/ . Embryol. exp. Morph. Vol. 31, 3, pp. 787-806, 1974
7g7
Printed in Great Britain
La lignee germinale chez les
Echinodermes: Origine et evolution des cellules
germinales au cours de la regeneration de la gonade
chez Tetoile de mer Asterina gibbosa Penn.
Par MICHEL HUET 1
Laboratoire de Biologie Animate, Universite Paris-Sud
SUMMARY
The germinal line in Echinodermata: the origin and development of the germinal tissue
in the course of gonadal regeneration in the sea-star Asterina Gibbosa Penn.
After partial surgical removal of the genital apparatus in an interradial structure, the
elements removed regenerate. This regeneration produces a migration of germinal cells from
a reserve of gonocytes situated in the aboral sinus. When destroyed by irradiation, the reserve
cannot regenerate, though somatic regeneration is still possible. These results seem to indicate
that Asterina possesses a germinal line distinct from the somatic line.
The developmental level of the germinal tissue in the regenerated gonad conforms to that
of gonads which have followed their normal cycle. This development is not related to the
existence of a privileged anatomical place in the genital apparatus.
INTRODUCTION
La lignee germinale est un probleme qui, chez les Echinodermes, a beaucoup
attire Tattention des naturalistes. Certains auteurs se sont adresses a l'embryologie pour etudier Porigine de Pappareil genital etdes cellules germinales. Parmi
ceux-ci, citons Russo (1900) pour les Crinoides; Ludwig (1880) et MacBride
(1907) pour les Ophiures; Cuenot (1887, 1891), Russo (1902), MacBride
(1896), Gemmill (1914, 1920), Fedotov (1924) et Dawydoff (1948) pour les
Asterides. D'autres chercheurs ont aborde ce probleme par le biais d'observations qui peuvent etre regroupees dans le cadre de la reproduction asexuee. Us
ont ete ainsi amenes a decrire l'etat de l'appareil genital a la suite de phenomenes
d'evisceration ou de scissiparite. Bien que les faits rapportes montrent que
Tattention a ete attiree plus par 1'eventualite de la regeneration des structures
genitales que par Tetude de Porigine et de 1'evolution du tissu germinal, nous
les rappellerons ici puisqu'ils constituent la base de notre travail.
On sait que, dans certaines conditions, les Holothuries peuvent expulser une
partie de leurs visceres (Chadwick, 1891; Pearse, 19C9; Crozier, 1917; Bertolini,
1932; Dawbin, 1949). Des processus biologiques analogues se produisent chez
1
Adresse de Vauteur: Laboratoire de Biologie Animale, Universite Paris-Sud, Centre
d'Orsay, 91405 Orsay, France.
49.2
788
M. HUET
les Ophiures par fissuration et elimination aborale du disque (Smiroth, 1877;
Semon, 1889; Mortensen, 1927; Clark, 1940;MacGinities&MacGinities, 1949).
Mais il est bien difficile, a partir des donnees fournies, de conclure a une regeneration des organes genitaux. Certains auteurs, s'appuyant sur l'analyse experimentale ou histologique, aboutissent a des conclusions plus circonstanciees.
C'est ainsi qu'une etude recente de Bai (1971) rejette la possibility d'une regeneration chez Holothuria scabra. II faut rapporter ici une explication formulee par
Torelle en 1909 et suivant laquelle l'absence d'organes genitaux apres evisceration chez certains individus des genres Thyone briareus et Cucumaria grubi
serait liee a la lenteur des processus de regeneration. C'est egalement l'opinion
de Deichmann (1921, 1930) qui a effectue ses observations sur Holothuria
(Actinopyga) parvula et Holothuria difficilis. Kille (1937, 1939) constate histologiquement qu'apres excision des tubules gonadiques de Thyone briareus
ceux-ci regenerent a partir des formations basales de l'appareil genital laissees en
place au moment de l'operation.
Chez les Ophiures, la regeneration des organes reproducteurs est affirmee par
Mortensen (1927), a la suite d'etudes faites sur Amphiuma squamata, Amphipholis
squamata, Ophiactis nidarosiensis et Ophiactis virens. Enfin Reichensperger
(1912) montre qu'au cours de la regeneration du bras du Crinoide, Antedon
rosaceus, des cellules germinales se trouvent melees au massif de cellules qui vont
donner naissance aux nouvelles structures brachiales.
