QUELQUES RESULTATS NOUVEAUX SUR LA REGENERATION

Nous pouvons maintenant clore ce chapitre de caractère surtout négatif. Il nous semble néanmoins désirable d'ajouter quelques mots au sujet des dernières découvertes sur la régénération morphologique

(1) A ce propos, noits signalons que, dans beaucoup de cas, le protoplasma des diverses parties du germe a été trouvé plus capable de régulation dans les états jeunes où il est fluide que dans les états Agés où il est plus consistant.

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chez l'adulte. On a vu que \\'eismann avait inventé son concept de « plasma de réserve » pour expliquer le peu qu'il savait sur les « restitutions » ; il connaissait seulement la régénération proprement dite chez les animaux et la t'ormalion de bourgeons adventifs chez les végétaux. Ces deux phénomènes ont ceci de commun qu'ils ont toujours leur origine en des points spécifiquement localisés du corps. Chaque fois qu'ils se produisent, une certaine région bien détinie de l'organisme est chargée du remplacement des pai-ties perdues. L'hypothèse de Weismann était, au moins au point de vue logique, parfaitement appropriée à l'explication de semblables cas. Mais à présent, et nous aurons l'occasion d'y revenir, nous connaissons des formes de restitution extrêmement étendue dans lesquelles le phénomène de régénération n'est lié à aucune partie spécifique du corps et dans lesquelles l'ensemble de la fonction de restitution morphologique doit être attribué à chacune des parties du corps qui doit se réparer ; chacune de ces parties à un rôle individuel dans le process'us de la restitution qui donne lieu à une re-différenciation f Umdifferenzierung), et ce rôle varie avec la position relative dans chaque cas. Nous reviendrons sur ces faits et nous nous rendrons compte ([ue la théorie de Weismann relative à la régénération ne peut être plus exacte que sa théorie du développement proprement dit.

Nous allons maintenant essayer de [\i\rcv les grandes lignes d'une Ihéoric analijiifinc de la mor- /)/zo<7e/2ése, c'est-à-dire de constituer, avec les connaissances sur la forme organiq\ie (|uc nous avons ac(|uises

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par l'expérience et l'analyse logique, une sorte de système dans lequel chaque partie sera, ou au moins tentera d'être, en sa place propre. Notre travail analytique nous donnera de nombreuses occasions de mentionner des faits importants de physiologie générale concernant la morphogénèse. Cette dernière, cependant, sera toujours le centre de notre analyse. Comme je traite mon sujet en zoologiste, la morphogénèse animale sera particulièrement envisagée dans ce qui va suivre.

2. THÉORIE ANALYTIQUE DE LA MORPHOGÉNÈSE i) ^) DISTRIBUTION DES PUISSANCES MORPHOGÉNÉTIQUES

Valeur prospective ei puissance prospeclive

Wilhelm Roux ne manqua pas de constater que les questions touchant la localisation et Tépoque d'apparition de toutes les différenciations morphogénétiques devaient être résolues avant qu'aucun prohlème de causalité proprement dite put être abordé. C'est à ce point de vue qu'il entreprit ses expériences fondamentales.

C'est seulement dans l'expression, que nous différons de Houx en intitulant notre chapitre : Analyse de la distribution des puissances morphogénétiques. Les conclusions seront d'ailleurs assez différentes de celles que Roux attendait de cette étude.

Débutons en établissant deux concepts fondamentaux. Supposons que nous ayons un embryon déterminé, dans un état défini de développement, soit un»^ blastula, soit une gastrula, soit une larvr (juelconque ; étudions alors un élément déterminé, d'un organe élémentaire donné, par rajiporl à ce (pii sera effecti-

(1) Comparer mon Anah/lischc Théorie der onjanischen Enlwickelung, Leipzig, 18ÎU et mes revues dans Ergebnisse der Analoinie und Enlivickelungsgeschichle, vol. VIII, XI el XIV, 1899-1 OO.'!. Une courle revue est donnée dans Ert/ehnisse der Physiologie, voL V, \9()i\. La l)ibliou:rapliie complète se trouvera dans ces revues.

