/. Embryol. exp. Morph. Vol. 35, 2, pp. 303-321, 1976
Printed in Great Britain
303
Etude de la mise en place de la patte imaginale
de Tenebrio molitor
1. Analyse experimentale des processus de restauration au
cours de la morphogenese
Par CL. HUET ET J. J. LENOIR-ROUSSEAUX1
Laboratoire de Biologie animale, Universite de Paris-Sud
SUMMARY
Adult leg development of Tenebrio molitor: I Experimental analysis
of the restoration process during morphogenesis
The leg of the last instar larva, and especially the pharate pupa, of Tenebrio molitor
(Coleoptera) shows considerable restoration ability. Restoration refers to the regeneration of
leg structures removed during the last larval instar. This process involves only those tissues
adjacent to the cut surface. At each level of the leg, amputation before a characteristic time
leads to the restoration of a complete leg, but thereafter the new segments formed are hypomorphic or just lobes. After an amputation close to the pupal ecdysis, fragments are obtained,
and these incomplete structures show that the restoration process has ceased. Just before the
pupal ecdysis the leg is withdrawn from the cuticle, so a very late amputation does not effect
the leg tissue and a complete pupal and adult leg is formed.
The whole of the larval leg participates in adult leg morphogenesis, and histological
techniques demonstrate a great correspondence between larval and adult leg segments. The
larval trochanter, however, forms the adult trochanter and the proximal part of the femur.
The larval tibia forms the adult tibia plus tarsus, except for the adult claws which develop
from the larval tarsal claw.
INTRODUCTION
Le probleme de la restauration de la patte imaginale a la suite d'une amputation larvaire a fait l'object d'etudes chez les Insectes heterometaboles (Shaw &
Bryant, 1974) et holometaboles notamment chez les Lepidopteres (Gonin, 1894;
Bodenstein, 1935, 1937; Kim, 1959; Kuske, Penner & Piepho, 1961; Kuske,
1963) et les Coleopteres (Abeloos, 1933; Bourdon, 1937; Patay, 1937; Labour,
1966). L'aptitude a restituer, apres excision, les structures adultes disparait
tardivement au niveau de la patte chez Timarcha, au cours de la phase prenymphale (Bourdon, 1937). Dans le cas de Leptinotarsa (Patay, 1937; Labour
1966), le pouvoir de regeneration diminue pendant toute la vie larvaire puis
cesse completement au cours de ce dernier stade. Cette regeneration ne s'exprime
1
Adresse des auteurs: Laboratoire de Biologie animale, Universite de Paris-Sud, Batiment
445, 91405 Orsay, France.
304
CL. HUET ET J. J. LENOIR-ROUSSEAUX
qu'a la mue nymphale et se fait aux depens des tissus larvaires qui se retractent
avant la metamorphose a l'interieur de l'etui de la coxa larvaire.
Le travail entrepris chez Tenebrio molitor a pour objet l'analyse de la restauration de la patte imaginale a la suite d'amputations pratiquees sur la patte de la
larve agee y compris la prenymphe. Nous entendons par restauration la restitution apres metamorphose de toute ou partie de patte excisee au dernier stade
larvaire. Afin de mieux comprendre les resultats obtenus apres section, nous
donnerons une description dynamique de la mise en place de l'organe adulte.
MATERIEL ET METHODE
L'etude de la restauration des structures imaginales est effectuee au cours de
la metamorphose du Coleoptere Tenebrio molitor. Les animaux sont maintenus
au laboratoire dans une enceinte climatique a 27 °C et 60 % d'humidite relative.
La fin du dernier stade larvaire est caracterisee par une periode prenymphale
qui dans ces conditions dure sept jours. Les prenymphes sont datees suivant la
methode de Stellwaag-Kittler (1954) ou post-datees a partir de la nymphose
(Fig. 1). Nos resultats portent sur 1417 amputations. Nous avons analyse
chaque appendice article par article et classe ces derniers en trois groupes. La
classe des articles complets regroupe les normaux (Fig. 3 A) et les reduits (Fig.
3B). Celle des hypomorphes rassemble les articles presentant une alteration de
leurs caracteristiques pouvant atteindre la constitution d'un moignon segmente
(Fig. 3C, D). La classe des incomplets regroupe les fragments d'articles et les
moignons non identifiables (Fig. 3E, F).
La description de Porganogenese de la patte adulte est basee sur l'analyse
anatomo-histologique des ebauches de la prenymphe liberees ou non de leur
etui cuticulaire larvaire. Les coupes seriees de 5 a 7 /an qui passent par le grand
axe de la patte sont colorees au trichrome de Prenant.
Pour controler ces donnees anatomo-histologiques nous avons realise 219
auto-greffes heterotopiques. Le greffon preleve sur une larve de stade 2-3 a ete
insere sur le troisieme sternite abdominal du donneur. Toutes les operations
ont ete effectuees sous anesthesie au gaz carbonique selon la technique de
Huet (1965). La blessure est obturee par un melange paraffine-huile de paraffine.