En ce qui concerne les Asterides, on aurait pu s'attendre a trouver de nombreuses informations sur le devenir de l'appareil genital au cours de la regeneration dite 'en comete' des Linckiidae puisqu'on admet, en effet, que, chez ces
Asteries, un bras est capable de regenerer l'animal entier. Les conclusions auxquelles ont abouti les chercheurs sont contradictoires. King (1898) rapporte que,
lors de la regeneration provoquee du bras d'Asterias vulgaris, les gonades se
reforment. Leur differenciation debute apres que tous les autres elements du
bras aient ete mis en place. Par contre Hauenschild (1954) pense que, chez
Asterina gibbosa, une gonade qui a ete excisee ne peut regenerer. Reprenant ce
probleme sur cette derniere Asterie nous avons pu demontrer, qu'apres ablation
d'un interradius, les structures genitales qu'il contient et qui ont ete excisees se
reconstituent: sinus aboral, gonoductes, gonades avec leurs canaux ejaculateurs.
Nous avons montre egalement que cette regeneration s'effectue, comme c'est le
cas egalement pour Thyone briareus (Kille, 1937, 1939), en continuite avec les
elements laisses en place. De plus on constate que la gonade regeneree contient
de jeunes elements germinaux (Lender & Huet, 1962a,/?; Lender, 1965).
Le but de ce travail est d'apporter une reponse a deux questions suscitees par
ces premieres observations et qui nous sont apparues comme essentielles.
1°-Quelle est 1'origine des cellules germinales qui colonisent les nouvelles
structures gonadiques? 2°-Quel est leur etat de differenciation compare a
celui des autres glandes laissees en place et qui ont poursuivi leur cycle normal.
Cellules germinates chez Vetoile de mer
LE MATERIEL ET LES TECHNIQUES
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EXPERIMENTALES
Toutes nos recherches ont ete faites sur une Asteride: Asterina gibbosa, en
provenance de Roscoff, elevee au laboratoire dans l'eau de mer en circuit ferme
et a la temperature moyenne de 18 °C. Pour notre etude, nous avons fait appel a
deux techniques: irradiation et greffe. Toutes les operations sontpratiquees sous
anesthesie au chloretone (Merck) a 0-2 %.
En ce qui concerne les modalites d'irradiation, l'appareil utilise est un Picker
X Ray a anticathode de tungstene. Le debit du tube est de 800 rad par minute
pour une tension d'utilisation de 60 kV, un amperage de 10 mA et une distance
anticathode-objet de 100 mm. La dose reelle est controlee a la sonde Victoreen
reliee a un dosimetre. L'Asterie est irradiee par sa face aborale a Jaquelle sont
associees les structures genitales. L'irradiation est fractionnee en deux seances
(Dubois, 1962) separees par un intervalle de temps de vingt quatre heures. Dans
le cas d'irradiation partielle, l'anneau aboral est protege du rayonnement par
une pastille de plomb de un millimetre d'epaisseur. Un lot d'Asteries irradiees a
ete eleve au bord de la mer pour s'assurer que les conditions d'elevage n'interviennent pas dans l'appreciation des resultats.
Dans les experiences de greffe effectuee a 1'un des carrefours de l'anneau
aboral et des canaux genitaux, le greffonest preleve sur la paroi dorsale du bras
d'une Asterie appartenant a la meme espece (Homogreffe).
Pour l'etude histologique, les echantillons fixes au Bouin sont decalcifies par
l'alcool 95° a 2 % d'acide nitrique. L'observation est faite sur coupes de 7 jum
collodionnees avant coloration au trichrome de Prenant.
Anatomie de Vappareil genital et la sexualite GTAsterina gibbosa
Anatomie de Vappareil genital
Les principaux traits de l'organisation de l'appareil genital d''Asterina gibbosa
(Fig. 1) ont ete decrits par Ludwig (1878) et Cuenot (1948). 11 comprend un
cordon genital constitue d'un stroma conjonctif dans lequel sont nichees des
cellules germinales. Ce cordon est situe dans le sinus genital que delimitent les
parois du derme et du coelome. II forme un anneau genital aboral d'ou partent,
au niveau de chaque interradius, deux canaux qui suivent radialement la paroi
aborale du disque pour se diriger vers sa region orale. Au niveau preoral de
chaque interradius se trouvent les gonades formees de deux groupes d'acini.
Deux canaux ejaculateurs cilies relient les gonades aux deux pores genitaux
situes a la face orale du disque.
La sexualite
Les premieres recherches sur la sexualite d'Asterina gibbosa de Roscoff ont
ete effectuees par Cuenot (1898) etNeefs (1958). Des donnees plus recentes nous
sont fournies par les travaux de Delavault (1959, 1966) et Brusle (1968 a, b).
