/ . Embryol. exp. Morph. Vol. 20, 2, pp. 151-67, September 1968
With 4 plates
Printed in Great Britain
Etude experimentale de
l'organogenese du poumon: nature et specificite des
interactions epithelio-mesenchymateuses
Par Fl. DAMERON1
Institut d'Embryologie experimentale du College de France et
du C.N.R.S. (Directeur: Professeur Et. Wolff)
On sait que l'organogenese pulmonaire (Dameron, 1961a, b) s'effectue
seulement lorsque les deux constituants de l'ebauche, epithelium bronchique et
mesenchyme pulmonaire, sont associes. Les interactions qui s'exercent entre
les deux tissus sont indispensables pour la croissance et la differenciation de
l'epithelium.
Nous avons cherche a preciser la nature de ces interactions. Le mesenchyme
maintient l'integrite de l'epithelium auquel il sert de tissu de soutien. Son role
est-il simplement physique ? ou bien son action est-elle veritablement inductrice
et s'exerce-t-elle grace a l'elaboration de substances morphogenes comme il en
existe dans de nombreux types d'induction ?
Nous nous sommes egalement demandee quelle etait la specificite de ces
interactions. La differenciation de repithelium bronchique s'effectue-t-elle
seulement sous l'influence du mesenchyme pulmonaire? Ou bien la presence
d'un tissu mesenchymateux quelconque est-elle suffisante pour permettre l'evolution normale de la bronche?
Pour determiner la nature et la specificite des interactions entre l'epithelium
et le mesenchyme, nous avons cultive la bronche dans differentes conditions
experimentales:
— separee du mesenchyme pulmonaire par une membrane filtrante;
— associee a des mesenchymes soit de natures tres diverses soit d'une autre
classe zoologique.
MATERIEL ET METHODES
1. Materiel
Nous avons etudie la morphogenese du poumon chez l'embryon de Poulet de
la race Leghorn blanche (Gallus gallus). Le mesenchyme pulmonaire de Souris
associe a la bronche de Poulet provient de la race Swiss.
1
Adresse de Vauteur: Laboratoire d'Embryologie Experimentale, 49 bis, avenue de la Belle
Gabrielle, 94-Nogent-sur-Marne, France.
152
FL. DAMERON
2. Methodes
(a) Methode de culture organotypique in vitro
Nous utilisons la methode de culture in vitro en milieu naturel mise au point
par Wolff & Haffen (1952). Le milieu standard est enrichi par du serum (Wolff
& Wolff, 1952). En voici la composition: gelose a 1 % dans du liquide de Gey,
6 gttes; extrait embryonnaire dilue de moitie dans du liquide de Tyrode, 3 gttes;
liquide de Tyrode, 1 gtte; serum de Poulain (Difco), 3 gttes. Le liquide de
Tyrode contient de la penicilline G (sel de Na) en solution dans le ' Subtosan'
Specia a raison de 10 unites Oxford par milieu de culture.
Les explants, preleves a 5 jours d'incubation a l'aide de la loupe binoculaire,
sont deposes sur un milieu de culture prealablement recouvert d'un fragment de
membrane vitelline (Wolff, 1960). Cette derniere favorise l'etalement des explants
et ameliore les conditions de culture.
(b) Methode de grejfe in ovo
Dans les associations de bronches avec des mesenchymes heterologues, une
partie des explants a ete greffee apres une courte periode de culture: bronche et
mesenchyme sont associes sur un milieu ou ils sont laisses pendant 18 h afin
qu'ils se soudent en un explant unique. L'explant est alors introduit dans la
cavite coelomique d'un embryon receveur de 3 jours d'incubation. Tres vite
irrigue, le greffon se developpe rapidement sans contact direct avec les autres
organes. Nous avons egalement fait quelques greffes sur la membrane chorioallantoidienne d'embryons de 7 jours.
(c) Technique de separation des tissus embryonnaires
La bronche est separee de son manchon mesenchymal a l'aide de la trypsine
selon une technique derivee de celle de Moscona (1952). Les poumons sont
plonges pendant 11 min dans une solution de trypsine a 1 %, a la temperature
de la glace fondante. Nous utilisons la trypsine cristallisee Worthington dissoute
dans une solution de Earle sans calcium ni magnesium, mais additionnee de pangestine a la concentration de 1 %. La pangestine evite la production de mucus par
les cellules. Une dissociation mecanique a l'aide d'aiguilles montees tres fines est
ensuite necessaire pour completer la separation des tissus. La bronche enfin isolee
est seule conservee. Nous la rincons dans un melange a parties egales de solution
de Tyrode et de serum de poulain pour eliminer l'exces de trypsine, puis dans
une solution de Tyrode pure.