Les appendices obtenus apres amputation ou greffe sont montes dans l'alcool
polyvinylique apres passage a la potasse a 10 %.
RESULTATS
I. Mise en evidence d'un pouvoir de restauration
L'amputation de la patte est faite au niveau de la zone d'articulation entre
deux articles successifs au cours du dernier stade larvaire qui comprend la
periode prenymphale. Les sections sont pratiquees a la limite articulaire distale
du femur, du trochanter et de part et d'autre de la coxa (Fig. 2). Les resultats
Restauration et morphogenese de la patte imaginale du Tenebrio 305
2-3
Stade
4-5
6-7
8
9
10
13
11-12
2
I
Heuresl68
3 4
6 7 8 9 10 11 12
1 1MM
1 1—I154 140 126 112106 99 92 80 69 58
Jours
7
14
14
^ 1
10 0
13
4810
Age
6
5
4
1
2
3
Prenymphe
Nymphe
Dernier stade larvaire
Exuviation
larvaire
Apolyse
Exuviation
nymphale
Pharate pupe
Apolyse
Imago
Exuviation
imaginale
Pharate adulte
Fig. 1. Les differentes etapes de la metamorphose du Tenebrio molitor. Correspondance entre l'age des prenymphes (en jours et heures), maintenues a 27 °C et
60 % d'humidite relative et les stades etablis par Stellwaag-Kittler. La periode
prenymphale s'etend sur la derniere partie du dernier stade larvaire. L'age des
prenymphes est calcule en nombre de jours qui separent l'animal de son exuviation
nymphale.
Coxa
Trochanter
Femur
Tibia
Tarse
Fig. 2. Morphologie de la patte mesothoracique de la larve de Tenebrio molitor.
Les fleches indiquent les niveaux de section.
EMB 35
306
CL. HUET ET J. J. LENOIR-ROUSSEAUX
Legende des Tableaux I et 2
Resultats exprimes en pourcentage des differentes formes: completes, hypomorphes, et
incompletes, que presentent le femur, le tibia et le tarse, apres section chez la larve entre coxa
et trochanter (Tableau 1) trochanter et femur (Tableau 2). La datation en jours correspond au
temps requis pour atteindre l'exuviation nymphale. Cox., Coxa; Tr., Trochanter; St., Stade.
Tableau 1. Section distale entre trochanter et femur
(B) Imago
Jours
...
Tr. Cox.
Completes
Femur
Incompletes
Hypomorphes
Completes
Tibia
Incomplete
Hypomorphes
Completes
Tarse
Incompletes
Hypomorphes
Completes
14 9
8
(A) Nymphe
*
7 6 5 4
3
2
St. St. St. St. St. St. St.
, 4-5 6-7 8 9 10 11 .12
6
5
4
3
100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
— — — — — 21 1 0 — 7
— — — — — — — — —
100 100 100 100 100 70 70 100 93
— — 4 8 3 11 25
7 55 22 11 3 — —
93 45 74 80 94 87 71
—
_ _ _ _ _
7 40 86 27 — 17 37 22 41 44 67
— — — 36 64 57 — — — 21 82 63 72 38 9
100 100 100 64 36 7 — 14 60 79 — — — 18 42 4
3 — — 7 — — 14 33
— 10 67 72 93 72 — — —
100 87 33 21 — — — — —
— 5 7 17 41 36 7
76 77 52 58 26 13 —
24 — — — — — —
ont d'abord ete analyses chez la jeune nymphe; le moment de Foperation est
alors post-date a partir de l'exuviation nymphale. Pour avoir des informations
plus precises nous avons controle les resultats des ablations chez l'adulte. Les
animaux sont dates au moment de Foperation suivant la technique de StellwaagKittler (1954) basee sur le recul des stemmates oculaires au cours de la periode
prenymphale. La relative diversite des structures presentes chez l'imago ne
permet pas de donner pour chaque amputation une description de la 'patte
type'.
Analyse des structures presentes a Vexuviation nymphale puis imaginale
Le temps requis entre la section et la mue nymphale pour obtenir une patte
complete reduite doit etre superieur a treize jours pour l'ablation totale de
l'appendice. Ce delai est de sept jours pour une section entre la coxa et le
trochanter. II se reduit a six jours pour une excision du femur, du tibia et du
tarse, et a cinq jours pour l'amputation du tibia et du tarse. En dessous de ce
temps minimum correspondant a chaque niveau considere, toute section
entraine la formation d'un appendice plus ou moins deficient.
Restauration et morphogenese de la patte imaginale du Tenebrio 307
Tableau 2. Section proximate entre coxa et trochanter
(B) Imago
A
(A) Nymphe
A
Jours
...
Tr. Cox.
Completes
Femur
Incompletes
Hypomorphes
Completes
Tibia
Incomplete
Hypomorphes
Completes
Tarse
Incompletes
Hypomorphes
Completes
St.
St.