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vement produit par cet élément dans le cours effectit du développement, que celui-ci soit ou non troublé. Il s'agit, en d'autres termes, de la destinée réelle de notre élément. J'ai proposé d'appeler cette destinée réelle de chaque partie embryonnaire sa valeur prospective (prospective Bedeutung) . Formulons maintenant la question fondamentale qui fera l'objet du premier chapitre de notre théorie analytique du développement : la valeur prospective de chaque élément, à chacun des stades de la morphogénèse, est-elle constante, autrement dit, est-elle invariable ? ' ou bien est-elle variable, et peut-elle se modifier avec les différentes circonstances ?

Introduisons maintenant un second concept : celui de la puissance prospective (prospective Potenz) de chacun des éléments embryonnaires.

L'expression puissance morphogénétique prospective désigne la destinée possible de chacun de ces éléments. A l'aide de ce nouveau concept, nous pouvons formuler notre question comme suit : la puissance prospective de chaque partie embryonnaire est-elle entièrement manifestée par sa valeur prospective réalisée dans un cas déterminé ? Autrement dit, est-elle identique à cette valeur prospective ? ou, au contraire, la puissance prospective d'un élément contient-elle plus que sa valeur prospective ne l'indique dans un cas déterminé ?

Nous savons déjà, à la suite de notre exposé historique, que c'est cette dernière alternative qui est vraie, en d'autres termes -que, au moins dans beaucoup de cas, la destinée réelle d'une partie ne saurait être identique à sa destinée possible ; la puissance

jf

MOnPHOf^KNKSE EXPERIMENTALE 65

des quatre premiers hlastomères de 1 œut" de 1 oursin, par exemple, a une étendue beaucoup plus vasle que celle que leur développement normal met en évidence. 11 y a plus de possibilités morphogénétiques dans chaque partie d'un embryon qu'il n'est réalisé actuellement dans un cas morphogénétique donné.

Comme le cas morphogénétique le plus important est celui que nous appelons le cas « normal », nous pouvons transformer notre formule de manière à y faire allusion : il y a plus de possibilités morphogénétiques dans chaque partie embryonnaire, que n'en peut j'évéler l'observation du développement normal. Ainsi, nous avons justifié l'application de l'expérience analytique à la morphogénèse.

Gomme nos expériences préliminaires sur YEntwickelungsmechanik ont montré que la puissance prospective des parties embryonnaires peut, au moins dans certains cas, dépasser leur valeur prospective, qu'elle peut en être différente, le concept de la puissance prospective s'affirme dès le début de nos études comme le centre de nos préoccupations analytiques, laissant celui di; la valrur prospective au second rang seulement. Oue chaque partie embryonnaire possède en fait une certaine valeur pi'ospective, une (lesliiH'ti bien ({«'IcriiiintM', ihuis chaque ras particiiliei" <l«' ronlogénif. cA\\ rsl «'vident.

Mais, ((ue la valeui* prospective des éléimMits puisse se modifier, qu'il y ait <lans chacun de ces éléments une capacit»' morphogénéti(|ue plus vasle ([ue l'actuelle, en d'auli^'s t«M-me> (|iir \c concept <1«' valeur prospectivi» n'ait pas seulement un sens logique mais encon^ un iiil«''ièt de fait, tout cela n'est

pas seulement la simple expression de données essentielles, mais contient aussi tous les vrais problèmes de la physiologie de la forme.

Si, en chaque point du germe, il peut se former quelque chose d'autre que ce qui se forme réellement dans chaque cas, pourquoi précisément se produit-il dans chaque cas ce qui se produit et rien d'autre ? C'est là le problème essentiel de notre science.

