/. Embryol exp. Morph. Vol. 32, 1, pp. 159-168, 1974
Printed in Great Britain
159
Induction de la maturation sexuelle
chez la Planaire scissipare Dugesia gonocephala
(Turbellarie, Triclade)
ParTH. LENDER ET C. BRIANgON1
Laboratoire de Biologie Animate, Universite de Paris-Sud
SUMMARY
Induction of sexual maturity in afissiparousPlanarian,
Dugesia gonocephala
The planarian Dugesia gonocephala reproduces either sexually, or asexually by fission,
according to the presence or absence of a genital apparatus.
The experimental induction of sexual maturity in afissiparousplanarian can be obtained
by grafting a piece of a planarian with a genital pore containing mature testes, whether they
are testes existing in the graft before the operation (grafts of testes) or testes differentiated in
the piece after grafting (grafts of ovaries). Grafts of cephalic or caudal region, and pieces of a
planarian without genital pore, cannot induce this maturation and cannot differentiate testes.
The induction of testicular structures seems to be dependent on hormones.
The development of a genital apparatus in a planarian without genital pore is accompanied
by the disappearance of fission.
INTRODUCTION
Certaines Planaires peuvent se reproduire suivant deux modalites, par voie
sexuee ou par scissiparite. Les Planaires scissipares sont depourvues d'appareil
genital. Kenk (1941a, b) chez Dugesia tigrina et Okugawa (1957) chez Dugesia
gonocephala du Japon ont montre qu'il est possible d'induire experimentalement
la formation d'un appareil genital chez une Planaire asexuee en lui greffant des
testicules d'une Planaire sexuee. Les testicules implantes exerceraient une
action hormonale.
Dans notre laboratoire nous elevons une population de Dugesia gonocephala
composee d'individus a reproduction sexuee et d'individus scissipares. Nous
avons voulu controler si les differents tissus des Planaires sexuees etaient
capables de provoquer la differenciation d'un appareil genital chez les individus
scissipares.
1
Adresse des auteurs: Laboratoire de Biologie Animale, Universite de Paris-Sud, Batiment
445, 91405 Orsay, France.
160
TH. LENDER ET C. BRIAN£ON
MATERIEL ET METHODES
Materiel
Les experiences ont ete realisees chez la Planaire Dugesia gonocephala. Les
deux types d'individus utilises pour l'experimentation se reconnaissent aux
caracteres suivants:
Les Planaires a reproduction sexuee possedent sur leur face ventrale un pore
genital situe au-dessous du pore pharyngien.
L'appareil genital hermaphrodite de ces Planaires, observe sur coupes
histologiques, comprend:
(1) deux ovaires en avant de la region prepharyngienne. Les cellules de ces
ovaires ont un aspect d'ovocytes;
(2) de nombreux testicules, groupes en series longitudinales dorsales,
essentiellement en avant du pharynx. Dans ces testicules, murs pour la plupart,
on distingue depuis l'exterieur vers l'interieur tous les stades devolution des
spermatogonies en spermatozoides;
(3) un appareil copulateur dans la region postpharyngienne. Cet appareil
copulateur s'ouvre ventraleraent par le pore genital.
Les Planaires scissipares sont caracterisees par l'absence de pore genital.
Elles ne possedent qu'un seul pore, le pore pharyngien, sur la face ventrale. Sur
les coupes histologiques, on ne reconnait ni structures testiculaires ni ebauche
d'appareil copulateur. Toutefois les ovaires existent en avant de la region prepharyngienne, comme chez les Planaires avec pore genital; mais ils sont de
petite taille et leurs cellules ont un aspect d'ovogonies.
Dans certains cas les Planaires scissipares peuvent acquerir un pore genital,
done differencier un appareil genital. Dans nos elevages le taux de transformation ne depasse jamais 5 %.
Methodes
Les Planaires avec pore genital, les Planaires scissipares, et chaque Planaire
operee, sont elevees dans des cristallisoirs differents dont l'eau est renouvelee
chaque semaine. Les tissus testes sont greffes, selon la methode decrite par
Lender (1950), dans la region prepharyngienne des Planaires sans pore genital.
Le greffon est preleve sur une Planaire avec pore genital, soit dans la region
testiculaire (greffes de testicules), soit dans la region ovarienne (greffes d'ovaires),
soit dans la region cephalique (greffes de cerveau), soit encore dans la region
caudale (greffes de parenchyme caudal) (Fig. 1).