St.
ft 1
u— /
o
o
Q
8
7
6
5
4
3
2
1
100
100
100
100
100
100
100
100
100
—
—
100
—
—
100
—
—
100
—
25
75
11,5 12
26
25,5 36
61
—
22
—
—
100
—
—
100
19
50
30
6
58
36
—
—
100
—
—
100
—
73
8
92
—
10
55
—
10
23
3
22
—
—
9
—
64
—
—
100
33
55
—
19
14
73,5 76
—
—
—
—
100
—
—
100
27
73
—
92
6
46
—
1
—
—
45
—
100
—
—
55
3
70
27
1D
y
9
59
St.
i \)
5
4
100 100
100
100
9,5
38
43
43
19
38
5
71
43
29
—
5
5
(1) Section entre trochanter et femur (Tableau 1)
La section entre le trochanter et le femur quatre jours avant la mue nymphale,
provoque la disparition du tarse de la nymphe (Tableau 1A). Le tibia est
incomplet (40 %), sous forme de moignon ou de fragment. Apres section pratiquee le troisieme ou le deuxieme jour avant la mue nymphale, on observe a
nouveau la presence de tarses incomplets de type moignon (14 %), puis de
fragments (20 %) portes par un tibia complet. La meme analyse faite chez
l'adulte (Tableau 1 B) amene a constater que la quantite des structures restaurees
est d'une facon generate etroitement liee au moment de l'intervention. Le
rapprochement du moment de l'intervention de la mue nymphale, provoque au
niveau du tibia et du tarse une diminution des structures hypomorphes au
profit de formes incompletes. Apres ablation au stade 9 le pourcentage de tibia
hypomorphe est de 72 % et celui du tarse de 58 %. A partir du stade 10 et
jusqu'a l'exuviation nymphale, l'excision se traduit par une diminution progressive des elements hypomorphes et une augmentation des tibias incomplets du
stade 11 (44 %) au stade 12 (67 %). Les tarses incomplets sont majoritaires. Dans
certains cas on observe egalement la reapparition de tibias complets, 42 % au
maximum au stade 11.
11 est inutile pour le femur de dissocier les resultats obtenus chez la nymphe et
l'adulte puisqu'ils sont comparables. Cet article toujours present est essentiellement complet chez la nymphe. II manifeste cependant chez l'adulte une tendance
hypomorphe qui est maximale au stade 6-7 (55 %). Ces hypomorphes diminuent
avec l'apparition de formes incompletes lorsque l'operation est effectuee a
308
CL. HUET ET J. J. LENOIR-ROUSSEAUX
F
Ti
Ti+Ta
Ti+Ta
Restauration et morphogenese de la patte imaginale du Tenebrio
309
partir du stade 8 (Tableau 1B). Au dela du stade 10 le femur est essentiellement
complet, les autres formes sont incompletes.
(2) Section entre coxa et trochanter (Tableau 2)
Lorsque la section est faite le quatrieme jour entre la coxa et le trochanter
c'est-a-dire a un niveau plus proximal, on constate chez la nymphe la predominance de tibias hypomorphes (23 %, Tableau 2A). Us font place a des
elements incomplets pour une amputation realisee le troisieme jour. Lorsque la
section intervient a proximite de l'exuviation nymphale (deux a un jour avant
la nymphose), le tibia de la nymphe est complet. II porte un fragment du tarse
(45 puis 100 %). Le femur est toujours present chez la jeune nymphe. D'abord
complet, normal ou plus ou moins reduit il manifeste une tendance hypomorphe
pour des amputations faites cinq et quatre jours avant la mue nymphale (25 %
puis 59 %). On note des structures incompletes (61 %), dans le cas des sections
trois jours avant la nymphose. Puis cet article redevient complet au fur et a
mesure que 1'intervention se raproche de l'exuviation.
Nous retrouvons chez l'imago les memes tendances que chez la nymphe. On
constate en effet une augmentation des structures hypomorphes et des elements
incomplets. Ainsi pour le tibia les formes hypomorphes sont maximales
(Tableau 2B) pour une section faite aux stades 8 et 9 (73,5 et 76 %). Avec le
stade 10 on observe un net flechissement de ces formes (29 %) au profit de
FIGURE 3
C, coxa; F, femur; G, griffes; M, moignon; PG, patte greffee;
PP, plaque pileuse; R, rostres; Ta, tarse; 77, tibia; Pu P2, Pz pattes pro-,
meso- et metathoraciques; Tr, trochanter
(A a F) Evolution des structures mesothoraciques imaginales apres section de la
patte larvaire entre le trochanter et le femur, a differents stades de la prenymphe.
A et B, pattes typiques completes. A, patte temoin dont chaque article manifeste l'ensemble des caracteres qui lui sont propres; B, patte reduite. Ne differe de la patte
temoin que par une simple reduction harmonieuse de la taille de ses articles. C et
D, pattes atypiques. Pattes completes dont un ou plusieurs articles sont hypomorphes
car ils ne presentent pas tous les traits qui leur sont specifiques; C, tarse hypomorphe
tetramere pourvu de griffes; D, tibia et tarse hypomorphes; en encart, detail de la
region du tibia et du tarse. E et F, pattes incompletes. Pattes dont un ou plusieurs
articles manquent ou ne sont presents qu'a l'etat de fragments; E, moignon; F,
fragment.