Asterina doit etre considered comme une espece hermaphrodite proterandrique
49-3
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M. HUET
Fig. 1. Vue perspective des structures genitales au niveau d'un interradius. aa,
anneau aboral; cej, canal ejaculateur; eg, canal genital; eg, elements germinaux;
pii, pilier interradial; pc, paroi coelomique.
chez laquelle peut exister cependant un nombre plus ou moins important d'individus unisexues. L'activite spermatogenetique se manifeste chez des animaux
jeunes dont le diametre ne depasse pas generalement 10 millimetres. L'etat
hermaphrodite fonctionnel observe ulterieurement se caracterise par une
spermatogenese et une ovogenese simultanees. L'ovogenese, localisee d'abord a
une portion d'acinus, se manifeste ensuite de fac.on preponderante. Notons
enfin que 1'evolution du tissu germinal s'effectue de facon synchrome au niveau
des cinq paires de glandes genitales (Hauenschild, 1954; Cognetti & Delavault,
1962).
Origine des cellules germinates
L'ablation de la gonade d'Asterinagibbosa est suivie de regeneration. Dans les
acini on distingue des cellules germinales. Ces cellules se sont-elles differenciees
sur place a partir de cellules somatiques ou proviennent-elles de Tanneau
genital aboral ?
Pour resoudre cette alternative, il nous fallait dans une premiere etape
eliminer une des sources possibles de cellules germinales. Nous avons done
cherche a detruire le tissu germinal lui-meme sans perturber la morphogenese
somatique.
Cellules germinales chez Vetoile de mer
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Experience preliminaire: destruction du tissu germinal sans User le pouvoir de
regeneration
Lors de nos experiences sur 1'origine des cellules de regeneration somatique
(Huet, 1966), nous avons constate qu'il etait possible d'inhiber les processus
de regeneration d'un bras par irradiation a 40.000 rad des tissus du niveau de
section.
Nous avons done recherche s'il existait une dose de rayons X susceptible de
detruire selectivement les cellules germinales sans bloquer la morphogenese
regeneratrice. Dans ces conditions, la presence de cellules germinales au niveau
d'une gonade regeneree n'est possible que si ces cellules ont meme origine que
celles qui ont participe a la formation de la paroi de la gonade.
Nous avons choisi d'utiliser les rayons X pour deux raisons. D'une part, nos
tentatives pour eliminer chirurgicalement le stock de gonocytes de l'anneau
aboral ou pour empecher leur migration eventuelle vers la gonade, par pose d'un
greffon, ont toujours abouti a un echec. On ne peut affirmer avec certitude que
la presence de cellules trouvees dans la gonade regeneree ne resulte pas d'une
imperfection operatoire. D'autre part les experiences effectuees par Dubois
(1962) chez l'Oiseau, ont permis a cet auteur de montrer la possibility de detruire,
par la methode des irradiations fractionnees, les cellules du croissant germinal de
Swift sans perturber le developpement normal de l'embryon. Nous avons done
repris cette technique en l'adaptant a notre materiel. La dose utilisee pour
Asterina est de l'ordre de 8.800 rad.
Le deroulement de l'experience est le suivant: avant de proceder a l'irradiation
une gonade est excisee en vue d'etre utilisee comme temoin de l'experience.
L'ensemble du corps de l'Asterie est ensuite irradie, puis un bras est coupe.
Apres un delai de deux mois, les gonades sont prelevees et observees sur coupes.
Leur etat est compare a celui des temoins. La regeneration du bras est suivie a
la loupe. Nous avons opere sur des Asteries de 10 a 15 mm de diametre se
trouvant en phase hermaphrodite. II nous a ete ainsi possible d'etudier l'effet
des rayons X sur les cellules germinales males et femelles.
Etat des gonades qui ont ete prelevees avant irradiation. Ces gonades presentent
des acini dont les parois sont formees de couches cellulaires etroitement appliquees les unes contre les autres. Ces acini contiennent des cellules germinales
males et femelles a des stades varies de differenciation. Les ovocytes possedent
un nucleole bien visible. Le stroma conjonctif du rachis genital estpeu developpe
(Fig. 2A, C).
Etat des gonades prelevees sur des animaux irradies. Les gonades se caracterisent par leurs acini a contour irregulier dont les lames epitheliales interne et
externe presentent sou vent des decollements au niveau des elements conjonctivomusculaires qu'elles limitent. Toutes les gonades examinees deux mois apres
irradiation ont ete trouvees vides d'elements germinaux a l'exception de quelques cellules males difficiles a caracteriser et de rares ovocytes residuels. Le
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col sp
Cellules germinales chez Vetoile de mer
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sinus genital est comble par un stroma conjonctif a reseau lache, d'aspect
lacuneux qui rapelle, par sa structure, le tissu vesiculeux (Fig. 2B, D).