Le cerveau a ete choisi pour son influence, deja connue, sur le developpement
des gonades; et le parenchyme caudal parce qu'il est depourvu de gonades et
pauvre en systeme nerveux; il peut done etre considere comme un tissu banal.
Dans chaque serie d'operations, les greffons ont ete implantes sur des
Planaires laissees entieres ou sur des Planaires sectionnees en deux le lendemain
de la greffe. Le fragment depourvu de greffon sert de temoin.
Maturation sexuelle chez une planaire
Donncur
161
Receveur
4
PS
\J
2 mm
Fig. 1. Greffons provenant de Planaires avec pore genital implantes sur des Planaires
sans pore genital, ce, Cerveau; gr, greffon; ov, ovaires;ph, pharynx; pg, pore genital;
te, testicules. (A) Greffes de Testicules (a) sur Planaire laissee entiere, (b) sur
Planaire sectionnee. (B) Greflfes d'Ovaires (a) sur Planaire laissee entiere, (b) sur
Planaire sectionnee. (C) Greffes de Cerveau (a) sur Planaire laissee entiere, (b) sur
Planaire sectionnee. (D) Greffes de Parenchyme caudal (a) sur Planaire laissee
entiere, (b) sur Planaire sectionnee.
Pour controler la specificite des grefifons provenant de Planaires a maturite
sexuelle, des greffes temoins ont ete realisees avec des fragments de Planaires
scissipares, implantes sur des Planaires egalement sans pore genital. Les
grefFons contenaient soit les ovaires immatures soit du parenchyme caudal
(Fig. 2).
Environ 15 semaines apres l'operation, les Planaires greffees sont fixees au
Bouin aqueux, debitees en coupes sagittales seriees de 4 jum et colorees a
l'hemalun picro-indigo-carmin.
EM B 32
162
TH. LENDER ET C. BRIANCON
2 mm
Fig. 2. Greffons provenant de Planaires sans pore genital implantes sur des Planaires
sans pore genital, ce, Cerveau; gr, greffon; ov, ovaires; ph, pharynx. (A) Greffes
d'Ovaires sur Planaire laissee entiere. (B) Greffes de Parenchyme caudal sur Planaire
laissee entiere.
Tableau 1. Resultats des greffes: nombre de Planaires ay ant
acquis un pore genital
Nombre de greffes entre parentheses
Testicules
Ovaires
Ovaires
Cerveau
de
de
de
de
Planaire
sexuee
Planaire
sexuee
Planaire
scissipare
Planaires entieres (24) 17
Planaires sectionnees en deux
Fragment avec
20
greffon
(22)
Fragment sans
0
greffon
Total
(46) 37
(16) 12
(18) 0
(17) 0
-
(14)
Nature du
greffon
Parenchyme Parenchyme
caudal de
caudal de
Planaire
Planaire
Planaire
sexuee
sexuee
scissipare
7
(12)
0
0
(28) 19
(12) 0
(18) 0
(16) 0
0
(13)
-
0
0
(31) 0
(25) 0
(16) 0
RESULTATS
Greffes de Testicules
A 46 Planaires scissipares nous avons implante un greffon contenant des
testicules. Sur 24 individus laisses entiers, 17 ont differencie un pore genital vers
la He semaine en moyenne apres la greffe. Vingt-deux Planaires greffees ont ete
sectionnees en deux transversalement. Vingt fragments contenant un greffon ont
forme un pore genital. Les fragments sans greffon n'ont pas differencie de pore
genital (Tableau 1).
L'histologie montre que les Planaires avec pore genital induit, possedent un
appareil genital normalement developpe (Fig. 4); des testicules se sont differencies au voisinage du greffon dans les tissus de l'hote (Fig. 3). Us sont plus
petits et d'aspect plus juvenile que les testicules visibles dans le greffon. Les
ovaires de l'hote ont aussi evolue et contiennent des ovocytes.