(G) Reponse obtenue au niveau des pattes pro-, meso- et metathoraciques pour une
meme section entre trochanter et femur. On observe que la quantite de structures
restaurees est plus importante dans le cas de la patte metathoracique.
(H a K) Structures imaginales obtenues apres autogreffes heterotopiques d'articles
larvaires preleves au stade 2-3. H, greffe de tibia et de tarse observee chez la
nymphe; I, montage de cette meme greffe apres la mue imaginale; J, greffe de
l'ensemble femur, tibia, tarse. L'extremite distale du tarse et les griffes sont restees
dans 1'exuvie nymphale. La corolle du tibia est visible (fleche); K, greffe de trochanter, femur, tibia, tarse. Presence du trochanter caracterisee par la 'plaque
pileuse' de l'articulation trochantero-coxale.
310
CL. HUET ET J. J. LENOIR-ROUSSEAUX
formes incompletes (43 %). II ne se constitue jamais de tibia complet. Le tarse
egalement hypomorphe est presque totalement absent lorsque l'excision est
effectuee apres le stade 9. II ne subsiste que sous forme de rares elements hypomorphes portant une paire de griffes et faisant partie d'un ensemble tibio-tarse
(5 %) ou d'elements incomplets d'aspect blanchatre non segmentes (5 %). La
majorite des femurs passe de la structure hypomorphe a la structure complete
du stade 8 au stade 9. Lorsque la section se rapproche de la nymphose, on
assiste a une diminution des articles complets au benefice d'articles incomplets
de type fragments.
11 faut souligner que dans le cas de sections de part et d'autre du trochanter
les pattes metathoraciques restituent, apres la metamorphose, plus de tibia et
de tarse que les pattes prothoraciques. Cette difference est independante du
niveau de section et s'eleve a 7,5 % en faveur de la patte metathoracique. Elle
s'exprime par des structures hypomorphes plus developpees au niveau de la
patte metathoracique, pour un article et une section donnee sur un meme
animal (Fig. 3G).
Pour un meme lot d'animaux, jusqu'au stade 10 inclus, il est a remarquer que
la quantite de tibia et de tarse restaure chez l'imago est toujours superieure a
celle obtenue chez la nymphe.
Les resultats acquis chez la nymphe et precises chez l'imago mettent en evidence un important pouvoir de restauration, quel que soit le niveau d'amputation de la patte de dernier stade larvaire. La description de la mise en place des
structures imaginales va permettre de mieux comprendre l'ensemble de ces
donnees experimentales. Cette etude, associee a la technique des greffes nous
amenera a dresser une carte des ebauches presomptives en debut de metamorphose.
II. Mise en place des structures imaginales
(A) Anatomie et histologie de la patte larvaire
La patte de Tenebrio molitor comprend cinq articles (Jeannel, 1949). Elle est
caracterisee par une coxa tres developpee, un trochanter articule en biseau avec
un femur suivi d'un tibia termine par un tarse constitue d'une griffe (Fig. 2). Les
termes utilises pour definir les articles de la patte larvaire n'impliquent aucune
homologie avec ceux de l'appendice imaginal correspondant. L'etude histologique de la patte larvaire montre la presence de deux apodemes cuticulaires
qui servent de repere pour l'analyse de l'organogenese de l'appendice imaginal.
Le premier est situe sur la face interne entre la coxa et le trochanter. Le second
est constitue par l'apodeme limitant le tarse du tibia larvaire. Sur ce dernier
s'inserent les muscles du tibia, du femur et du trochanter.
(B) Organogenese de la patte nymphale, carte des ebauches
(1) Etude anatomo-histologique (Fig. 4). L'entree en prenymphose se manifeste au niveau des pattes par la perte de la mobilite des articles distaux puis
Restauration et morphogenese de la patte imaginale du Tenebrio 311
FIGURE 4A
Morphogenese de la patte imaginale.
Schemas de revolution des tissus de l'appendice mesothoracique a l'interieur de la
future exuvie larvaire. Les insertions musculaires distales sont indiquees lorsqu'elles
representent des reperes indispensables a la localisation des ebauches. Pour chaque
stade, nous avons choisi une localisation moyenne des ebauches Ces stades, definis
par la position des stemmates par rapport a la cornee cuticulaire, sont indiques
schematiquement a gauche de la figure.
Articles larvaires: c, coxa;/, femur; ta, tarse; ti, tibia; tr, trochanter.
Articles imaginaux: C, coxa; F, femur; S, stade prenymphal; Ta, tarse; Ti, tibia;
Tr, trochanter.
312
CL. HUET ET J. J. LENOIR-ROUSSEAUX
FIGURE
4B-G
Morphogenese de la patte imaginale
La fleche noire indique l'insertion de l'apodeme coxo-trochanterien sur la
cuticule larvaire. La fleche blanche indique la trace de cette insertion sur l'epiderme
en cours de morphogenese.
