quand on les remet dans l'eau de mer normale. Ces expériences montrent bien le rôle des phénomènes d'oxydation dans l'action développante de l'eau de mer hypertonique.

Demandons-nous maintenant quel est le rôle de la membrane qu'on forme en soumettant les œufs à l'action d'un acide gras. — Gomme nous l'avons dit plus haut, ce traitement par l'acide gras, s'il n'est pas suivi d'un séjour de 30 à 50 minutes dans l'eau de mer hypertonique, détermine la mort rapide de l'œuf. Ordinairement, il se produit une division du noyau, et même, si la température est très basse (au-dessous de 10°), une ou plusieurs divisions cellulaires, mais bientôt suivies d'une destruction. J'ai trouvé qu'on peut éviter ou retarder beaucoup cette destruction et cette mort rapide de Tœuf traité par l'acide en le mettant dans de l'eau de mer qui ne contienne pas d'oxygène ou qui contienne une trace de cyanure de K. Ces faits amènent à penser que la formation artificielle de la membrane suffit pour provoquer, dans l'œuf, l'accélération des processus

d'oxydation qui est la condition de la synthèse de la chromatine et du développement, — mais que ces processus aboutissent, dans la circonstance, à la production de substances toxiques qui déterminent la destruction de Tœuf d'autant plus rite que la température est plus élevée. (Si la température est assez basse, Toeuf peut subir uae série de segmentations avant de mourir.) Ces substances toxiques semblent être des produits d'oxydation, puisque le manque d'oxygène empêche la destruction de Tœuf.

En d'autres termes, la formation artificielle de la i^embrane par l'acide provoque l'accélération des oxydations qui est nécessaire pour le développement ; mais, s'il n'y a pas de traitement ultérieur, ces oxydations prennent des directions fausses et aboutissent à la mort de l'œuf. Si au contraire, on traite ensuite les œufs par l'eau de mer hypertonique, pendant 30 à 50 minute», les oxydations sont orientées dans les voies normales et l'œuf peut se développer noiNnaalement. Il faut signaler qu'ici encore, l'eau de mer hypertonique, pour produire cet effet, doit contenir de l'oxygène libre.

Enfin, connaissons-nous des faits qui nous permettent de penser que la formation de membrane qui résulte de la pénétration du spermatozoïde ait la même signification que celle qui résulte de l'action des acides? — L'hiver dernier, le D"" Kupelwieser a découvert, dans mon laboratoire, qu'en chauffant jusqu'à 80*^ ou 100® des spermatoM)ïde» d'Echinodermes ou même de Mollusques, on peut en obtenir un extrait qui provoque la formation d'une membrane ciiez les ovules d'oursin. Ces œufs se comportent, à tous égards, comme ceux chez lesquels la formation de la membrane a été provoquée par un acide gras. Au bout de 2 ou 3 heures, ils forment une figure de karyokinèse et subissent ensuite une destruction qui, à la température du laboratoire, est rapidement complète.

Mais si, après avoir obtenu la formation delà membrane par cet extrait de spermatozoïde, on traite ensuite tes

œufs par Teau de mer faypertonique, pendant 30 à 50 minutes, ils se développent.

Ces fails éveillent Tidée que l'action développante du spermatozoïde pourrait bien n'être pas simple, et comprendre en réalité deux processus différents :

1® La formation de la membrane (ou le processus interne qui la détermine). Ce premier processus suffit pour déterminer l'accélération des oxydations et par suite le développement ;

2** L'orientation des processus d'oxydation dans des voies normales : second résultat qui est peut-être obtenu par l'action d'une autre substance, apportée par le spermatozoïde dans l'ovule (1).]

(1) [Addition de r auteur à la traduction française, 1906.]

DIXIEME LEÇON DE rHËRËDITË

l. — La détermination du type spécifique dans