CHAPITRE I

THÉORIE DE LOEB. — EXPOSÉ

1. But des recherches. — 2. Historique. Les premières expériences. Action des sels. Hypertonie. — 3. Découverte du traitement membranogène. — 4. La méthode actuelle. A) Première phase : le traitement membranogène. Cytolyse, agents qui la déterminent. B) Deuxième phase : le traitement hypertonique. — 5. La méthode hypertonique-alcaline. — 6. La parthénogénèse artificielle chez divers animaux. — 7. Conclusions générales relatives à la parthénogénèse et à la constitution du spermatozoïde. — 8. Conclusions générales sur la fécondation. — 9. La segmentation. — Synthèse de la substance nucléaire.

1. Nous avons déjà cité plus d’une fois le nom de Lœb dans notre exposé des différentes expériences de parthénogénèse. Son œuvre est en effet si considérable, si touffue, qu’on le trouve, dans ces recherches, à chaque pas et sous toutes les rubriques. Mais il n’en possède pas moins une

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théorie d’ensemble qui se présente comme l’expression définitive de sa pensée. C’est cette théorie que nous allons exposer maintenant.

L’intérêt principal des expériences de parthénogénèse artificielle consiste, d’après Lœb, en ce qu’elles peuvent jeter quelque lumière sur le phénomène de la fécondation. L’action double du spermatozoïde qui suscite le développement de l’œuf et transporte en même temps avec lui les caractères héréditaires paternels peut être due, pense-t-il, à deux substances différentes; mais l’analyse chimique du spermatozoïde n’est pas assez avancée pour qu’on puisse pénétrer plus avant dans son mode d’action. Les expériences de parthénogénêse artificielle fournissent un moyen détourné pour l’étudier : on remplace l’action du spermatozoïde par celle de certains agents physiques et chimiques, et de la similitude dans les résultats obtenus, on conclut à la similitude du mode d’action. Naturellement, seule l’action « activante » ^ du spermatozoïde peut être ainsi imitée, l’influence sur la transmission des caractères nous étant absolument inaccessible.

2. Les premières expériences de Lœb, celles qui furent le point de départ de ses recherches ultérieures, datent de 1892; il expérimenta à cette époque l’action sur les œufs fécondés de l’Oursin

1. Lœb se sert du mot « activation » au lieu «d’excitation », qui lui paraît indiquer insuffisamment la nature physicochimique des processus.

[VArbacia) de l’eau de mer, 'rendue hypertonique par addition de Na Cl : la déshydratation empêchait d’abord les œufs de se segmenter, puis, lorsqu’ils étaient reportés dans l’eau de mer ordinaire, elle provoquait leur division en plusieurs cellules à la fois. Les premières expériences sur des œufs non fécondés furent faites la même année que celles de Morgan (1899) et un peu plus tard que celles-ci. Mais tandis que Morgan, tout en faisant agir sur les œufs des solutions hypertoniques, considérait les segmentations obtenues comme de simples fragmentations anormales et ne songeait point qu’un développement pût en résulter, Lœb, averti par certaines expériences de physiologie qui lui avaient fait connaître l’action des différents sels, alla plus loin. Il pensa qu’en modifiant d’une certaine façon la constitution de l’eau de mer, on pouvait arriver à obtenir de véritables développements d’œufs vierges ; il supposa, en particulier, qu’il y avait dans l’eau de mer naturelle quelque substance qui empêche ce développement, même lorsque, comme cela arrive souvent chez VArbacia. les œufs commencent à se segmenter spontanément. Il entreprit donc une série d’expériences dans lesquelles la composition de l’eau de mer était modifiée de diverses façons. Se fondant sur l’action physiologique des acides, il essaya de les faire agir sur les œufs, mais ces expériences échouèrent (la raison en était, comme il le vit plus tard, que les acides employés étaient minéraux et non organiques). Les alcalis, de même, ne

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donnèrent que des résultats insignifiants, bien que sur les œufs fécondés ils aient montré une action stimulante, accélérant leur développement. Mais une troisième méthode réussit : c’était l’addition à l’eau de mer de MgC-1, accompagnée d’une augmentation de pression osmotique. Il arrivait ainsi à obtenir des développements allant même jusqu’au stade pluteus. La méthode à employer était trouvée, et à partir de ce moment (1900) une ère nouvelle s’ouvrit pour ces recherches.