Etat de regeneration du bras. La regeneration du bras s'est effectuee de fagon
satisfaisante. Nous avons note cependant un retard de quelques jours dans la
cicatrisation de la blessure et l'apparition d'une legere melanisation au niveau
des teguments. Des le premier mois post-operatoire, le regenerat presente a son
extremite un organe visuel d'aspect normal mais de dimension reduite.
Cette premiere serie experimentale nous a permis de montrer qu'une dose de
rayons X de 8.800 rad est suffisante pour provoquer la degenerescence des
cellules germinales males et femelles d'Asterina sans que la regeneration somatique soit bloquee. Ce resultat peut etre acquis deux mois apres irradiation.
Si de rares ovocytes sont encore observables, l'absence de cellules males est
totale, ce qui fait apparaitre leur plus grande radiosensibilite (Huet, 1965). Ces
observations ont ete confirmees par les travaux de Brusle (1969).
La paroi de la gonade, source de cellules de regeneration ?
Vappareil genital est totalement irradie. Etat du tissu germinal au niveau d'un
appareil genital regenere. Nous venons de voir que les gonocytes sont plus sensibles aux rayons X que les cellules somatiques. II est done maintenant possible,
apres destruction selective des cellules germinales, de savoir ce qui se passe dans
le cas ou Ton provoque la regeneration de l'appareil genital par ablation d'un
interradius. Le tissu germinal peut-il se reconstituer a partir du materiel cellulaire qui a participe a la mise en place de la paroi gonadique ? On peut egalement
se demander si, dans le cas de sterilisation definitive, la gonade peut se former en
l'absence de cellules germinales?
L'Asterie qui a ete irradiee totalement avec 8.800 rad (Huet, 1965) est
replacee dans la cuve d'elevage. Deux mois apres irradiation, temps necessaire
a la radiodestruction des cellules germinales, on provoque la regeneration de
l'appareil genital par excision d'un interradius. L'observation histologique est
faite aux environs du troisieme mois de regeneration.
Par la technique des coupes seriees, pratiquees parallelement au plan equatorial du disque de l'Asterie, il a ete possible de connaitre simultanement l'etat
devolution du tissu germinal et de la regeneration de l'appareil genital.
Au niveau de l'anneau aboral, de rares gonocytes, d'observation delicate,
offrent un aspect pyenotique. La chromatine se presente sous forme d'amas
irreguliers ou de mottes. Le plus souvent la lumiere du sinus genital est vide et
FIGURE 2
(A) Gonade en phase male temoin: non irradiee. (B) Gonade en phase male irradiee.
(C) Gonade en phase femelle temoin: non irradiee. (D) Gonade en phase femelle
irradiee. ag, acinus gonadique; eg, cellules germinales; col sp, colonnettes spermatiques; nu, nucleole; ov, ovocyte; pg, paroi gonadique; sg, sinus genital; st cj, stroma
conjonctif; vg, vesicule germinative.
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Cellules germinales chez Vetoile de mer
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la disparition des cellules germinales est totale (Fig. 3A). Dans les canaux
genitaux, on distingue un tissu difficile a caracteriser: c'est le stroma conjonctif
du rachis genital.
L'etat de 1'evolution des gonades laissees en place confirme les resultats
precedemment obtenus. Elles presentent une reduction de leur volume qui peut
aller jusqu'a la complete disparition des acini. Les parois se sont epaissies. Le
tissu germinal a regresse. Seuls quelques dechets cellulaires subsistent. Parfois
une cellule germinale femelle est encore identifiable (Fig. 3B).
Au niveau de l'interradius opere, le canal genital s'est differencie et son
extremite preorale montre une legere dilatation sans presence de cellules
germinales. La gonade ne s'est pas developpee (Fig. 3C).
II apparait done qu'apres destruction par les rayons X du tissu germinal et
bien que la regeneration somatique soit possible, le lot de gonocytes ne peut se
reconstituer et la gonade ne se reforme pas. 11 faut done admettre que les
gonocytes qui colonisent la gonade en cours de regeneration proviennent d'une
reserve exterieure a cette gonade. On peut penser que celle-ci se trouve local isee
au niveau de l'anneau aboral. 11 reste done a verifier l'exactitude de cette hypothese.