Le mesenchyme pulmonaire utilise dans les reassociations est preleve par
microdissection, sans trypsination. On le decoupe autour de la bronche a l'aide
de scalpels fins, en prenant bien soin de ne pas entrainer d'epithelium.
(d) Techniques histologiques
En vue de leur etude histologique, la plupart des explants ont ete fixes en fin
d'experience au liquide de Bouin. Coupes a une epaisseur de 5 /*, ils ont ete
V organogenese du poumon
153
colores soit a l'hemalun et au Gabe (Gabe & Martoja-Pierson, 1957), soit au
Mallory. D'autres, fixes au liquide de Gendre, ont ete colores au reactif de
Schiff (technique de Hotchkiss-MacManus).
NATURE DES INTERACTIONS EPITHELIO-MESENCHYMALES SE
PRODUISANT AU COURS DE L'ORGANOGENESE DU POUMON
L'interposition de membranes filtrantes entre deux tissus reagissants a deja
permis de mettre en evidence des systemes inducteurs ou le contact tissulaire est
necessaire pour que s'effectue la morphogenese (Lash, Holtzer & Holtzer,
1957) et d'autres ou interviennent des substances inductrices diffusibles (Grobstein, 19536; Auerbach, 1960). Ces resultats ont ete obtenus a l'aide des filtres
Millipores. Par contre, il n'a pas ete signale d'activite morphogene a travers la
membrane vitelline de 1'ceuf de poule, la cellophane et le papier a cigarette
(Holtfreter, 1933; Brachet, 1950; Moore, 1952).
Mb.Vit.
Mes.
Fig. 1. Schema illustrant la technique de culture avec interposition de membrane
filtrante. Le mesenchyme, depose sur le milieu de culture, est recouvert de la membrane. L'epithelium est place sur celle-ci, juste au-dessus du mesenchyme. Br., epith6lium bronchique; Mes., mesenchyme pulmonaire; Mb.Vit., membrane vitelline.
Pour connaitre le mode d'action du mesenchyme pulmonaire, nous avons
compare 1'evolution de l'epithelium lorsqu'il est cultive au contact direct de son
inducteur a son evolution lorsque les deux tissus sont separes par une membrane
filtrante. Nous avons utilise trois types de membrane, la membrane vitelline de
Pceuf de poule, la membrane de cellophane et les membranes Millipores.
Quel que soit le type de membrane utilise, nous la decoupons en petits fragments. Au moment de la mise en culture, nous deposons le mesenchyme pulmonaire sur le milieu de culture et le recouvrons de la membrane filtrante. La
bronche est placee sur le filtre juste au-dessus du mesenchyme (ou inversement)
comme le montre la figure 1. Les bronches controlaterales servant de temoins
sont cultivees sur la membrane vitelline, soit seules, soit en association directe
avec le mesenchyme pulmonaire.
154
FL. DAMERON
1. Resultats: evolution de la bronche separee du mesenchyme
pulmonaire par une membrane filtrante
(a) Membrane vitelline de Vceuf de Poule
La membrane vitelline de l'ceuf de Poule non incube constitue un filtre
anhyste, de faible epaisseur (6 a 10 /i). Nous l'avons interposee entre epithelium
et mesenchyme pulmonaires dans 21 cas.
Treize bronches ont conserve leur structure tubulaire. De plus, elles ont
developpe quelques digitations. L'epithelium est sain, d'aspect palissadique;
il a prolifere (planche 1, fig. 2).
Les 8 autres bronches se sont plus ou moins etalees sur la membrane vitelline.
L'epithelium, de type palissadique, a forme cependant un certain nombre de
replis qui marquent une tendance a la tubulisation et indiquent une proliferation
epitheliale assez importante. II est important de signaler que nous n'avons
jamais observe de regressions analogues a celles obtenues avec les bronches
controlaterales cultivees seules. La figure (planche 1,fig.3) est une illustration de
ce type devolution. Les quelques fibroblastes que Ton peut observer sur le bord
de la membrane vitelline proviennent soit de cellules epitheliales dedifferenciees,
soit de cellules mesenchymateuses qui n'ont pas ete eliminees par la trypsine.