En conséquence, nous pouvons définir brièvement notre premier problème comme étant la question de la distribution des puissances prospectives morphogénétiques dans le germe. Ce problème général en renferme un grand nombre d'autres. Jusqu'à quel stade existe-t-il une distribution homogène des puissances dans tous les éléments du germe ? Et quand, à un certain stade, une distribution homogène a cessé d'exister, quelles sont alors les relations entre les parties de puissance différente ? Comment, d'autre part, se comporte une puissance plus spécialisée, en regard de la puissance générale primitive ?

Je sais bien que toutes ces questions peuvent sembler un peu formelles et pour ainsi dire académiques. Nous nous attacherons à leur donner une signification plus concrète.

Les puissances des blastomères

Revenons à nos expériences sur l'œuf de l'oursin. Nous savons que chacun des deux premiers blastomères, chacun des quatre premiers, ou l'ensemble de trois des quatre premiers peuvent constituer un organisme complet. xNous pouvons ajouter que la blastula

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nageuse formée de mille cellules environ peut constituer un organisme complet aux dépens de chacune de ses moitiés quand on la sectionne par un plan quelconque passant par l'axe polaire ou s'en rapprochant plus ou moins (1).

Nous pouvons résumer ce résultat par ces mots : chacune des cellules de la blastula de l'Échinus a la même puissance prospective ; leur valeur prospective est extrêmement loin d'être constante.

Mais nous pouvons ajouter quelque chose de plus : la destinée actuelle de chacune des cellules de la blastula, dans chaque cas spécial de développement expérimentalement provoqué, dépend de la position de cette cellule dans le tout, si ce tout est défini par rapport à un système fixe de coordonnées : plus simplement, nous dirons que « la valeur prospective d'une cellule quelconque d'une blastula est fonction de sa position dans le tout ».

Cette proposition demande quelques mots d'explication. Le mol « fonction » est employé ici dans son sens mathématique le plus général pour exprimer simplement que la valeur prospective ou destinée réelle d'une cellule se modifiera si sa position dans le tout devient difTérente (2).

^1) Si le plan de section passe près de Téqnatour du germe, deux larves complotes peuvent également se former, mais dans la majorité des ras ne dépassent pas la l>lastula. Los particularités de l'organisation spécili<iue du protoplasuia entrent en jeu ici. Voyez aussi p. 05, note 1.

(2) Une modification dans la position des celhdcs est efiVctuée par chaque variation de la direction de section, ce cpii est purement une qtiestion de chance.

Les puissances des organes élémentaires en général

Avant de nous adresser à d'autres germes, je pense qu'il convient de décrire une expérience qui a porté sur un stade plus avancé de notre oursin. Cette expérience nous amènera naturellement à quelques nouveaux concepts forts utiles.

Soit une gastrula d'oursin. Si on sectionne en deux cette gastrula quand elle est complètement formée, ou mieux encore, si on sectionne ainsi une gastrula d'étoile de mer, soit suivant son axe, soit à angle droit, on obtiendra des organismes complets de taille réduite développés aux dépens de chacune des deux parties. L'ectoderme, et aussi l'endoderme se développent suivant le processus habituel, les proportions de toutes les parties de l'embryon sont les mêmes que dans le cas normal, l'ensemble est seulement plus petit. Nous arrivons ainsi à cette importante conclusion que, dans l'endoderme et l'ectoderme de la blastula de l'Echinus ou de l'étoile de mer, les puissances prospectives de chacun des éléments sont les mêmes ; dans l'ectoderme comme dans l'endoderme la valeur prospective de chaque cellule est « fonction de sa position » (f.g. 9).

Une autre expérience a été faite avec notre gastrula. Si on sépare par une section équatoriale la moitié supérieure de la larve de sa moitié inférieure, au moment même où le matériel du futur endoderme est le plus nettement différencié dans le blastoderme, quoiqu'il ne soit [pas encore développé en tube,

TiG. y. HloUe de mer (Asieriaîj).

a\ C,iyMm\a normale: on peut la ^eelionner soit P'". *"' i;';"'

passant par Taxe principal, soit |kii- nn pl.ui p.'rp.Mulirula.M ..

cet axe. a-. /i//)/Vïnr/na, larve normale. . ,, . , i .t.. \. u .•.■..,,,

6'. Gastrula réduite, mais entière, result.u.l -l.- 1 HTel de la leiru-

lation sur une moitié de la blastula. . ,, , , ,.. a „.,,..,... ..i b\ Bipinnaria réduite, mais entière, rrsultant .lu deNeloppou. ni

de 6'.

