/. Embryol. exp. Morph. Vol. 27, 1, pp. 15-24, 1972
Printed in Great Britain
Induction (Tun pharynx
supplementaire par des incisions repetees chez la
planaire Dugesia lugubris 0. Schmidt
Par J. SCHILT 1
Laboratoire de Zoologie, Universite de Nancy I
SUMMARY
The induction of a supernumerary pharynx in a planarian
Incisions are made in the prepharyngeal region of Dugesia lugubris. These incisions are
repeated every day.
When the nerve trunks are regularly cut, a supernumerary pharynx may appear at the
level of the incisions, on condition that these incisions are far enough from the origin of the
host pharynx.
However, even at large distances, the pharyngeal region exerts an inhibitory effect on the
regeneration of such a pharynx: 20 days are necessary for its differentiation, and it is always
smaller than the host pharynx.
It seems that the nerve trunks play, one way or another, a role in the induction of the
supernumerary pharynx, but it cannot be determined what role they play. The nature of
inhibition is not certain.
These results are compared to those obtained by other authors.
INTRODUCTION
L
Lorsque Ton decoupe un fragment dans la zone pharyngienne de Dugesia
lugubris et qu'on le reimplante sur place, il apparait frequemment dans la zone
prepharyngienne un pharynx surnumeraire ayant une orientation identique a
celle du pharynx de l'hote. Mais ceci ne se produit que lorsque Fomentation
initiale - dorsoventrale ou transverse - du fragment reimplante a ete modifiee
(Schilt, 1968). La reorientation de la zone pharyngienne semble avoir isole cette
derniere de la zone prepharyngienne.
L'isolement de la zone pharyngienne - et du meme coup l'apparition d'un
pharynx supplementaire - peut s'obtenir par un autre procede: des incisions
repetees.
MATERIEL ET METHODES
Les experiences sont faites sur Dugesia lugubris. Les individus choisis sont de
grande taille (1 cm de long). Au moment de Foperation, ils sont places sur de
la glace, face ventrale vers le haut: on devine ainsi generalement les troncs
nerveux.
1
Adresse de Vauteur: Universite de Nancy I, Laboratoire de Zoologie, Boulevard des
Aiguillettes, 54 - Nancy 01, France.
15
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J. SCHILT
Fig. 1. Serie d'essais. (A) Nature de l'incision. (B) Resultats lorsque les bords de la
plaie se ressoudent. (C) Resultat lorsque la plaie reste beante.
A l'aide d'eclats de lames de rasoir de taille variable, on pratique une ou
plusieurs incisions allant de la face ventrale a la face dorsale. Ces incisions sont
repetees tous les jours.
Une premiere serie est realisee a titre d'essai sur 52 animaux. L'incision est
large (2/3 de la largeur du corps) (Fig. 1 A). Dix animaux sont disseques sous la
loupe, 4 fixes et etudies histologiquement. Les resultats de cette serie sont les
suivants:
- Dans 1 cas, les bords de la plaie se sont ressoudes regulierement tous les
jours. L'animal estfixele 26eme jour. L'etude histologique revele l'existence d'un
pharynx supplementaire derriere la section; ce pharynx n'a pas de bouche
(Figs. IB, 2A).
- D a n s 4 cas, les bords de la plaie ne sont pas ressoudes et ont cicatrise
separement. Dans chacun des cas, un pharynx supplementaire est present au
moment de l'etude (etalee pour les 4 cas du 15eme au 21eme jour). Mais cette
fois, le nouveau pharynx se trouve dans la partie anterieure, juste devant la
section, exactement comme si les deux parties de la planaire avaient ete entierement separees (Figs. 1C, 2B).
- D a n s tous les autres cas, les parties anterieure et posterieure de chaque
animal se sont detachees l'une de l'autre par suite du dechirement des tissus
situes de part et d'autre de la plaie.
Ps
-
• « • - «
CiV
Fig. 2. (A) Coupe sagittale du cas figure en Fig. 1B. (B) Coupe sagittale partielle du casfigureen Fig. 1C. L'avant de l'animal est
a gauche. (C) Experience 1 - coupe transversale passant par l'incision et la racine du pharynx supplemental. (D) Experience
3 - differenciation musculaire (m) obtenue dans deux cas (coupe transversale). CN = cordons nerveux; / = niveau de l'incision;
Ph = pharynx de l'hote; Ps - pharynx supplemental. (A) x 30; (B) et (C) x 100; (D) x 50.