Maturation sexuelle chez une planaire
teg
Img
— • Tete
163
teh
cp
Fig. 3. Coupe parasagittale (4/tm) dans la region prepharyngienne d'une Planaire
scissipare qui a rec.u un grefFon de testicules provenant d'une Planaire avec pore
genital. Le grefTon est reperable a la boursouflure qu'il a formee. Les testicules du
greffon sont visibles sous la face dorsale. En avant du greffon, nous voyons quelques
testicules, plus jeunes, dans le territoire de l'hote. Cette figure correspond au cas
d'une Planaire qui a developpe un appareil copulateur apres la greffe. cd, Caecum
digestif; cp, cellule du parenchyme; fd, face dorsale; fv, face ventrale; ling, limite
du greffon; sn, systeme nerveux; teg, testicules du greffon; teh, testicules de l'hote.
Chez les Planaires greffees qui n'ont pas acquis de pore genital, les testicules
du grefFon ne sont plus visibles et aucune structure genitale ne s'est differenciee.
Le taux de scissiparite des Planaires avec pore genital induit est tres faible. Sur
les 46 Planaires, 8 se sont divisees par scissiparite: 4 d'entre elles ont acquis un
pore genital apres arret des divisions, et les autres ont continue a se diviser par
scissiparite. La differenciation sexuelle semble exclure la scissiparite.
Ces experiences montrent qu'un greffon de testicules provoque l'induction
d'un appareil genital chez les Dugesia gonocephala sans pore genital. Cet effet est
bien du a 1'implantation d'un greffon avec testicules, puisque pour une meme
Planaire fragmentee en deux, ou laissee entiere puis divisee par scissiparite, la
partie contenant le greffon est seule a acquerir un pore genital, tandis que la
partie sans greffon ne differencie pas de testicules ni d'appareil copulateur.
La sur vie des testicules du greffon semble etre une condition necessaire a la
formation d'un appareil copulateur chez les Planaires scissipares. L'implantation d'un greffon de testicules chez une Planaire scissipare provoque done la
maturation des ovaires, la differenciation de nouveaux testicules et le developpement d'un appareil copulateur, e'est-a-dire le demarrage du developpement
sexuel.
Greffes d'ovaires
On peut se demander si les testicules sont les seuls organes capables d'induire
le developpement sexuel. Pour le controler nous avons utilise des greffons
d'autres organes.
164
TH. LENDER ET C. BRIAN£ON
Tete
m
clwp
ftl
pi,
52 //in
Fig. 4. Coupe sagittale (4/tm) de l'appareil copulateur developpe dans la region
postpharyngienne d'une Planaire scissipare qui a rec.u un grefFon de testicules
provenant d'une Planaire avec pore genital, ag, Atrium genital; chcp, chambre
copulatrice; en, canal de la chambre copulatrice; fd, face dorsale (epiderme dorsal
decolle);/v, face ventrale (epiderme ventral present); pg, pore genital; ph, pharynx;
pn, penis; pp, pore pharyngien; vs, vesicule seminale.
Tele
52 //m
Fig. 5. Coupe parasagittale (4 fim) dans la region prepharyngienne d'une Planaire
scissipare qui a recu un greffon, d'ovaires provenant d'une Planaire avec pore
genital. Les limites du greffon ne sont plus visibles ici. La masse ovarienne de
l'hote et celle du greffon se sont confondues, occupant ainsi une grande partie de la
zone prepharyngienne de l'hote. On peut penser que la moitie posterieure de cette
masse ovarienne correspond a la zone du greffon. On trouve a ce niveau de nombreux
testicules sous la face dorsale. Cette figure correspond au cas d'une Planaire qui a
developpe un appareil copulateur apres la greffe. cd, Caecum digestif;/^, face dorsale;
fv, face ventrale; ovj, ovaire jeune; ovm, ovaire mature; sn, systeme nerveux; te, testicule.
Vingt-huit greffes ont ete realisees avec des fragments de region ovarienne de
Planaires avec pore genital (Tableau 1). Sur 16 individus laisses entiers, 12 ont
differencie un pore genital vers la 13e semaine en moyenne apres la greffe. Les
autres Planaires greffees, au nombre de 12, ont ete sectionnees en deux transversalement; 7 des fragments contenant un greffon ont forme un pore genital;
Maturation sexuelle chez une planaire
165
les fragments sans greffon n'ont pas differencie de pore genital; 10 des 19
individus ayant atteint la maturite sexuelle ont subi une division scissipare peu
de temps apres la greffe; 6 autres Planaires se sont divisees plusieurs fois par
scissiparite et n'ont pas atteint la maturite sexuelle.