Mais meme si ces fibroblastes sont d'origine mesenchymateuse, leur trop petit
nombre ne leur permet pas d'induire la differentiation de l'epithelium: les
bronches temoins cultivees isolement se dedifferencient dans tous les cas.
Dans l'ensemble, la bronche, separee du mesenchyme pulmonaire par une
membrane vitelline, est done capable d'operer une certaine morphogenese.
Cette morphogenese rappelle celle que Ton obtient lorsque les deux tissus sont
cultives en contact direct. Elle est toutefois plus faible et d'aspect legerement
different: la structure bronchique est moins caracteristique et les digitations
PLANCHE 1
L'6chelle des figures represente une valeur de 100/*.; e. epithelium bronchique; f.tn.,
filtre Millipore; m., mesenchyme pulmonaire; m.v., membrane vitelline.
Fig. 2, 3. Interposition d'une membrane vitelline entre l'epithilium et le mesenchyme pulmonaires. Aspect histologique apres 5 jours de culture.
Fig. 2. L'6pithelium bronchique s'est differencie, surtout du cot6 du mesenchyme, et a
prolifere en formant des replis.
Fig. 3. La structure tubulaire de la bronche n'est plus reconnaissable. Mais l'epithelium s'est
differencie et a forme de nombreux replis.
Fig. 4, 5. Interposition d'une membrane Millipore entre l'Spithelium et le mesenchyme
pulmonaires. Aspect histologique apres 5 jours de culture.
Fig. 4. Filtre Millipore de type PH (epaisseur de 150/t, diametre des pores de 0,3/*). La
bronche s'est etalee sur le filtre et n'a pas fait de morphogenese.
Fig. 5. Filtre Millipore de type TH (epaisseur de 25 fi, diametre des pores de 0,45 /*). Meme
Evolution.
J. Embryol. exp. Morph., Vol. 20, Part 2
PLANCHE 1
-4
8.V
I
1
FLDAMERON
I
facing p. 154
J. Embryol. exp. Morph., Vol. 20, Part 2
PLANCHE 2
L'organogenese du poumon
155
moins nombreuses. On peut conclure neanmoins, qu'a travers la membrane
vitelline, diffuse une substance permettant Forganisation de l'epithelium
bronchique, sa proliferation et sa ramification.
(b) Membrane de cellophane
Sur les 15 bronches separees du mesenchyme pulmonaire par un membrane de
cellophane, nous n'avons pas observe la moindre differentiation. Les bronches
regressent et se necrosent. Elles evoluent comme les bronches temoins cultivees
isolement.
(c) Membranes Millipores
Quatre types de filtres ont etc essayes (VF, VM, PH et TH). Differant par leur
epaisseur et la dimension de leurs pores, ces membranes pourraient nous
renseigner sur la taille des molecules constituant l'agent inducteur et la distance
litnite entre les deux ebauches pulmonaires permettant encore l'induction.
Le tableau 1 indique le nombre de bronches experimentees dans chaque
categorie de filtre et leur type devolution.
Les filtres VF et VM aux pores les plus fins (0,01 et 0,05 ju) et relativement
epais (150/t), ne permettent pas la morphogenese du bourgeon pulmonaire.
Apres 5 jours de culture, l'epithelium est entierement etale sur le filtre; sa
necrose est frequente. Le type PH, dont les pores sont beaucoup plus larges
Tableau 1. Evolution de la bronche separee du mesenchyme
pulmonaire par une membrane Millipore
Type devolution de la bronche
Type de filtre
Millipore
Nombre de
bronches
VF
VM
PH
TH
18
8
39
10
Morphogenese + +
;
Survie
Regression
+
36
8
18
8
3
2
PLANCHE 2
b. I, bronche primaire; b. II, bronche secondaire; c.h., cellules hSpatiques; e., epithelium
bronchique; m., mesenchyme pulmonaire; m.i., mesenchyme intestinal; m.pr., mesenchyme de
proventricule; pb., parabronche.
Fig. 7. Bronche associSe a du mesenchyme pulmonaire. Aspect histologique apres 18 h de
culture et 6 jours de greffe. Morphogenese importante.
Fig. 8. Bronche associSe a du mesenchyme intestinal. Aspect histologique apres 18 h de
culture et 6 jours de greffe. Le greffon a un aspect intestinal.
Fig. 9. Bronche associee a du m6senchyme de proventricule. Aspect histologique apres 18 h
de culture et 6 jours de greffe. La bronche est pluristratifi6e; elle est envelopp6e par les
couches musculaires qui se sont differenctees dans le mesenchyme de proventricule.