Les expériences sur VArbacia furent suivies d’autres, portant sur deux autres espèces d’Oursins : le Slronqylocentrotus piirpuraliis et le

Strong. franciscanus] ces deux espèces habitent près des côtes de Californie, tandis que VArbacia est un Oursin de Woods Hole, sur l’Atlantique. Les résultats obtenus avec les Sfrongylocentrotus étaient beaucoup moins constants, mais dans les cas favorables les expériences réussissaient non seulement avec MgCl^, mais avec d’autres sels normalement contenus dans l’eau de mer, et aussi avec des substances telles que le sucre de canne et l’urée. Lœb reprit alors ses anciennes expériences sur VArbacia et constata que, là aussi, toutes ces substances se montraient actives et que, s’il n’avait pas réussi précédemment, c’est parce que ses premières solutions, mal préparées par un aide, n’étaient pas isotoniques, comme il l’avait cru, ou que, parmi ces solutions, celle de Mg Cl^ était légèrement alcaline, tandis que les autres ne l’étaient pas.

Il conclut de ces expériences que Vhypertonie seule y était en jeu et que les substances déterminant cette hypertonie n’intervenaient en rien par leur nature chimique.

Cette première conclusion se trouva cependant bientôt modifiée : Lœb constata que la nature des sels produisant l’hypertonie n’est pas tout à fait indifférente, que NaCl, par exemple, produit à la longue une action toxique et que cette action est contrecarrée par KCl et CaCl-; d’une façon générale, la solution serait d’autant plus favorable qu’elle se rapprocherait davantage de la constitution de l’eau de mer.

Cela apportait une première complication : à l’hypertonie venait se joindre la nature des sels. Une deuxième complication fut introduite par la considération de la plus ou moins grande alcalinité de l’eau. Déjà, dans ses expériences sur VArbacia, Lœb avait vu que l’action de l’hypertonie était d’autant plus forte que l’eau de mer était plus alcaline, c’est-à-dire que la concentration en ions OH y était plus forte, quoique cette alcalinité restât toujours très faible. Plus tard, en 1906, il arriva à. se convaincre que si les expériences sur VArbacia de Woods Hole donnaient des résultats plus constants que celles sur les Oursins de Californie, c’était parce que l’eau des côtes californiennes était insuffisammen.t alcaline. Ce rôle important de l’alcalinité lui apparut nettement dans des expériences oii les œufs étaient reportés, après l’action de la solution hypertonique, dans une eau de mer

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KTi\^\Q,\Q\\Q rigoureusement neutre : pour obtenir des développements, il fallait alcaliiiiser la solution, en y ajoutant une faible quantité de NaOH. De même, en alcalinisant l’eau de la côte californienne, ce qui la rapprochait de celle de Woods Hole, il obtenait des résultats beaucoup plus favorables.

A la suite de ces expériences, Lœb conclut que deux facteurs intervenaient pour provoquer le développement parthénogénétique : la pression osmotique et la concentration en ions OH (1907).

3. Dans les expériences que nous venons de relater, les solutions hypertoniques amenaient bien les œufs vierges à se développer, mais ce développement n’était point la reproduction exacte de ce qui se passe dans la fécondation normale. D’abord, l’œuf ne s’entourait pas d’une membrane de fécondation; de plus, les résultats étaient peu constants et les larves obtenues, au lieu de nager en pleine eau, rampaient au fond du vase. Lœb en conclut que ses expériences ne réalisaient qu’une partie de l’action du spermatozoïde, que les facteurs employés ne remplaçaient qu’un des agents qu’il contient, tandis qu’il en existe peut-être deux ou plusieurs. En cherchant quel pouvait être cet autre agent inconnu, il fut amené à essayer l’acétate d’éthyle, dont l’emploi lui avait été suggéré par certaines expériences sur l’action des éthers sur l’héliotropisme.

Il vit que, lorsque, après l’action de ce réactif, les œufs de Strongglocentrotus purpvratus étaient

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reportés dans l’ean de mer normale, ils s’entouraient d’une membrane et montraient même un commencement de segmentation. Ils mouraient cependant avant d’arriver au stade blastula, à moins d’avoir été traités au préalable pendant deux heures par une solution hypertonique; dans ce cas, ils se développaient en larves nageantes.