A titre de temoins, 18 greffes ont ete realisees avec des fragments provenant
de la region ovarienne de Planaires sans pore genital, mais aucune n'entraina la
formation de pore genital chez les Planaires notes scissipares; 10 des Planaires
notes ont continue a se diviser par scissiparite.
Les structures genitales des Planaires ayant acquis un pore genital ont ete
etudiees sur coupes histologiques (Fig. 5): elles sont caracterisees d'une part par
la presence d'une masse ovarienne volumineuse dont l'aspect est celui des
ovaires d'une Planaire avec pore genital; d'autre part par l'existence de testicules
apparus au niveau des ovaires implantes bien que le greffon ait ete depourvu de
toute structure testiculaire reconnaissable au moment de la greffe. Dans
quelques cas on trouve aussi des testicules a proximite de l'implant dans les
tissus de l'hote.
Un appareil copulateur s'est differencie normalement dans la region postpharyngienne.
Chez les Planaires greffees qui n'ont pas acquis de pore genital, on ne retrouve
pas les ovaires implantes, et aucune structure genitale ne s'est differenciee.
La greffe d'ovaires de Planaires avec pore genital permet done la differentiation d'un appareil genital chez la Planaire scissipare. Mais dans ce cas l'efficacite du greffon est plus faible, 19 cas sur 28 contre 37 cas sur 46 dans les
experiences de greffes de testicules. D'autre part le delai d'apparition du pore
genital est de 13 semaines, soit deux semaines de plus qu'apres une greffe de
testicules. Ces differences peuvent s'expliquer si on admet que l'induction est
due aux testicules qui se sont developpes dans le greffon probablement sous
1'infl.uence des ovaires a maturite.
Dans ces experiences le taux de scissiparite est plus fort que dans les experiences de greffes de testicules (16 individus sur 28 contre 8 sur 46). L'arret des
divisions apres la greffe precede toujours la differenciation sexuelle.
Greffes de cerveau
Nous avons aussi teste des greffons de cerveau puisque certains auteurs
admettent que cet organe induit la differenciation sexuelle (Grasso, 1959, 1965;
Brandi & Ghirardelli, 1963; Fedecka-Bruner, 1967a, b).
Sur 31 Planaires scissipares nous avons implante un greffon de cerveau de
Planaire avec pore genital. Aucune de ces greffes n'a entraine la differenciation
d'un pore genital (Tableau 1). Vingt-cinq des porte-greffes ont encore subi une
ou plusieurs divisions apres implantation du greffon.
Les structures genitales des Planaires ayant recu un greffon de cerveau se
limitent a la seule presence d'ovaires immatures. Le greffon est encore visible
longtemps apres la greffe dans de nombreux cas.
166
TH. LENDER ET C. BRIAN£ON
Des greffes de cerveau de Planaires sexuees avaient deja ete tentees par
Okugawa (1957) pour induire la sexualite de Planaires asexuees. Cet auteur
n'avait egalement obtenu que des resultats negatifs, aucune des Planaires
operees ne forma de pore genital.
Le taux de scissiparite dans ces experiences a ete de 25 sur 31 Planaires. II
depasse de beaucoup celui obtenu apres greffes de testicules ou d'ovaires.
L'elevation du taux de scissiparite apres ces greffes de cerveau est en accord avec
les resultats de Lender & Zghal (1968, 1969). Ces auteurs ont montre que la
neurosecretion du cerveau favorise la scissiparite.
Greffes de parenchyme caudal
Une derniere serie de greffes a ete realisee a partir de parenchyme caudal. II
s'agit d'un tissu sans gonade et pauvre en systeme nerveux. II peut done etre
considere comme un tissu banal.
Que ce parenchyme caudal provienne de Planaires avec pore genital ou de
Planaires sans pore genital, il n'entraine jamais la formation d'un pore genital
chez les Planaires notes scissipares (Tableau 1).
Le taux de scissiparite est de 15 Planaires pour 25 Planaires operees soit
sensiblement le meme que chez une Planaire non operee.
Le parenchyme caudal ne semble done pas capable d'agir sur le developpement d'un appareil genital chez une Planaire scissipare.