L'anneau aboral, reserve de cellules germinales?
VAsterie est partiellement irradiee: Vanneau aboral est protege de Virradiation.
Etat du tissu germinal au niveau d'un appareil genital regenere. Au moment de
proceder a l'irradiation de l'Asterie, son pole aboral qui contient l'anneau
genital est protege du rayonnement par une pastille de plomb.
L'observation histologique de l'ensemble des Asteries operees montre que
les structures genitales excisees au niveau de l'interradius irradie se sont reconstitutes. Le sinus genital de l'anneau aboral non irradie contient des cellules
germinales saines qui se trouvent melees a des cellules qui ont ete touchees par
le rayonnement (Fig. 4A). Ce resultat s'explique par la difficulte qu'il y a a
connaitre avec precision les limites de la zone des tissus que 1'on soumet a
I'irradiation. De plus, le trace de l'anneau aboral est souvent tres irregulier. II
faut preciser egalement que la colorabilite cellulaire est souvent tres faible. Ce
phenomene est peut-etre le signe de modifications physiologiques consecutives
a I'irradiation de l'Asterie.
Les gonades laissees en place ont un volume reduit. Le reseau cellulaire tend a
FIGURE 3
(A) Aspect pyenotique des cellules germinales au niveau de l'anneau aboral. (B) La
regression du tissu germinal peut se traduire par la disparition complete des acini
gonadiques. (C) Au niveau preoral de l'interradius, la gonade ne s'est pas developpee.
ag, acinus gonadique; cag, canal genital; cd, caeca digestifs; cej, canal ejaculateur;
eg, cellules germinales; chr, chromatine; cog, cordon genital; npr, niveau preoral de
l'interradius;paa, paroi de l'anneau aboral; pii, pilier interradial; sg, sinus genital.
796
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spc
D
Cellules germinates chez Vetoile de mer
191
etre lache. Le tissu terminal contenu dans I'acinus est forme de petites cellules
que Ton retrouve dans le canal genital. Elles representent le lot de cellules
germinales qui, dans les conditions naturelles, ont migre dans la gonade
posterieurement a son irradiation. Ces gonocytes se trouvent associes a des
ovocytes de moyenne et de grande taille qui presentent des alterations nucleolaires frequentes. La peripherie du nucleole est occupee par une structure annulaire dense entourant une aire plus claire au centre de laquelle se trouve un
element punctiforme d'aspect cristallin. Ces figures qui correspondent a la
dissociation des elements nucleolaires apres action des rayons X, ont ete egalement decrites, chez Asterina gibbosa, par Brusle (19686). On peut done penser
que ces ovocytes, en voie de degenerescence, etaient deja dans la gonade au
moment de l'irradiation (Fig. 4B).
An niveau de l'interradius regenere, le canal et la gonade se sont reformes. Les
acini renferment de jeunes cellules males et femelles en voie de differenciation
(Fig. 4C, D). Nous avons regroupe nos observations dans le tableau suivant:
Tableau 1. Evolution du tissu germinal et de la regeneration de
Vappareil genital, apres irradiation
Type
d'irradiation
Nombre
d'animaux
Etat des cellules
de I'anneau aboral
Totale
Partielle
10
13
Tcmoins (non
irradies)
13
Pycnoses
Cellules saines
et radiolesees
Cellules saines
Regeneration
^_ __>^_
,
Canal
Gonade
+
+
+
+
+
En conclusion, et compte tenu de nos observations, il apparait qu'aprcs
irradiation du tissu germinal aux rayons X, celui-ci ne peut se reconstituer au
niveau d'une gonade regeneree que si des cellules germinales de I'anneau genital
aboral ont ete protegees du rayonnement.
Le prob/eme de revolution des cellules germinales
Nous venons de montrer que le tissu germinal present au niveau d'une gonade
regeneree a pour origine une reserve de cellules situee au niveau de I'anneau
FIGURE 4
(A) Le sinus genital de I'anneau aboral contient des cellules germinales saines. (B) La
gonade laissee en place contient des ovocytes radioleses associes a de jeunes spermatocytes sains. (C) La gonade s'est differenciee. Elle contient des cellules germinales
males et femelles. (D) La gonade regeneree. aa, anneau aboral; cag, canal genital;
eg, cellules germinales; cog, cordon genital; div, division; g, gonade; n, noyau;
////, nucleole; ov, ovocyte; ovr, ovocyte residuel; pai, paroi interradiale; pii, pilier
interradial; spc, spermatocytes.