Beaucoup d’autres substances se sont montrées capables de produire les mêmes effets : les acides gras, dont l’activité augmente avec le nombre d’atomes de G, d’autres acides organiques et même certains acides minéraux, tels que CO-, les carbures d’hydrogène, puis des substances telles que le chloroforme, le benzol, le toluol, la créosote, dont il expérimenta l’action, en répétant les expériences faites plusieurs années auparavant par les frères Hertwig et par Herbst. Le fait que des substances si différentes avaient la même action l’amena à penser qu’elles agissaient non pas directement par leurs propriétés chimiques, mais uniquement par leur aptitude à former la membrane, qui serait ainsi la cause déterminante du résultat.

4. Un pas en avant dans l’organisation de l’expérience fut fait en intervertissant l’ordre primitivement suivi : pour se rapprocher davantage de ce qui se passe dans la fécondation naturelle, Loeb employa le traitement membranogène d’abord, le traitement hypertonique ensuite, et c’est ainsi que se trouva constituée sa méthode délinitive. Voici le détail de celte méthode :

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A) — Première phase. Traitement memhranogène. — Les œufs sont placés, par une température d’environ 15°, pendant un temps variant de 1 minute 30 à 3 minutes dans une solution composée de 50°“° d’eau de mer additionnée de 2,8°“° d’une n

solution — d’acide butyrique (acide gras auquel

Lœb a recours de préférence); ils sont ensuite reportés dans l’eau de mer dans laquelle ils séjournent de 15 à 20 minutes ; on les place alors dans une solution hypertonique composée de 50°“° d’eau de mer et de 8°“° d’une solution de NaCl à 2 i/g n, solution dans laquelle ils restent de 15 à 60 minutes.

A la suite de ce traitement, le développement ultérieur se passe dans l’eau de mer ordinaire. Pendant toute la durée du traitement, une aération suffisante doit être assurée aux œufs.

Quels sont les phénomènes intimes qui se passent dans les œufs lors de ces divers traitements et quel est le mode d’action des agents employés?

La formation de la membrane constitue un premier acte dont l’importance est capitale pour tout le développement subséquent. C’est là un phénomène non pas chimique, mais purement physique, qu’on peut se représenter de la façon suivante : l’œuf vierge est entouré d’une mince enveloppe, une sorte de lamelle; sous cette lamelle, le cytoplasma de l’œuf est formé par des substances albuminoïdes à l’état d’émulsion, composées de particules plus solides en suspension dans un milieu relativement liquide. Lorsque la membrane se

forme, soit à la suite de la fécondation, soit à la suite d’un traitement approprié, cela tient à ce que la stabilité de cette émulsion a été rompue : il y a eu imbibition des substances albuminoïdes par Teau environnante, gonflement et liquéfaction des particules qui étaient auparavant à l’état solide. Ce gonflement n’est pas une simple hypothèse ; lorsqu’on ralentit le processus par un abaissement de température, on peut voir sous le microscope la surface du cytoplasma se hérisser de vésicules qui deviennent de plus en plus grosses et confluent entre elles, soulevant en même temps la lamelle qui entourait l’œuf. Cette lamelle devient en même temps plus épaisse et plus imperméable pour les spermatozoïdes. Quelle est la modification qui s’elfectue dans le cytoplasma pour permettre l’imbibition par l’eau? (fig. 22). L’auteur déclare que sur ce point on ne peut formuler que des hypothèses et il incline vers celle d’après laquelle les réactifs membranogènes produiraient une liquéfaction de substances grasses faisant partie de la surface de l’œuf L

1. Lœb cite, comme venant à l’appui de cette manière de voir, les recherches de v. KnafQ-Lenz qui suppose que le cytoplasma sous-jacent à la lamelle périphérique de l’œuf est formé de globules de substances albuminoïdes, entourés d’une couche protectrice de lipoïdes. Quand on fait agir sur l’œuf une substance qui dissout les lipoïdes, la couche protectrice serait enlevée et les globules albuminoïdes se gonfleraient et se liquéfieraient en s’imbibant d’eau; c’est ainsi que s’expliquerait l’action membranogène des substances qui sont des solvants de lipoïdes, telles que l’éther, le chloroforme, l’alcool, etc. (voir pour l’explication de la notion de lipoïdes p. 228).

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