Fig. 10. Bronche associee a du foie jeune. Aspect histologique apres 5 jours de culture. La
bronche dessine des villositds a la maniere d'une muqueuse intestinale.
156
FL. DAMERON
(0,3 /*), s'est montre a peine plus favorable que les precedents: la bronche s'est
aussi completement etalee mais l'epithelium est reste sain et palissadique comme
on le voit sur la figure (planche 1, fig. 4). Enfin, le type TH, moins epais que les
3 autres filtres (epaisseur de 25 /i et diametre des pores de 0,45 /i) donne des
resultats comparables a ceux que Ton obtient avec le filtre PH. L'epithelium
survit mais on n'observe ni differenciation ni structures caracteristiques. La figure
(planche 1, fig. 5) nous montre revolution d'une bronche cultivee sur un filtre
TH.
Les bronches sont done capables de survivre sur les filtres Millipores PH et
TH mais non d'effectuer leur morphogenese.
2. Conclusions
Ces experiences montrent que le mesenchyme pulmonaire peut exercer son
action a travers certains types de filtres. On peut done penser que, comme dans
d'autres systemes embryonnaires, le poumon s'edifie, au moins en partie, sous
l'influence d'une ou des substances inductrices elaborees par le mesenchyme.
Ces substances diffusent vers l'epithelium pour en declencher la differenciation.
— Elles sont capables de filtrer a travers la membrane vitelline. Nous obtenons
dans ce cas differents degres devolution: ces substances peuvent diffuser plus
ou moins bien, en particulier s'il est reste de Palbumine sur la membrane
vitelline.
— Leur influence ne se manifeste pas ou se manifeste tres peu a travers les
filtres Millipores. II est probable que la quantite de facteurs morphogenes qui
parvient a traverser les filtres PH et TH est trop faible pour induire revolution
de l'epithelium bronchique. En outre, cette evolution peut etre genee en raison
de l'etalement de l'epithelium tres accuse sur ces filtres cellulosiques.
En conclusion, la morphogenese de la bronche peut s'effectuer en dehors de
tout contact direct avec le mesenchyme, pourvu que les substances morphogenes qu'il elabore puissent atteindre l'epithelium.
SPECIFICITE DES INTERACTIONS EPITHELIO-MESENCHYMALES:
EVOLUTION DE LA BRONCHE AU CONTACT DE MESENCHYMES
HETEROLOGUES
Des associations heterologues d'ebauches epitheliales et mesenchymateuses
ont ete pratiquees par un certain nombre d'auteurs. Elles ont apporte de
nombreux renseignements sur le probleme de la specificite de deux tissus l'un
par rapport a l'autre dans un systeme inducteur. Ellles ont montre, en particulier,
que la reponse du tissu competent a l'inducteur heterologue est variable. Selon
l'organe considere:
— ou bien l'effecteur continue a evoluer selon sa propre nature, quelquefois
avec un certain retard (e'est le cas du mesenchyme metanephrique, Grobstein,
1955; de l'epithelium thymique, Auerbach, 1960; de l'endoderme hepatique,
Le Douarin, 1964).
Vorganogenese du poumon
157
— ou bien l'effecteur est incompetent envers l'inducteur et reste indifferencie:
comme, par exemple, l'epithelium salivaire (Grobstein, 1953 a), l'epithelium
ureteral de Souris (Grobstein, 1955).
— ou bien, enfin, la differenciation de l'effecteur subit l'influence de l'inducteur heterologue: c'est le cas de Pepiderme (MacLoughlin, 1961), de l'epithelium pancreatique (Golosow & Grobstein, 1962), de l'epithelium de proventricule (Sigot, 1963), de l'epithelium ureteral de Poulet (Calame-Bishop, 1966).
En ce qui concerne le poumon, il est done interessant de savoir si la bronche
peut poursuivre son evolution au contact d'un mesenchyme heterologue. Dans ce
cas, sa differenciation sera-t-elle conforme a sa destinee propre d'arbre bronchial ?
Sera-t-elle modifi.ee en fonction de la nature du mesenchyme associe ?
Nous avons eprouve l'influence de mesenchymes tres divers par leur origine,
leur nature et leur situation (Dameron, 1961a, b, 1966):
— des mesenchymes specialises, de meme parente embryologique que le
mesenchyme pulmonaire, tels que les mesenchymes du tube digestif (proventricule, gesier, intestin, foie).
— des mesenchymes specialises venant d'organes quelconques tres differents,
comme la peau, le metanephros, le mesonephros, la tete et l'allantoide.