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alors, la partie qui porte rébauche de l'endoderme formera seule une larve complète, tandis que l'autre subira sa morphogénèse très régulièrement mais ne formera que des organes ectodermiques. Une autre série d'expériences, qui ne peut être étudiée en détail ici, a montré que l'endoderme isolé est lui aussi capable de former les organes qui en dérivent normalement.

Nous pouvons résumer les deux résultats précédents en disant : bien que les puissances prospectives de l'ectoderme et celles de l'endoderme soient également réparties dans leurs cellules respectives, l'ectoderme et l'endoderme possèdent cependant, si on les compare l'un à l'autre, des puissances différentes. Les mêmes relations se présentent dans tous les organes élémentaires : ils sont tous « équipotentiels » en euxmêmes, mais ils sont, comparés les uns aux autres, de puissance différente.

Puissances explicites et implicites — Puissances primaires et secondaires

Nous avons établi que la puissance prospective de l'endoderme et celle de l'ectoderme sont différentes, et qu'en général les puissances prospectives de tous les organes élémentaires sont différentes, aussi bien les unes par rapport aux autres, que relativement au blastoderme dont ces organes sont issus. Mais la différence potentielle de l'endoderme par rapport à l'ectoderme n'est pas de fà même espèce que sa différence potentielle par rapport au blastoderme. La puissance de l'endoderme et celle de l'ectoderme sont

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toutes deux spécialisées d'une manière typique; comparativement au blastoderme, on doit les considérer, non seulement comme spécialisées, mais aussi comme « réduites » : la puissance du blastoderme embrasse le tout organique, celle des feuillets germinatifs seulement une partie du tout. Cette espèce de restriction devient de plus en plus nette à mesure que le cours de l'embryogénie s'avance : dans les « organes élémentaires ultimes », il n"y a plus de puissance prospective.

Quelques expressions nouvelles nous permettront de formuler plus correctement ce qui se passe. Par rapport à la morpliogénèse qui provient immédiatement du blastoderme, la puissance du blastoderme est naturellement limitée comme le sont les puissances des feuillets germinatifs. Nous pouvons appeler explicite cette sorte de puissance immédiate. Par rapport à leur puissance explicite, il n'y a que des différences entre les puissances prospectives des organes élémentaires. Mais, par rapport à la puissance implicite^ c'est-à-dire par rapport à leur puissance en tant qu'elle embrasse les capacités morphogénétiques de tout ce qui dérive d'eux, les organes élémenlaires ne montrent pas seulement des dilTérences, mais encore de vraies restrictions mor[)liogéniques comparativemcnl i\ la puissance du blastoderme, el ces restrictions atteignent un degré d';uit;int plus élevé que le progrès de l'ontogénie est plus avancé. On m'objectera peut-être que ce que nous avons avancé sur les restrictions potentielles dans l'ontogénie n'est j)as tout à fait exact et on nous rejjioebera d avoir négligé la régénération, le bourgeonnement adventif.

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etc. Cette critique est exacte dans une certaine mesure, je n'en disconviendrai pas ; mais elle me fournit justement l'occasion d'introduire un concept nouveau. Jusqu'ici, nous n'avons envisagé que les puissances primaires, c'est-à-dire celles qui se trouvent à la base de l'embryologie proprement dite et non celles qui servent à réparer les troubles de l'organisation. Il est vrai que, dans une certaine mesure, nous avons troublé le développement de notre œuf d'oursin et cela dans le but de l'étudier. Mieux même, cette étude aurait été impossible sans cela. Toutefois, jamais aucune puissance du type qu'on peut appeler secondaire ou restitutif n'a été mise en jeu par suite de nos opérations ; en effet, nous n'avons rien vu se produire qui soit en dehors des règles normales de l'organogénèse. Il est vrai qu'il s'est produit une sorte de régulation ; mais celle-ci dépendait seulement des facteurs de l'ontogénie proprement dite.