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M. HUET
PS
col sp
spc
Cellules germinales chez Vetoile de mer
799
aboral. C'est a la suite d'une migration, provoquee experimentalement par
excision d'un interradius, que ces cellules se deplacent en direction preorale du
disque ou leur accumulation provoque la formation de la gonade. Une question
se pose au sujet de revolution des cellules germinales qu'elle renferme. Est-elle
la meme que celle presentee par les gonades laissees en place et qui ont accompli
leur cycle normal ?
Nous avons etudie ce probleme sur des Asteries dont Je diametre est compris
entre 10 et 15 mm. Ces Asteries, que Ton sait etre a cette taille hermaphrodites,
ont subi l'ablation d'un interradius en mars. Les gonades ont ete examinees en
Janvier de l'annee suivante sur coupes histologiques pratiquees suivant un plan
equatorial. Cette technique nous a permis de faire l'etude simultanee de toutes
les glandes genitales. Cette periode de l'annee a ete choisie car elle est favorable a
la regeneration. Elle correspond au moment ou Factivite sexuelle d'Asterina est
la plus importante.
Au niveau des gonades te'moins (Fig. 5B, D; Fig. 6B)
L'examen, pratique en Janvier, des gonades temoins qui se trouvent au niveau
de chaque interradius non opere, montre que l'activite sexuelle dominante se
manifeste dans le sens d'une differenciation male. Le tissu germinal est compose
pour I'essentiel de spermatocytes et de spermatides. Des stades de maturation
sont observables. Les acini gonadiques contiennent egalement des gonies et des
spermatozoides. Ces derniers apparaissent le plus souvent groupes en amas. La
gonade peut egalement contenir quelques ovocytes, ce qui est normal puisqu'on
sait que la phase femelle est preponderante chez la race de Roscoff (Brusle,
1968/7). On peut y distinguer des ovocytes de moyenne et grande taille. Us representent les elements residuels qui n'ont pu etre pondus a la saison precedente.
Certains d'entre eux sont en voie de resorption. De plus petits ovocytes Jeur
sont parfois associes dont revolution aurait du se produire au printemps suivant.
An niveau des gonades regenerees
L'etude du tissu germinal des gonades regenerees montre que celles-ci sont
toutes en phase male. Leur evolution est done conforme a celle des autres gonades
de l'Asterie. D'autre part, l'etat de differenciation des cellules sexuelles semble
etre en relation avec le developpement de la gonade qui a regenere. Ainsi une
gonade dont l'aspect est celui d'une petite ampoule ne possede que des spermato-
FIGURE 5
(A) La gonade regeneree ne contient que quelques gonies. (B) Gonade temoin en
phase male. (C) La gonade regeneree contient des spermatocytes a divers stades de
maturation. (D) Gonade temoin hermaphrodite. Spermatogenese et presence
d'ovocytes residuels. ag, acini gonadiques; cej, canal ejaculateur; cog, cordon
genital; col sp, colonnettes spermatiques; g, gonies; ov, ovocytes; ovr, ovocyte
residuel;pai, paroi interradiale;/>#, paroi genitale; sg, sinus genital; spc, spermatocytes; spz, spermatozoides.
11
10
9
8
7
6
3
4
5
2
1
Stades
N°
Asterie
Gonies
residuels
residuels
petits
Ovocytes
Sperma- Spermatotides
zoi'des
Gonies
prophase
Spermatocytes
ovocytes
residuels
residuels
Ovocytes
-f
Sperma- Spermatotides
zoides
Gonade regeneree
H—, Petit nombre; + , assez grand nombre; + + , grand nombre.
prophase
prophase
prophase
Spermatocytes
Gonade normale
Tableau 2. Etat de differenciation du tissu germinal au niveau des
gonades normale et regeneree d'une Asterie
d
rn
H
X
o
o
oo
Cellules germinales chez Vetoile de mer
801
gonies (Fig. 5 A). Nous n'avons observe de division d'aucune d'entre elles. A un
stade plus avance du developpement, caracterise par l'apparition de quelques
acini, les gonies sont en tres petit nombre et le tissu germinal est presque
exclusivement forme de spermatocytes. Nous avons pu, a ce sujet, observer chez
plusieurs Asteries un synchronisme dans le fonctionnement de l'ensemble des
gonades. Cest ainsi que tous les spermatocytes qu'elles contiennent sont en
phase de maturation (Fig. 5C).