— un mesenchyme tres jeune, le mesenchyme somitique.
— un mesenchyme xenoplastique pro venant d'une autre classe zoologique:
le mesenchyme pulmonaire de Souris.
Enfin, nous nous sommes demandee si, comme le mesenchyme pulmonaire, les
mesenchymes heterologues agissaient par l'intermediaire d'une substance
diffusible. Nous avons done, dans certains cas, cultive le mesenchyme heterologue et la bronche de part et d'autre d'une membrane vitelline.
A. Techniques utilisees
1. Preparations des ebauches mesenchymales
— Nous prelevons la plupart des mesenchymes heterologues par microdissection a l'aide de scalpels extremement fins, sans trypsination. Des cultures
controles nous permettent de verifier si nous n'avons pas entraine par megarde
de l'epithelium avec ces mesenchymes.
— Dans le cas du derme, preleve a 6,5 jours d'incubation, un passage a la
trypsine est necessaire pour bien decoller l'epiderme (traitement de 15 min dans
la trypsine).
— Pour isoler le mesenchyme mesonephrique, on doit recourir a la technique
utilisee par Calame-Bishop (1961, 1966). Sur un embryon de 15 a 25 somites,
on arrete, par un obstacle ou une excision (figure 6 A), la progression en arriere
du canal de Wolff, inducteur normal du mesonephros. On empeche ainsi
l'induction du mesenchyme mesonephrique et sa differenciation en tubules. On
greffe alors la bronche a une distance de quelques somites presomptifs, caudalement par rapport a l'obstacle ou a l'excision, dans le territoire du mesenchyme
mesonephrique.
II
J E E M 20
158
FL. DAMERON
— Pour empecher la colonisation du mesenchyme hepatique par les cordons
hepatiques, nous nous sommes rapportee a la technique de Le Douarin (1964).
Aux stades de 9 a 15 somites, on excise une bande transversale sur une longeur
de 3 a 4 somites, depuis l'axe somitique jusqu'a l'aire opaque, entre le 3eme et le
6eme somites (figure 6B). Au 5 ou 6eme jours d'incubation, ce mesenchyme
hepatique forme un petit lobe globulaire rose fonce, accole au tube digestif
reste ouvert depuis le niveau de l'excision jusqu'a l'ombilic intestinal. Nous
avons preleve le mesenchyme a ce moment pour l'associer a la bronche en
culture.
z.m.h.
Fig. 6. A: Technique de greffe d'une bronche dans le territoire mesonephrogene. Operation
sur un embryon de 15 a 25 somites (d'apres Calame-Bishop, 1961, 1966). B: Technique qui
permet d'isoler le mesenchyme hepatique. Operation sur un embryon de 9 a 15 somites
(d'apres Le Dourain, 1964). br., bronche; mes.meso., territoire du mesenchyme mesone'phrique;
z.exc, zone excisee; z.f., zone du foie; z.m.h., zone du mesenchyme hepatique.
2. Culture des ebauches reassociees
L'evolution des associations heterologues est etudiee dans deux situations
differentes:
— en culture in vitro prolongee (pendant 5 a 7 jours);
— en culture de courte duree (pendant 18 h) suivie de greffe (pendant 4 a
6 jours). Ceci permet d'obtenir un developpement plus important des explants.
Les resultats fournis par ces associations sont compares a 1'evolution des
bronches controlaterales isolees ou reassociees au mesenchyme pulmonaire.
U organogenese du poumon
159
Nous considerons comme favorables les mesenchymes qui permettent l'evolution de la bronche, c'est-a-dire:
— la proliferation de l'epithelium entrainant la ramification ou, a defaut, la
formation de replis de la paroi bronchique;
— la differentiation histologique de l'epithelium.
Nous qualifions de non inducteurs les mesenchymes qui provoquent la
resorption de la bronche ou un ballonnement excessif, accompagne de degenerescence de l'epithelium.
B. Resultats
1. Influence du mesenchyme pulmonaire sur la morphogenese de la bronche
En ce qui concerne revolution des temoins, nous savons deja que la bronche
reassociee au mesenchyme pulmonaire en culture in vitro (Dameron, 1961a, b,
1966) effectue une bonne morphogenese.
Lorsqu'une association analogue est greffee apres 18 h de culture, le greffon
se vascularise rapidement et acquiert tres vite une taille importante. La bronche
se ramifie abondamment. Les divers ordres de bronches se trouvent le plus
souvent represented (planche 2, fig. 7). La croissance equivaut approximativement a cell d'un poumon developpe dans les conditions naturelles mais dont le
plan morphologique est atypique.