/
•
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J. SCHILT
Pour eviter cet inconvenient et permettre aux deux bords de se ressouder dans
tous les cas, les incisions realisees par la suite sont plus etroites. Dans ces conditions, les plaies se cicatrisent d'un jour a Fautre mais restent toujours parfaitement visibles, permettant une incision journaliere au meme endroit (Tableau 1).
Apres chaque operation, les animaux sont remis dans Feau a temperature
ambiante.
Au bout d'un temps variable, allant de quelques jours a plusieurs semaines,
ils sont disseques sous la loupe ou plus generalement fixes au liquide de BouinHollande et colores a l'hematoxyline-eosine sur coupe de 10 ^m. Pour permettre
de localiser le niveau des sections, les animaux sont le plus souvent fixes juste
apres une operation.
Tableau 1. Schema des operations et nombre de cas
(Ne sont pris en consideration que les individus etudies du point de vue histologique
(les pharynx surnumeraires pouvant echapper, du fait de leur petite taille, a une
dissection) et fixes apres le 20eme jour (delai necessaire a la differentiation de ces
pharynx).)
3
Exp.
Nombre
de cas
26
10
43
13
r\
43
Induction d'un pharynx supplementaire chez la Planaire
1
19
0,5 mm
CNG
Fig. 3. Reconstitution graphique d'un cas de l'experience 2. (A) vue laterale; (B)
vue dorsale. CND, CNG = cordon nerveux droit et gauche. Ilt 72 = incisions.
b = Bouche. Autres conventions identiques a celles de la Fig. 2.
DETAIL DES RESULTATS (TABLEAU 1)
Incision affectant les deux cordons nerveux
Experience 1: deux incisions etroites au mime niveau (55 cas, 11 disseques, 44
fixes dont 26 apres le 20eme jour)
Dans 18 cas sur les 26, il apparait un pharynx surnumeraire; sa racine se trouve
au niveau des incisions; le pharynx deborde vers Farriere (Fig. 2C).
Experience 2: deux incisions etroites legerement decalees (18 cas, tous fixes dont
10 apres le 20eme jour)
Dans 6 cas sur 10, un pharynx surnumeraire se developpe; sa racine peut
etre situee a un niveau intermediaire entre celui des sections; son extremite
deborde alors l'extremite posterieure (3 cas). Le pharynx neoforme tout entier
peut se trouver derriere la section posterieure (Fig. 3) (3 cas).
B
Induction d'un pharynx supplementaire chez la Planaire
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Incision affect ant un seul cordon
Experience 3: une incision etroite sur un des cordons (22 cas, 3 disseques, 19
fixes dont 13 apres le 20eme jour)
Dans deux cas, une differentiation musculaire, rappelant de muscle pharyngien, est notee du cote opere au niveau de la section (indique par m sur le
tableau) (Fig. 2D).
Incision{s) e'pargnant les cordons nerveux
Experience 4: une incision etroite entre les cordons (11 cas, 1 disseque, 10 fixes
dont 8 apres le 20eme jour)
Dans 6 cas sur 8, un pharynx surnumeraire est present. Mais l'etude histologique revele que dans tous les cas ou un tel pharynx s'est developpe, les cordons
nerveux ont ete leses par les incisions.
Dans cette serie, l'instrument utilise semble avoir ete trop large pour inciser
entre les cordons sans les toucher. Comme dans l'experience 1, le pharynx
neoforme est situe derriere l'incision (Fig. 4A).
Experience 5: trois incisions etroites de part et d'autre des troncs nerveux (16 cas,
5 disseques, 11 fixes dont 6 apres le 20eme jour)
Un individu possede un pharynx surnumeraire situe pres d'un des cordons
nerveux: ce cordon est lese par l'incision. Dans tous les autres cas, les cordons
ne sont pas touches, les animaux n'ont pas fourni de nouveau pharynx.
Etant donne la difficulte de faire des incisions transverses sans leser les troncs
nerveux, une 6eme serie est realisee en pratiquant des incisions paralleles aux
cordons nerveux.
Experience 6: une incision longitudinale mediane (46 cas, 1 disseque, 45 fixes dont
43 apres le 20eme jour)
II n'est apparu aucun pharynx surnumeraire dans cette serie.