Au fur et a mesure que progresse la differenciation de la gonade, celle-ci
tend a presenter un aspect identique aux temoins. Elles contient essentiellement des stades de spermatocytes et de spermatides. Dans quelques cas nous
avons constate la presence de spermatozoTdes (Fig. 6 A). Comme nous l'avons
observe chez les temoins, les cellules males peuvent se trouver associees a
quelques ovocytes en voie de resorption, ce qui semble indiquer que la premiere
ebauche gonadique a du se former au moment ou l'activite ovogenetique se
manifestait encore. Les quelques petits ovocytes trouves dans ces memes
gonades correspondent, comme nous 1'avons deja note, au debut d'une nouvelle
phase femelle.
II faut remarquer que les gonades qui presentent une differenciation cellulaire
allant jusqu'a Fachevement de la spermatogenese n'offrent qu'un petit nombre
de spermatogonies. Cette constatation peut laisser a penser que Janvier correspond a une periode de repos sexuel pendant laquelle la migration des gonies
cesse ou se trouve tres ralentie. Ce repos sexuel a ete egalement constate a
cette epoque par Brusle (19686) sur des Asteries vivanten captivite. Le Tableau 2
resume l'ensemble de nos observations.
Evolution des cellules germinales en dehors du territoire gonadique
Nous avons, au cours de l'analyse descriptive de la regeneration de l'appareil
genital (Lender & Huet, 19626), note un temps d'arret entre la sequence de
differenciation de l'anneau aboral et celle des canaux genitaux radiaires. Une
accumulation momentanee de cellules germinales se produit au niveau du sinus
genital. Ce fait d'observation nous a amene a rechercher quel pouvait 6tre le
devenir de ces cellules germinales dans le cas ou un obstacle les empechait de
quitter l'anneau aboral d'ou elles semblent provenir.
L'etude histologique, sur coupes, effectuee quatre mois apres la pose d'un
greffon au niveau de la paroi du disque ou se situe le depart des canaux genitaux en direction des gonades, montre l'accumulation de cellules germinales
au carrefour de l'anneau aboral et des canaux genitaux (Fig. 6C). De plus, il
faut noter ce fait remarquable: la presence d'ovocytes en phase de croissance
(Fig. 6D).
II est done raisonnable de penser, qu'au cours du cycle sexuel normal, les
cellules germinales doivent, a partir de l'anneau aboral, migrer vers les acini
gonadiques. Cest la que s'effectue leur differenciation. Dans le cas ou un
obstacle s'oppose a leur migration, cette evolution peut avoir lieu en dehors du
territoire de la glande genitale.
802
M. HUET
Cellules germinales chez Vetoile de mer
803
DISCUSSION ET CONCLUSIONS
Au cours de la regeneration de l'appareil genital, provoquee par ablation d'un
interradius, la gonade se reforme par accumulation de cellules germinales au
niveau preoral de l'interradius regenere. Nous avons pu montrer que chez
Asterina, il est possible de detruire selectivement les cellules qui constituent le
tissu germinal par irradiation totale du corps aux rayons X. Dans ces conditions,
la regeneration d'un interradius et des structures genitales qui ont ete excisees se
deroule normalement mais la gonade ne se reforme pas. On constate une legere
dilatation de l'extremite preorale du canal genital sans presence de cellules
germinales. La gonade apparait done comme un simple renflement du canal
genital.
Les cellules qui sont responsables de la regeneration des structures somatiques
sont done incapables de renouveler le tissu germinal detruit par irradiation
totale de l'Asterie. Cette distinction entre ces deux lignees cellulaires s'accorde
parfaitement avec les observations faites au cours de l'etude dynamique de la
regeneration de l'appareil genital. En effet, il apparait que la jeune gonade ne
peut se former que si le cordon genital issu de l'anneau aboral et qui contient
des cellules germinales, a atteint le niveau preoral de l'interradius. Ces conclusions
rejoignent celles obtenues par Kille (1937, 1939) sur Thyone briareus. Chez cette
Holothurie, les tubules gonadiques regeneres sont colonises par des cellules
germinales nichees a la base de la gonade. Cependant, dans un travail plus
recent paru en 1942, ce meme auteur precise qu'au cours de la regeneration de
l'appareil reproducteur d'Holothuria parvula, les cellules germinales prennent
naissance a partir de cellules hypertrophiees de l'epithelium mesenterique.
Le stock de gonocytes ne peut se reconstituer que si une partie du tissu
germinal n'a pas ete irradie. Si on provoque la regeneration de la gonade apres
irradiation de l'appareil genital de facon a preserver du rayonnement l'anneau
aboral, on constate que les gonocytes qu'il contient migrent vers la region preorale du disque. C'est la que la gonade se forme sous la poussee des cellules
germinales qui viennent s'y accumuler. Ces observations sont tout a fait semblables a celles de Kille (1937) qui constate que la neoformation de tubules
gonadiques, chez Thyone briareus, depend de la presence de cellules germinales.