2. Influence des mesenchymes de meme parent e embryologique que le
mesenchyme pulmonaire
(a) Mesenchymes du proventricule, du gesier et de Vintestin
Vingt-sept bronches ont ete associees au mesenchyme de proventricule, 26 au
mesenchyme de gesier et 42 au mesenchyme intestinal. Parmi celles-ci, 27, 19
et 40 ont respectivement evolue. Ces experiences ont ete faites soit en culture,
soit en culture suivie de greffe.
L'observation histologique montre que l'epithelium et le mesenchyme mis en
presence s'associent etroitement et reagissent l'un par rapport a l'autre (planche 2,
fig. 8, 9). Les mesenchymes differencient une double ceinture musculaire
autour de la bronche. A l'interieur de celle-ci, le bourgeon pulmonaire dessine
des replis ou villosites. II prend l'aspect d'une muqueuse pluristratifiee, surtout
au contact des mesenchymes de proventricule et de gesier.
Ainsi ces explants ou ces greffons ont l'allure d'un tube digestif: la transformation de la bronche peut etre due soit a des raisons mecaniques, les nappes
musculaires qui enveloppent la bronche genant son evolution, soit a 1'influence
inductrice propre au mesenchyme associe. Ces modifications morphologiques
de la bronche correspondent-elles a un changement du metabolisme cellulaire ?
Differenciation histochimique. Sigot (1963) a montre que la differentiation du
gesier s'accompagne d'une accumulation de glycogene dans les cellules epitheliales. Dans l'epithelium bronchique par contre, cette substance n'existe pas
normalement ou seulement a l'etat de traces. Nous nous sommes demandee si le
160
FL. DAMERON
mesenchyme de gesier, qui influence la morphologie de la bronche en association
heterologue, modifie aussi son metabolisme en provoquant la synthese de
glycogene comme il le fait avec l'epithelium de proventricule.
Nous avons done recherche le glycogene dans des associations cultivees ou
greffees a l'aide de la reaction au P.A.S. Nous n'en avons jamais detecte.
L'epithelium bronchique, place sous l'influence du mesenchyme de gesier,
n'acquiert pas la capacite de synthetiser du glycogene.
(b) Mesenchyme hepatique et foie jeune
Vingt-six bronches ont ete associees a du mesenchyme hepatique et 28 a du
foie jeune de 3,5 jours d'incubation. Dix-sept d'entre elles dans le premier cas
et 25 dans le second cas ont evolue.
Dans les deux types d'associations in vitro, l'epithelium bronchique prolifere
et forme soit des replis et villosites, soit des digitations (planche 2, fig. 10). II se
differencie et s'epaissit beaucoup. Lorsque la bronche est cultivee au contact du
foie jeune, les cellules hepatiques s'associent tres etroitement a la bronche et
s'incorporent a elle: il est difficile d'apprecier la limite entre les tissus pulmonaires
et hepatiques.
L'evolution des greffons, par contre, est moins bonne qu'/ra vitro. II est
possible que se produisent in ovo certaines inhibitions qui n'existent pas en
culture ou les tissus sont soustraits aux influences du reste de l'organisme.
(c) Conclusions
En conclusion, les mesenchymes issus du tube digestif ou de son annexe
hepatique stimulent le developpement de la bronche mais en modifient l'organisation architecturale. L'influence du mesenchyme dans les conditions de culture
que nous avons utilisees ne semble cependant pas atteindre le metabolisme profond de la cellule pulmonaire.
PLANCHE 3
d., derme; e., epithelium bronchique; g., glomerule; m.c, marques de charbon; m.m.,
mesenchyme metanephrique; m.v., membrane vitelline; t.s., tubules secreteurs.
Fig. 11. Bronche associee a du derme. Aspect histologique apres 5 jours de culture. Differentiation et ramification de l'epithelium bronchique.
Fig. 12. Bronche associee a du derme mais avec une membrane vitelline interposee entre les
deux tissus. Aspect histologique apres 5 jours de culture. Le derme agit a distance sur l'epithelium bronchique qui s'est differencie et ramifie.
Fig. 13. Bronche associee a du mesenchyme metanephrique. Membrane vitelline interposee
entre les deux tissus: le mesenchyme metanephrique agit a distance sur l'epithelium bronchique qui s'est differencie et a prolifere.