Alx, elytre; Apod t, apodeme tendineux; Pt, pretarse: griffes imaginales; tra,
trachee; SN, systeme nerveux; 1-6, numerotation des muscles permettant de les
identifier de stade en stade.
Les autres legendes sont les memes que celles de la Fig. 4A.
(B-G) Aspect histologique de la morphogenese imaginale de la patte mesothoracique.
(B-E) Coupe longitudinale de la patte accompagnee de sa cuticule larvaire. F et G
coupe de I'appendice libere par dissection de son etui cuticulaire larvaire (meme
echelle de B a G).
(B) Stade 2, avant l'apolyse. La plan de coupe ne passe pas par la totalite du tibia
Restauration et morphogenese de la patte imaginale du Tenebrio
313
proximaux, due au retrait en direction sternale des tissus a l'interieur de l'etui
cuticulaire larvaire. Au stade 4 ceux-ci ont quitte le tarse. 11s occupent encore au
stade 6 les trois quarts du tibia. La retraction au stade 9 atteint le tiers proximal
de cet article. Le recul des tissus atteint l'articulation femoro-tibiale au stade 10,
il est enfin maximal au stade 11 (Fig. 6B). Les tissus de l'appendice prenymphal
n'occupent plus que les trois quarts du femur larvaire. Des le stade 8-9 il est
possible malgre la persistance de certaines insertions musculaires au niveau du
sternite, de la coxa et du tibia, de degager la future patte nymphale de la cuticle
larvaire afin de mieux suivre sa morphogenese.
L'etude histologique permet de reconnaitre deux etapes dans la mise en
place de la patte nymphale. La premiere (stades 2 a 8), correspond a la disparition des structures larvaires. La seconde (stades 9 a 14), est caracterisee par la
morphogenese de la patte nymphale.
La premiere periode debute avec le decollement de l'epiderme qui progresse
dans le sens disto-proximal (Fig. 4). La retraction semble etre due au retrait en
direction sternale des tissus de la coxa. Ce mouvement entraine les tissus
distaux de cet article qui se sont organises autour d'un axe constitue par
l'apodeme tibio-tarsal, le tronc tracheen et le nerf qui l'accompagne. Peu a peu
les muscles se liberent de leur insertion sur les apodemes tibio-tarsal et trochantero-coxal larvaires. Pendant que s'effectue le recul des tissus en direction
sternale amenant un certain telescopage du materiel larvaire, on observe une importante proliferation cellulaire qui se traduit par la formation d'epaississements
au niveau de la coxa et du tarse. Au stade 8, la segmentation des articles larvaires
s'est estompee.
A l'entree de la seconde periode (stade 9) on assiste a la poursuite de cette
proliferation cellulaire qui gagne Pensemble de l'epiderme notamment au
niveau des tissus de l'ancien tibia larvaire tandis que ceux de la coxa et du
trochanter poursuivent leur retrait en direction sternale (Fig. 5A). La proliferation de l'epiderme du tibia larvaire a partir du stade 9 amene un etirement
et une elongation des tissus situes en arriere de l'apodeme tibio-tarse. C'est a ce
niveau que vont se former les tarsomeres nymphaux en commengant par les
ni du tarse larvaire. On notera, sur cette paire de pattes, la presence, les insertions
des muscles larvaires caracteristiques.
(C) Stade 5. L'apolyse est achevee. L'epiderme de la patte es>t totalement decolle
sauf au niveau des points d'insertions masculaires.
(D) Stade 7. Les tissus poursuivent leur retraction en direction sternale. On observe
le maintien des insertions musculaires au niveau des apodemes tibio-tarsal et coxotrochanterien.
(E) Stade 10. La delimitation des ebauches imaginales est en cours. Remarquer le
recul des insertions musculaires et le developpement de la region des tarsomeres.
Comparer avec la Fig. 5 A (stade 9).
(F) Stade 11. Les articles imaginaux sont bien visibles. La musculature s'organise en
particulier au niveau du femur. On note l'allongement de l'apodeme tendineux
separant les tarsomeres du pretarse (griffes), qui atteint le femur.
(G) Stade 12. La morphogenese s'acheve avec l'allongement de l'appendice et le
plissement de l'epiderme imaginal.
314
CL. HUET ET J. J. LENOIR-ROUSSEAUX
Restauration et morphogenese de la patte imaginale du Tenebrio
315
plus proximaux. Les deux griffes portees par le tarsomere imaginal distal se
forment a partir des tissus du tarse larvaire. La segmentation des tarsomeres est
achevee au stade 11. La croissance des tissus du femur, du trochanter et de la
coxa, associee a la persistance de l'insertion distale des muscles sur la face
interne de l'ancienne patte larvaire provoque au niveau de ces points d'attache
des invaginations de l'epiderme. L'une de celles-ci limite anterieurement le
femur nymphal tandis que le muscle qui s'inserait sur l'apodeme coxo-trochanterien separe en avant les tissus constituant le trochanter de ceux correspondant
en arriere a la coxa. Durant Pelongation des articles de la patte nymphale,
l'epiderme s'etire, devient prismatique et se plisse. Au stade 13 apparait la
cuticule nymphale et la differentiation des poils caracteristiques de la nymphe.