Nous étudierons plus complètement et à un point de vue plus général ce phénomène très important de la (( régulation primaire » en contraste avec la « régulation secondaire ». Pour l'instant, il suffira de dire que, quand nous parlons de la restriction de la puissance implicite dans la constitution de la forme, nous envisageons seulement les puissances primaires qui comportent elles-mêmes un certain caractère régulatif.

Importance morphogénétique de la maturation

Envisageons maintenant des faits concrets. Nous essayerons d'abord, à la lumière des connaissances

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acquises sur les puissances du blastoderme et des feuillets germinatifs de lÉchinus, d'interpréter certains résultats plus compliqués que nous a donnés l'étude expérimentale de quelques autres formes animales. Nous avons vu que beaucoup d'animaux s'écartent notablement du type embryonnaire représenté par rÉcliinus (1), type caractérisé par une distribution égale des puissances dans tous les blastomères. Nous savons que, non seulement dans les cas où une régulation de la structure intime du protoplasma fait défaut, il se produit un développement partiel des cellules isolées, mais aussi que, dans certains cas, des cellules de segmentation déterminées sont destinées à la formation d'organes parfaitement déterminés, ce qui exclut tout pouvoir de régulation. Considérons d'abord le dernier cas dont les œufs des Mollusques nous fourniront un l)on exemple. Ici. les puissances ne sont pas également distribuées. Les cellules de segmentation de ce germe constituent, au point de vue de leur potentialité morpliogénique, une sorte de véritable mosaïque. Cette différence entre le germe des Ecbinodermes et celui des Mollusques est-elle irréductible ? S il en était ainsi, il existerait de très extraordinaires dissemblances entre les germes des dilTérents animaux, au moins en ce qui concerne le degré de spécialisation de leurs ci^llules

(1) Le lecteur se rappellera ((iie le germe de l'oursin luimême n'est pas complètement équipolentiel le long de son axe principal, mais qu'il est équipolentiel, au sens le plus précis (lu mot, autour de cet axe. I/d'ut de certaines méduses semble être é(piipotentieI tlans tous les sens, même au statle de segmentation.

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de segmentation. Ou bien, si nous attribuons les différences entre les blastomères à l'organisation de l'œuf fécondé prêt à se segmenter, il y aurait des différences dans l'organisation morphogénétique du protoplasma de l'œuf. Certains œufs seraient, plus que d'autres, particulièrement spécialisés dès le début de la morphogénèse.

Dans les premières années de mes études sur V Eniwickelangsmechanik j'ai fait remarquer qu'on ne doit jamais oublier que l'œuf est lui-même le résultat d'une organogénèse. C'est pourquoi, si l'œuf présente dès le début de la segmentation ou pendant ce processus une véritable mosaïque de spécifications, c'est qu'il y eut^ peut-être, un stade antérieur où une telle spécialisation de la structure morphogénétique n'existait pas encore. Deux auteurs américains partagent le mérite d'avoir démontré cette hypothèse. Conklin a montré il y a plusieurs années que certaines migrations intracellulaires et certains réarrangements de matériaux se produisent pendant les premiers stades de l'ovogénèse. Mais c'est à E.-B. Wilson que la science est redevable d'une étude définitive de l'ensemble du sujet. Les recherches de Wilson, poursuivies non seulement par la méthode descriptive (1) mais aussi par l'expérimentation analytique, l'amenèrent à cette très importante décou-

(1) C'est avec beaucoup de précaution qu'on doit attribuer des pouvoirs morphogénétiques spécifiques à des matériaux différenciés par leur coloration ou leur structure qu'on })eut observer dans l'œuf. Ces matériaux peuvent parfois avoir un rôle propre. Dans d'autres cas, ce rôle propre n'existe pas. Seule l'expérience peut décider (Voyez Lyon. Arch. Entw. Mech., 23, 1907).