DISCUSSION ET CONCLUSIONS
Les experiences de greffes chez la Planaire Dugesia gonocephala montrent
qu'on peut induire la formation d'un appareil genital complet chez une Planaire
scissipare comme Font deja obtenu Kenk (1941 a, b) chez Dugesia tigrina et
Okugawa (1957) chez Dugesia gonocephala du Japon. Plus recemment Grasso &
Benazzi (1973) ont egalement reussi a induire la sexualite chez les Dugesia
gonocephala scissipares en les nourrissant avec des broyats de Polycelis nigra
sexuee.
Dans nos experiences de greffes, la differenciation de l'appareil genital a lieu
apres implantation de testicules ou apres differenciation de testicules dans le
greffon ou dans les tissus de l'hote voisins du greffon. Ceci se produit entre
autre quand le greffon contient des ovaires a maturite. Au contraire, des greffons
de cerveau ou de parenchyme caudal depourvus de structures testiculaires sont
incapables de provoquer la differenciation d'un appareil genital.
II est done vraisemblable que les testicules sont les inducteurs de la differenciation de l'appareil genital. Vandel (1920,1921) chez Polycelis cornuta et FedeckaBruner (1967a, b; 1968) chez Dugesia lugubris avaient aussi montre la necessite
de la presence des testicules pour le developpement de l'appareil genital. Comme
Kenk et Okugawa nous pensons que les testicules exercent une activite hormonale, mais nos experiences ne permettent de preciser ni la nature de l'hormone
Maturation sexuelle chez une planaire
167
ni le type de cellules testiculaires qui la produisent. Pour Grasso & Benazzi
(1973), la substance inductrice de la sexualite, contenue dans les broyats de
Polycelis nigra, serait aussi de nature hormonale et vraisemblablement d'origine
nerveuse.
Quelles que soient la nature et l'origine de ce facteur on constate que l'appareil
genital induit se differencie toujours a son emplacement normal dans la region
postpharyngienne. II doit done exister, ou il doit apparaitre, une zone privilegiee
dans laquelle les cellules devant participer a l'edification de l'appareil copulateur, ont la possibility de reagir a l'inducteur. Ces cellules sont, pour Grasso &
Benazzi (1973) des neoblastes actives par l'induction.
Au contraire les testicules qui se differencient dans le parenchyme de l'hote
apparaissent toujours au voisinage du greffon. Celui-ci induirait done la
formation de testicules dans l'hote mais seulement dans la zone de contact.
Mais nos experiences ne permettent pas d'exclure l'hypothese que des cellules
du greffon, spermatogonies ou neoblastes, ont migre dans l'hote pour s'y
differencier. Les experiences de marquage du greffon par des substances radioactives n'ont pas abouti a un resultat net par suite de la dispersion de la radioactivite au cours de l'experience. Si des cellules du greffon peuvent participer a
la formation des testicules de l'hote, il est certain cependant, comme le prouvent
les experiences de Grasso & Benazzi (1973), que la Planaire scissipare Dugesia
gonocephala est capable de former des testicules a partir de ses propres tissus.
Enfin la scissiparite et la formation d'un appareil genital sont deux phenomenes qui semblent s'exclure. Nous avons observe en effet que les divisions
scissipares s'arretent toujours quelques semaines avant l'apparition du pore
genital. De plus, les greffes de testicules qui donnent le taux le plus fort d'induction d'un pore genital, s'accompagnent de la plus forte diminution du taux de
scissiparite.
RESUME
La Planaire Dugesia gonocephala se reproduit par voie sexuee ou par voie asexuee scissipare
selon qu'elle possede ou non un appareil genital.
L'induction experimentale de la maturation sexuelle d'une Planaire scissipare peut etre
obtenue par implantation d'un fragment de Planaire avec pore genital contenant des testicules
a maturite, qu'il s'agisse de testicules presents dans le greffon avant le prelevement (cas des
greffes de testicules) ou de testicules differencies dans le greffon apres son implantation (cas
des greffes d'ovaires).
Les greffons de region cephalique ou caudale, et les fragments de Planaire sans pore genital,
n'induisent pas cette maturation et ne provoquent pas la differentiation de testicules.
Le mode d'action des structures testiculaires inductrices semble etre de nature hormonale.
Le developpement d'un appareil genital chez une Planaire sans pore genital s'accompagne
de la disparition de la scissiparite.
168
TH. LENDER ET C. BRIAN£ON
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