On ne trouve jamais de tubules steriles regeneres. Notons a ce sujet qu'une tres
FIGURE 6
(A) La gonade regeneree. Spermatogenese et presence de petits ovocytes. Presence
d'ovocytes jeunes et residuels. (B) Gonade temoin hermaphrodite. Spermatogenese.
Presence d'ovocytes jeunes et residuels. (C) Accumulation de cellules germinales au
niveau interradial de l'anneau aboral. (D) Ovocyte en phase de croissance au
carrefour de l'anneau aboral et des canaux genitaux. aa, anneau aboral; eg, cellule
germinale; cog, cordon genital; div, division; me, membrane cellulaire; tin, nucleole;
ov, ovocyte; ovr, ovocyte residuel;pg, paroi gonadique; sg, sinus genital; spc, spermatocytes; spt, spermatides; spz, spermatozoides; vg, vesicule germinative.
804
M. HUET
recente etude ultrastructurale de Leclerc & Delavault (1972) vient confirmer nos
observations sur l'existence de cellules germinales au niveau aboral du disque
d'Asterina gibbosa.
Nous pensons en outre que cette migration provoquee ici experimentalement
est un phenomene que doit presenter Asterina dans les conditions naturelles de
son cycle genital. Cette hypothese avait deja ete emise par Hamann (1888) et
Cuenot (1948). Selon ce dernier auteur 'il est assez probable que les cellules
germinales du cordon cheminent dans toute la longueur de celui-ci pour aller
renouveler les spermatogonies ou ovogonies des organes genitaux'. C'est ce
renouvellement continu du tissu germinal que semblent confirmer les remarques
faites par Delavault (1965) a propos de greffes de glandes genitales.' Le bloquage
de l'activite des gonades autogreffees est lie au fait que la migration des gonocytes en leur sein s'est trouvee interrompue.'
Enfin ces experiences mettent en evidence, chez Asterina gibbosa, l'existence
d'une lignee germinale distincte de la lignee somatique.
Pour ce qui est de l'etat sexuel de la gonade regeneree, nous avons vu que son
evolution est absolument identique a celle des autres glandes genitales ayant
accompli leur cycle normal. Nous rejoignons ici les observations faites, a propos
de Coscinasterias tenuispina, par Cognetti & Delavault (1958). A cet egard, nous
avons pu remarquer que l'etat de cytodifferenciation des cellules germinales est
en rapport avec le volume de la gonade et done avec le temps ecoule depuis
qu'elle a commence a se former. Ainsi une tres petite gonade ne contient que des
cellules de type gonie. A un stade plus avance de son developpement, elle peut
posseder des spermatides et meme des spermatozoides.
Notons enfin que si revolution des cellules sexuelles a lieu normalement dans
la gonade, elle n'est pas liee necessairement a un processus de migration ni a un
site anatomique determine. En effet, si un obstacle tel un greffon est interpose
entre anneau aboral et glande genitale, le sinus genital aboral donne naissance a
un sinus gonadique qui peut presenter de jeunes ovocytes parfaitement discernables. Des faits de ce genre existent dans la nature. L'un d'eux, observe par
Carpenter chez les Crinoides, nous est rapporte par Cuenot (1948): 'II est
probable que les cellules des cordons genitaux se deplacent tout le long de ceuxci et n'arrivent a maturite que dans la portion pinnulaire; il est possible du
reste, que cette evolution ait lieu en un point quelconque; en effet H. Carpenter
a trouve deux fois un ovaire developpe dans le disque meme, evidemment sur le
trajet du cordon genital'.
RESUME
Apres ablation partielle de l'appareil genital au niveau d'un interradius, les
structures excisees se reconstituent. Cette regeneration s'accompagne d'une
migration de cellules germinales a partir d'une reserve de gonocytes situee au
niveau de 1'anneau aboral. Detruite par irradiation, elle ne peut se reconstituer
bien que la regeneration somatique soit possible. Ces resultats semblent indiquer
qu'Asterina possede une lignee germinale distincte de la lignee somatique.
Cellules germinates chez Vetoile de mer
805
L'etat devolution du tissu germinal, au niveau de la gonade regeneree, est
conforme a celui des gonades qui ont poursuivi normalement leur cycle. Cette
evolution n'est pas liee a l'existence d'un niveau anatomique privilegie de
l'appareil genital.
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