Fig. 14. Bronche associee a du mesenchyme metanephrique. Aspect histologique apres 18 h
de culture et 5 jours de greffe. La bronche forme un tube simple bord6 d'un Epithelium palissadique ou pseudostratifie. Noter la differentiation de tubules secr&eurs et de glomerules dans
le mesenchyme metanephrique.
J. Embryol. exp. Morph., Vol. 20, Part 2
PLANCHE 3
14
FL DAMERON
facing p. 160
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FL. DAMERON
PLANCHE 4
U organogenese du poumon
161
3. Mesenchymes issus d'organes quelconques eloignes du territoire pulmonaire
(a) Mesenchyme dermique
Au contact du derme, la bronche se ramifie et se differencie dans tous les cas
(28) en culture. La morphogenese est importante. La paroi epitheliale, tres
epaissie, forme des replis et des digitations nombreuses (planche 3, fig. 11). La
bronche se cloisonne parfois en plusieurs compartiments, des travees recoupant
completement ou partiellement la lumiere: il est possible que le derme, se
developpant dans un plan, perturbe la structure tubulaire de la bronche.
Dans 6 cas, nous avons separe les deux ebauches par une membrane vitelline.
Les 6 explants ont evolue; 2 ont restes bien structures, 4 se sont etales partiellement. Dans tous les cas, l'epithelium s'est differencie; il a prolifere et forme des
ramifications (planche 3, fig. 12). Le derme peut done agir a distance sur l'epithelium bronchique.
(b) Mesenchyme mttanephrique
En presence du mesenchyme metanephrique, en culture, l'epithelium bronchique prolifere et developpe des digitations dans 17 cas sur 23. II s'amincit
assez nettement.
Dans 21 cas, nous avons interpose une membrane vitelline entre la bronche
et la mesenchyme metanephrique. Neuf bronches se sont etalees, 12 ont conserve leur structure. L'epithelium, d'aspect cubique ou palissadique, a prolifere
et forme des replis ou, dans 6 cas, de petites digitations (planche 3, fig. 13).
Lorsque culture et greffe sont combinees (12 cas), la bronche suit une evolution un peu differente. Dans 7 cas, elle apparait sous forme d'un tube simple
constitue d'un epithelium cubique ou palissadique et pouvant rappeler d'assez
loin un uretere. Le mesenchyme metanephrique est lui-meme induit par l'epithelium pulmonaire a former des ilots de tubules secreteurs et des glomerules
dans 11 cas sur 12 (planche 3, fig. 14). II se produit done une induction reciproque
des deux ebauches associees: la structure de la bronche se simplifie, repithelium
s'amincit; la differentiation des tubules au contact de cet epithelium montre
PLANCHE4
e., Epithelium bronchique; m.c, mesenchyme cephalique; m.p., mesenchyme
pulmonaire de souris; m.v., membrane vitelline.
Fig. 15. Bronche associee a du mesenchyme cephalique. Aspect histologique apres 5 jours de
culture. Ballonnement de la bronche.
Fig. 16, 17. Bronche associee a du mesenchyme pulmonaire de souris.
Fig. 16. Aspect histologique apres 18 h de culture et 5 jours de greffe. L'epith61ium bronchique de poulet est pluristratifie\ II a forme de nombreux bourgeons.
Fig. 17. Aspect histologique apres 18 h de culture et 5 jours de greffe. Detail montrant, vers
la droite, des bourgeons dichotomiques et, vers la gauche, un bourgeon monopodique. Les
bourgeons ont un aspect typiquement pulmonaire.
162
FL. DAMERON
que le mesenchyme metanephrique est determine et qu'il evolue selon sa
nature propre.
(c) Mesenchyme mesonephrique
Vingt-huit bronches ont ete cultivees en association avec du mesonephros de
3 a 5 jours; 6 bronches ont ete greffees directement dans le territoire presomptif
du mesenchyme mesonephrique et laissees en place pendant 5 jours.
Dans tous les cas, le bourgeon pulmonaire se dilate en vesicule plus ou moins
volumineuse, a paroi mince. L'epithelium est quelquefois cubique et le plus
souvent aplasique et dediffereneie.
(d) Mesenchyme cephalique
Dans les 21 associations realisees in vitro, la bronche s'est dedifferenciee et a
regresse presque completement ou a forme une vesicule a paroi mince (planche 4,
fig. 15).
(e) Allanto'ide
Quinze associations ont ete cultivees et 8 bronches ont ete greffees sur la
membrane chorio-allantoiidienne. Ces deux series ont donne les memes resultats.