FIGURE 4
(A) Pharynx supplementaire obtenu dans l'experience 4 - vue en coupe longitudinale.
xl25.
(B) Coupes transversales des deux pharynx extirpes de l'hote, en bas le pharynx
normal, en haut, le pharynx supplementaire. x 50.
(C) Exemple de pharynx anormal avec gaine incomplete (coupe longitudinale).
xl25.
(D) Coupe transversale d'un pharynx supplementaire de forme aberrante. Memes
conventions que pour la Fig. 2. x 125.
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J. SCHILT
RESULTAT GENERAL
II convient de considerer trois series d'individus:
(1) Ceux chez lesquels aucun des cordons nerveux n'est touche par l'operation: dans ce cas, on n'observe aucune modification chez l'animal opere.
(2) Ceux chez lesquels un seul cordon est touche. Aucune modification ne
se produit generalement.
(3) Ceux chez lesquels les cordons sont sectionnes regulierement: dans ce
cas, il peut apparaitre dans le voisinage immediat des incisions - en position
mediane - un pharynx surnumeraire (tres rarement deux pharynx).
En general, ce pharynx neoforme ne s'ouvre sur aucune bouche. Lorsqu'il
est bien constitue, sa polarite est normale. II est toujours plus petit que le
pharynx d'origine, 2 a 3 fois plus court que ce dernier: 300-450 jitm. contre 800
a 1000 /on, longueurs mesurees sur coupes (Figs. 2 A, 3). Son diametre est reduit
dans les memes proportions (Fig. 4B).
Dans quelques cas, le nouveau pharynx est aberrant, soit avec une gaine
incomplete (Fig. 4C), soit de forme anormale (Fig. 4D). Mais on reconnait
toujours la structure du muscle pharyngien.
Des fixations echelonnees ont montre qu'il faut au moins 20 jours pour qu'un
tel pharynx se differencie.
DISCUSSION ET CONCLUSION
Des experiences precedentes, il ressort que des lesions repetees de la region
prepharyngienne peuvent entrainer la differenciation a leur niveau d'un petit
pharynx supplementaire.
Ce n'est pas le traumatisme lui-meme qui est responsable de cette differenciation puisque seules des lesions regulieres des troncs nerveux la provoquent alors
que des lesions de meme importance epargnant les cordons ne sont suivies
d'aucun effet.
Cette importance des troncs nerveux a deja ete notee au cours d'autres
experiences: ainsi j'ai deja indique, dans un travail anterieur (Schilt, 1970), que
les cordons nerveux devaient etre presents dans un greffon prepharyngien
reimplante en position dorsoventrale inverse pour permettre la differenciation
de structures cephaliques sur la face anterieure. Sugino (1964) a egalement
signale leur importance dans le maintient de la polarite.
Le present travail montre que les troncs nerveux interviennent d'une fagon
ou d'une autre au cours de la differenciation d'un pharynx supplementaire.
Ceci rejoint l'idee d'une induction nerveuse du pharynx qu'a emise Bondi (1961).
D'autres auteurs (Wolff, Lender & Ziller-Sengel, 1964; Ziller-Sengel, 1967)
ont parle d'une influence humorale jouant dans l'induction et Finhibition des
organes de la Planaire, en particulier du pharynx. Ainsi, Ziller-Sengel (1967) a
montre l'effet inhibiteur d'un pharynx sur la regeneration d'un autre pharynx
Induction d'un pharynx supplementaire chez la Planaire
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Fig. 5. d = Mesure de la distance entre la racine du pharynx
de l'hote et le niveau des incisions.
dans son voisinage. Elle a greffe une zone pharyngienne supplementaire dans
une Dugesia lugubris et a excise le pharynx ainsi greffe. Dans ces conditions,
elle a observe que le pharynx de l'hote peut inhiber la regeneration du pharynx
greffe, a condition que la distance entre les deux pharynx soit faible; la regeneration du pharynx greffe puis excise peut aussi etre simplement retardee.
Le meme auteur a montre que la region pharyngienne renferme une substance
inhibitrice qui, appliquee sous forme d'extraits a des Planaires auxquelles on a
excise le pharynx, retarde la regeneration de ce dernier de quelques jours.