A la veille de l'exuviation, le femur et la plus grande partie du tibia sont replies
entre I'epiderme et la cuticule sternale. Seule l'extremite distale du tibia et le
tarse penetrent dans l'etui cuticulaire larvaire (Fig. 6B).
Au cours de la periode nymphale la morphogenese imaginale s'acheve avec
la mise en place de la patte adulte dont chaque article derive tres exactement de
l'element nymphal correspondant (Fig. 6C).
(2) Greffes, carte des ebauches presomptives. La presence des apodemes tibiotarsal et coxo-trochanterien, la persistance pendant la periode d'organogenese
de certaines insertions musculaires (Fig. 4) nous ont permis de connaitre
l'origine des tissus qui edifient chaque article de la patte imaginale et d'etablir
la correspondance avec les structures larvaires.
Ainsi les deux griffes situees a l'extremite de la patte imaginale proviennent
du tarse larvaire tandis que les tarsomeres sont issus de la proliferation de la
region distale du tibia. Le tibia larvaire a la valeur d'un tibio-tarse. Les tissus
proximaux du tibia sont a l'origine du tibia nymphal. Le femur derive de
l'element larvaire homologue et de l'epiderme de la face interne du trochanter
dans sa moitie distale. L'autre moitie edifie le trochanter nymphal. La coxa
imaginale derive de la coxa larvaire (Fig. 6).
FIGURE 5
Articles larvaires: c, coxa;/, femur; //, tibia; tr, trochanter.
Emplacement des ebauches imaginales: C, coxa; F, femur; Ta, tarse; 77, tibia.
Les fleches indiquent la trace de l'insertion. des apodemes larvaires.
BR, bourgeon de restauration; Ca, cal de cicatrisation; CS, cellules sanguines.
(A) Coupe histologique d'une patte mesothoracique de stade 9. On constate l'effacement des structures larvaires et le maintien de certaines insertions musculaires au
niveau des apodemes (fleches).
(B) Bourgeon de restauration d'une patte sectionnee au stade 2 entre coxa et trochanter observee au stade 6, accompagne de la patte contra-laterale. On voit que les
tissus de la coxa sont retractes et intacts. Us ne sont pas a l'origine du bourgeon de
restauration.
(C) Detail du bourgeon de restauration quatre-vingt douze heures apres l'amputation. II presente une amorce de segmentation de l'epiderme. Noter a l'extremite disttale de nombreuses cellules sanguines.
316
CL. H U E T ET J. J. L E N O I R - R O U S S E A U X
Articles
larvaires
Coxa
Trochanter
Femur
Tibia
Tarse
B
Articles
imaginaux
Fig. 6. (A) Carte des ebauches presomptives imaginales localisees sur la patte
larvaire. (B) Position, au stade 14, de la patte mesothoracique de la pupe pharate ou
prenymphe une fois achevee la retraction a l'interieur de l'exuvie larvaire. La localisation moyenne de l'extremite distale des tissus qui se retractent au cours de la periode
prenymphale est indiquee par des traits hachures. (C) Position, chez l'adulte
pharate, de la patte mesothoracique dans l'exuvie nymphale. 4-5, 6-7, 8, 9, 10, 11,
stades prenymphaux selon Stellwaag-Kittler.
Restauration et morphogenese de la patte imaginale du Tenebrio
317
Nous avons controle experimentalement ces donnees anatomohistologiques
au moyen de greffes. Sur les 219 autogreffes heterotopiques 13 structures
imaginales ont ete recuperees. Les tissues eprouves interessent le tibia et le tarse
precedes ou non des articles de plus en plus proximaux. La greffe du tibia et du
tarse larvaire fournit a la mue imaginale un tibia et un tarse hypomorphe
termine par deux griffes (Fig. 3H, I). La meme greffe contenant le femur,
fournit le femur et l'articulation femoro-tibiale (Fig. 3 J). La greffe du trochanter
et des articles distaux fournit chez l'adulte une patte constitute du tarse, des
articles intermediaries femur et tibia et du trochanter identifiable par la plaque
pileuse sensorielle (Pringle, 1938) qui se situe au niveau de l'articulation trochantero-coxale (Fig. 3K).
L'ensemble de ces resultats nous a permis de dresser la carte des ebauches
presomptives de la patte imaginale a l'entree en metamorphose (Fig. 6A).
DISCUSSION ET CONCLUSION
Les resultats acquis chez Tenebrio molitor apres amputation des articles de la
patte de la larve de dernier stade y compris la periode prenymphale, confirment
l'existence chez les Coleopteres d'un important pouvoir de restauration qui se
maintient tardivement (Bourdon, 1937; Patay, 1937; Labour, 1966). Cette
restauration est un phenomene local. II n'interesse dans le cas du Tenebrio que
les tissus situes pres de la zone de section, comme le montre l'etude histologique
du bourgeon de restauration (Fig. 5B, C). La qualite de l'element restaure
depend du niveau d'amputation et du moment de l'operation par rapport a
l'exuviation nymphale.