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verte que les œufs de plusieurs formes (Némertes, Mollusques), dont le protoplasnia manifeste après la maturation un degré plus ou moins accentué de spéciflcité en mosaïque, sont au contraire complètement dép'ourvus de spécificité dans la distribution de leurs puissances avant la maturation. Il y a bien chez les Mollusques un certain degré de spécification du plasma avant la maturation, mais qui n'a rien de comparable avec la spécification qui se manifeste après la maturation ; et, dans les œufs des Némertes, il n'y a aucune spécification avant la maturation.

La maturation doit donc être considérée comme une partie de l'ontogénie elle-même. Ce n'est pas avec la fécondation que la marphogénèse commence, car il y a une sorte d'ontogénie qui lui est antérieure.

Telle est la conclusion des recherches de ^^'ilson. Comparée aux résultats généraux fournis par létude des puissances de la blastula et de la gastrula de l'Echinus, elle réduit ce qui semblait être des différences de degré ou même de nature, dans la spécificité du protoplasma de Tceuf, à de simples différences dans lépofjue où commence la morphoc/ênèse. Ce qui se passe dans quelques œufs, ceux de TEchinus, j)ar exemple, au moment de la formation définitive des feuillets germinatifs et i[ui aboutit à la spécialisation et à la restriction de leurs puissances prospectives, peut se produire beaucoup plus tôt dans d'autres (l'ufs. Mais, dans c/ifKjiic espèce d'irnf. il existe un slixde primitif dans lequel tontes les parties du proto plasma sont identirfiies sous le ra)»port de leurs puissances, et dans le(|uel il n'y a ni dilVérences, ni restrictions potentielles, d'aucune sorte.

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Nouvelles remarques sur la structure intime du protoplasma

Quand un blastomère isolé développe seulement une moitié ou un quart d'embryon, nous savons que la cause doit en être recherchée dans l'impossibilité d'une régulation de la structure intime polaire-bilatérale du protoplasma. Gomme cette incapacité de régulation repose probablement sur des circonstances physiques assez simples, nous pouvons admettre que la distribution uniforme des puissances n'est pas absente mais simplemement masquée. Sous ce rapport, il existe une difTérence logique d'importance fondamentale entre les cas de développement « partiel », ou mieux « fragmentaire », des blastomères isolés dans lesquels on constate l'absence d'un certain organe embryonnaire déterminé, par suite de la suppression de son matériel morphogénétique spécifique, et ces autres cas, dans lesquels l'embryon fragmentaire est privé de toute une moitié ou de tout un quart, parce que la symétrie de sa structure intime s'est trouvée troublée d'une manière « irrégulable ». Cette différence logique n'a pas toujours attiré toute l'attention qu'elle méritait.

Notre hypothétique structure intime est elle-même un résultat des facteurs qui entrent en jeu dans l'ovogénèse. Il n'existe actuellement qu'un seul cas où nous ayons quelques renseignements sur son origine : Roux a montré que, chez la grenouille, c'est le trajet fortuit du spermatozoïde dans l'œuf qui, avec l'axe polaire, détermine le plan de symétHe bilatérale.

MORPHOGtNLSE EXPERIMENTALE //

Mais, cette symétrie peut être détruite et remplacée par une autre si Ton fait agir la pesanteur sur le protoplasma de l'œuf suivant une direction anormale. Ce dernier fait montre qu'il y a ici, comme dans tous les œufs d'Amphibiens, des parties de densité différentes. Notons, pour terminer ce long chapitre, que le concept de puissance prospective, nécessité par notre analyse, reste indéterminé et ne représente, comme de raison, aucune chose particulière présente en acte dans l'organisme. Loin de nuire à robjectivilé de nos études, c'est là au contraire une garantie de la prudence scientifique de notre discussion.