Comparant les resultats que j'ai obtenus avec ceux decrits par Ziller-Sengel
(1967) et Wolff et ah (1964), on pourrait interpreter mes experiences de la facon
suivante:
(1) L'incision des troncs nerveux en avant du pharynx declenche un processus
de regeneration d'un pharynx surnumeraire au niveau de l'incision. Rien de tel
ne se produit si l'incision epargne les troncs nerveux. II apparait done que les
cordons nerveux jouent un role dans cette induction (avec eux, on sectionne
aussi les ovovitelloductes, cependant il parait peu probable que ceux-ci interviennent dans le processus). Les resultats actuels ne permettent pas de tirer de
conclusion sur la nature de cette induction. On pense a une substance emise soit
par le systeme nerveux lui-meme, soit par les tissus environnants sous l'influence
du systeme nerveux.
(2) L'induction est contrebalancee par une inhibition emanant de la region
pharyngienne. L'inhibition est totale quand la distance entre le pharynx de
l'hote et le niveau d'incision est petite: en effet, j'ai mesure la distance entre le
niveau des sections (ou de la section la plus anterieure) et la racine du pharynx
de l'hote (d, Fig. 5). Cette distance varie de quelques microns a 1,5 mm. Dans
tous les cas ou un pharynx surnumeraire s'est forme, cette distance etait au
moins egale a 800 /an. L'inhibition est partielle au dela de cette distance. Dans
ce cas, elle a un effet sur la duree d'apparition du nouveau pharynx puisqu'il
faut au moins 20 jours pour permettre sa differenciation et sur sa taille qui est
toujours reduite. La nature de cette inhibition n'est pas connue. Elle est peut-
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J. SCHILT
etre humorale. Elle peut s'exercer par dififusion a travers les tissus ou par la voie
nerveuse. II convient de remarquer que, dans les experiences avec des extraits
de Ziller-Sengel, ce n'est pas le pharynx lui-meme, mais justement la zone
pharyngienne (renfermant les troncs nerveux) qui a le plus fort pouvoir inhibiteur.
De nouvelles recherches sont en cours pour essayer de preciser quels sont les
facteurs responsables des resultats obtenus dans ce travail.
RESUME
Chez la Planaire Dugesia lugubris, on pratique des incisions dans la region prepharyngienne.
Ces incisions sont refaites tous les jours. Lorsque les troncs nerveux sont regulierement
sectionnes par ces incisions, il peut apparaitre a leur niveau un pharynx supplementaire, a
condition que les incisions soient suffisamment eloignees de la racine du pharynx de l'hote.
Meme a grande distance, la region pharyngienne de l'hote exerce une inhibition sur la
regeneration d'un tel pharynx surnumeraire: en effet, le delai d'apparition de celui-ci est
toujours long (20 jours) et sa taille est reduite.
II apparait que les troncs nerveux jouent, d'une fagon ou d'une autre, un role dans l'induction du pharynx surnumeraire, sans qu'on puisse preciser leur mode d'action. La nature de
l'inhibition n'est pas connue.
Ces resultats sont compares a ceux obtenus par d'autres auteurs.
Ce memoire constitue une partie de la these qui sera presentee par l'auteur en vue de
l'obtention du grade de Docteur es Sciences.
TRAVAUX CITES
BONDI, C. (1961). Ricerche e considerazioni sulla induzione del faringe in Planarian. Boll.
Zool. 28, 175-192.
SCHILT, J. (1968). Greffes heteropolaires chez les Planaires. Region pharyngienne. C. r. Seanc.
Soc. Biol. 162, 2263-2265.
SCHILT, J. (1970). Induction experimental d'excroissance par des greffes heteropolaires chez
la Planaire Dugesia lugubris. Annls Embryol. Morph. 3, 93-106.
SUGINO, H. (1964). On the role of the ventral nerve cords in the regeneration in the common
Japanese freshwater Planarian. Mem. Osaka Gagukei Univ. 13, 109-115.
WOLFF, E., LENDER, T. & ZILLER-SENGEL, C. (1964). Le role des facteurs auto-inhibiteurs
dans la regeneration des Planaires. Rev. suisse Zool. 71, 75-98.
ZILLER-SENGEL, C. (1967). Recherches sur la determination et Vinhibition de la morphogenese
des blastemes de regeneration chez les Planaires. These, Faculte des Sciences, Paris.
(Manuscrit re$.u le 10 mai 1971)