II existe pour chaque niveau d'amputation un temps minimum permettant la
restauration des structures completes. Les pattes sont de taille plus ou moins
reduite, contre-coup de l'operation, mais identiques a la patte contra-laterale
non sectionnee. Au fur et a mesure que le moment de l'operation se rapproche
de la mue nymphale, on constate que ces structures completes tendent a devenir
peu a peu hypomorphes, surtout au niveau du tibia (perte des rostres et de la
corolle) et du tarse (reduction progressive du nombre de tarsomeres mais
maintien des griffes distales). On voit parfois se constituer des moignons
d'aspect plus ou moins segmentes correspondant a des bourgeons de restauration de tibio-tarses. Toutes ces structures sont la manifestation du pouvoir de
restauration.
A l'approche de l'exuviation nymphale, les structures hypomorphes font
place a des elements incomplets represented par des moignons de tibia ou des
fragments de tibia et de tarse dont l'extremite distale presente une section
franche correspondant au niveau d'amputation. Ces formes sont l'image d'une
absence de restauration. Dans le cas d'amputations tardives la mauvaise
fermeture de la blessure provoque a l'exuviation nymphale une extrusion plus
ou moins importante de materiel cellulaire qui accentue le caractere incomplet
318
CL. HUET ET J. J. LENOIR-ROUSSEAUX
des structures resultant de cette absence de restauration. La cicatrisation iraparfaite entraine egalement une diminution du nombre de tibias et de tarses obtenus.
La reapparition concomitante apres la metamorphose de femurs et de tibias
complets a cote de structures incompletes ne temoigne pas d'une restauration
mais du fait que les ebauches presomptives de ces articles ont ete epargnees de
l'amputation, par la retraction des tissus qui accompagne la morphogenese.
Chez Leptinotarsa qui ne presente pas de regeneration en periode prenymphale,
Patay (1937) constate qu'il est possible d'obtenir une petite patte imaginale
complete si la section est faite moins de 48 h avant la nymphose (fin de la
periode prenymphale). Cet auteur explique ce resultat 'par la retraction progressive des tissus vivants des appendices a l'interieur de la future exuvie ce qui
met ces derniers a l'abri des amputations'.
Le nombre total de tibias et de tarses presents chez l'imago apres amputation
entre le stade 6 et 10 est plus eleve pour une section entre trochanter et femur
(86,5 %) qu'entre coxa et rochanter (74,5 %). Par contre le nombre de tibias et
de tarses hypomorphes n'est pas significativement different (63,5 % et 60 %).
Ce fait s'explique par la retraction des ebauches qui defilent sous la cuticule
larvaire et la proliferation des tissus du tibia de la larve. Cette proliferation qui
se manifeste au cours de l'organogenese normale de la patte imaginale est
egalement bien visible sur coupe histologique, au niveau du bourgeon de
restauration (Fig. 5). Elle s'exprime aussi par le grand nombre de tibio-tarses
hypomorphes entre les deux stades considered.
Comme nous l'avons deja signale, la quantite de structures restaurees chez
l'imago apres ablation chez la larve, avant le stade 10, pour un meme lot
d'individus et une section donnee (par exemple entre trochanter et femur) est
superieure a celle observee chez la nymphe. Ce resultat peut provenir d'une sousestimation des elements presents a la nymphose. En effet l'absence de veritables
criteres morphologiques ne permet pas de preciser les observations. On ne peut
toutefois exclure, comme l'a observe Hirschler (1903), apres amputation des
extremites anterieures et posterieures de pupes de quelques Lepidopteres, la
possibility d'un certain remaniement chez la nymphe. Ce processus expliquerait,
l'apparition chez l'imago de tibias et de tarses hypomorphes a partir des structures incompletes nymphales tels que les moignons et les fragments de tibia. Ce
processus cesserait des le stade 10 ou les structures incompletes de la nymphe se
retrouvent a la mue imaginale sous forme de fragments et temoignent d'une
absence de restauration.
On remarque apres une amputation entre les stades 6 et 10, que la patte
metathoracique restitue davantage de materiel que la patte prothoracique. Ainsi
avec les sections entre coxa et trochanter et entre trochanter et femur, la patte
metathoracique est restituee a 90 % tandis que la patte prothoracique a 82,5 %.
La difference est significative avec un coefficient de securite de 99 %. Cette
constatation nous parait plus liee a une configuration anatomique qu'a une
difference de capacite de restauration (Fig.3 G). La patte larvaire prothoracique,
Restauration et morphogenese de la patte imaginale du Tenebrio
319
plus trapue et de diametre plus eleve cicatrise moins bien que la patte metathoracique. D'autre part les ebauches etant plus tassees au niveau de la patte
prothoracique on peut penser qu'une section interesse plus de materiel. II est a
noter d'autre part que la retraction des ebauches metathoraciques sous l'etui
larvaire est pour un stade donne plus accentuee que celle des ebauches prothoraciques. De ce fait on amputerait plus de tissues sur une patte prothoracique.
Les pattes imaginales de Tenebrio molitor, se forment, comme chez les autres
Coleopteres etudies (Bourdon, 1937; Patay, 1937; Labour, 1966), a partir des
pattes de la larve et non a partir de disques imaginaux. Ces disques sont constitues d'un materiel epidermique qui s'est isole tres tot au cours du developpement du Diptere, ne conservant qu'un lien souvent tenu avec le reste du tegument
(Auerbach, 1935, 1936; Poodry & Schneiderman, 1970). Comme chez le
Coleoptere etudie, il a ete montre que la patte imaginale des Lepidopteres
derive egalement de l'appendice larvaire.
Comme dans le cas de Leptinotarsa et Timarcha, la totalite de l'epiderme de la
patte larvaire de Tenebrio molitor participe a l'edification de l'organe adulte
correspondant. 11 ne semble pas exister d'epaississements privilegies analogues a
ceux qui ont ete decrits en certains points de l'epiderme de la patte des Lepidopteres. Ces epaississements resultent d'une grande activite mitotique pendant
le dernier stade larvaire. Bodenstein (1935, 1937, 1941), semble les assimiler
chez Vanessa, Pyrameis et Phryganidia, a des bourgeons imaginaux, tandis que
Kim (1959), les considere comme des centres inducteurs indispensables a la
differenciation imaginale de la patte de Pier is. Enfin chez Caller ia (Kuske, et al.
1961) et Antherea (Kuske, 1963), ils apparaissent doues de potentialites morphogenetiques plus ou moins importantes.
La morphogenese imaginale se deroule en deux temps. Pendant la premiere
etape nous avons note la disparition progressive des structures larvaires. Ce
phenomene a ete egalement decrit par Labour chez Leptinotarsa ou les tissus se
retractent avant la metamorphose, a 1'interieur de la cuticule coxale larvaire.
Cet auteur l'a identifie a un processus de dedifferenciation. Nous ne pouvons
pas actuellement apporter chez le Tenebrio de donnees a ce sujet.
Nous avons precise pour chaque stade de la mise en place de la patte adulte
la position relative de l'epiderme de Febauche imaginale en cours de retraction
par rapport a son etui cuticulaire. L'analyse de la correspondance entre article
larvaire et nymphal permet de dresser la carte des ebauches presomptives chez,
la larve, a la veille de la metamorphose. Nous avons montre que cette correspondance larve-imago est conservee sauf pour deux articles (Fig. 6). En effet le
trochanter participe a l'edification de la region proximale du femur imaginal
tandis que le tibia larvaire est a l'origine du tibia et du tarse de l'adulte a
l'exception des griffes.
La presence de la cuticle larvaire, faisant obstacle a l'amputation d'une region
definie du materiel imaginal presomptif, et l'alteration de certaines structures
hypomorphes rendent difficile Interpretation des resultats. Seule l'ablation
320
CL. HUET ET J. J. LENOIR-ROUSSEAUX
precise des ebauches nymphales pendant leur morphogenese doit permettre de
suivre revolution du pouvoir de restauration. La transplantation de ces ebauches
en prolongeant experimentalemet le temps minimum de restauration devrait
permettre de cerner l'aptitude intrinseque de celles-ci a restituer ou non apres
metamorphose le materiel ampute.
RESUME
La patte de Ja larve agee et en particulier de la prenymphe du Tenebrio molitor manifeste
un important pouvoir de restauration. Ce phenomene est local. II n'interesse que les tissus
situes en arriere de la zone de section. II existe pour chaque niveau d'amputation un temps
minimum permettant d'obtenir un appendice complet. En dessous de ce temps minimum, les
structures restaurees tendent a devenir hypomorphes ou a fournir des moignons. A l'approche
de la nymphose on note la formation de fragments. Ces elements incomplets manifestent une
absence de restauration. La retraction des tissus au cours de la morphogenese imaginale
amene la reapparition concomitante d'articles complets et incomplets de patte. La morphogenese de la patte imaginale s'effectue a partir de la totalite des tissus de la patte larvaire.
L'etude anatomo-histologique, associee a la technique des greffes, montre une certaine
correspondance entre les articles larvaires et adultes. Le trochanter larvaire est a l'origine du
trochanter imaginal et de la region proximale du femur. Le tibia larvaire edifie non seulement
le tibia imaginal mais aussi les elements du tarse a l'exception des griffes qui derivent de la
griffe larvaire.
Les auteurs tiennent a remercier le Laboratoire d'Ecologie et d'Ecophysiologie de l'Universite Paris-Sud et plus specialment Mademoiselle G. Lauge et Madame I. Chambille pour
les conseils amicaux qu'ils nous ont donnes pour la realisation de ce travail.
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EMB 35