Le bourgeon pulmonaire est reste sain mais n'a pas evolue.
(/) Mesenchyme somitique
Le mesenchyme somitique, preleve sur des embryons de 2,5 a 3 jours d'incubation, a ete associe a la bronche dans 56 cas en culture. Nous n'avons observe
aucune evolution. La bronche s'est vesiculisee.
(g) Conclusions
La bronche est capable de reagir a l'induction de quelques mesenchymes
heterologues ne provenant pas du tube digestif: elle evolue au contact du derme
et du mesenchyme metanephrique. Par contre, elle ne se developpe pas en
presence des mesenchymes mesonephrique, cephalique, allantoidien et somitique
Ces differences devolution sont-elles dues a une inegalite dans le degre d'activite morphogene de ces mesenchymes ? ou a l'antagonisme de certains d'entre
eux envers l'epithelium bronchique ?
Le derme et le mesenchyme metanephrique sont capables, comme le mesenchyme pulmonaire, d'induire la differenciation de la bronche a travers une
membrane vitelline. Des substances actives, elaborees par ces mesenchymes,
diffusent done vers l'epithelium pour en declencher la morphogenese.
4. Mesenchyme issu d'une autre classe zoologique
Nous avons essaye d'obtenir la differenciation de la bronche de Poulet sous
l'influence d'un mesenchyme xenoplastique, le mesenchyme homologue pulmonaire de Souris. Les explants survivent parfois assez difficilement car les
tissus de Souris tendent a se necrosser rapidement.
V organogenese du poumon
163
Toutefois, la bronche de Poulet poursuit sa morphogenese au sein du mesenchyme pulmonaire de Souris de 11 jours de gestation dans 11/17 cas en culture et
4/5 cas en greffe. L'observation macroscopique des cultures montre une evolution comparable a celle des reassociations des deux ebauches pulmonaires de
Poulet. Une partie des cellules mesenchymateuses se condense en manchon
autour de la bronche de Poulet. L'epithelium, de type pseudostratifie, prolifere
et se ramifie. De nombreux bourgeons dont l'aspect est typiquement pulmonaire,
se sont formes en particulier dans les greffons (planche 4, figs. 16, 17). Le mode
de bourgeonnement est soit monopodique comme dans le poumon de Poulet,
soit dichotomique comme dans le poumon de Souris. Ce type de morphogenese
intermediate a aussi ete obtenu par Taderera (1967) dans les associations
d'epithelium pulmonaire de Souris et de mesenchyme pulmonaire de Poulet.
Ces resultats indiquent que des constituants differents d'un meme organe mais
de classes differentes se reconnaissent et collaborent. Comme le suggere
Wolff (1957), 'aux homologies morphologiques doivent correspondre des
homologies profondes de nature biochimique'.
Tableau 2. Influence des mesenchymes heterologues sur la
morphogenese de la bronche
Nombre de cas
evolues
"^Jo+iii"^ /"In
JLNdlUlC VILI
Mesenchymes de
meme origine
embryologique
Mesenchymes
specialises
quelconques
M6senchyme tres jeune
M6senchyme d'une autre
classe zoologique
mesenchyme
Pulmonaire
de proven Ir.
de gesier
Intestinal
Hepatique
Dermique
Metanephrique
Mesonephrique
Cephalique
Allantoidien
Somitique
Pulmonaire
de souris
en culture en greffe
49/50
42/52
18/18
10/15
27/29
42/54
28/28
17/23
0/28
0/21
0/15
0/56
12/17
9/9 >
9/11
13/13
8/8
Tfifln&YI{*(* /"In
J.1111UCJ1LC UU
mesenchyme
Inducteur
normal
Favorables
10/12 >
1/6 •
• Defavorables
—
4/5
Favorable
C. Conclusions
1. L'ensemble de ces resultats, resume dans le tableau 2, montre la specificite
du mesenchyme pulmonaire dans la differenciation caracteristique de l'epithelium bronchique. Cette specificite existe malgre les differences de parente
zoologique entre les tissus puisque le mesenchyme pulmonaire de Souris est
capable d'induire l'epithelium bronchique de Poulet a former des bourgeons
typiquement pulmonaires.
164
FL. DAMERON
2. Les associations entre bronche et divers mesenchymes heterologues
montrent aussi que des interactions sont possibles dans un systeme epitheliomesenchymateux inhabituel.
(a) Grace a la stimulation de repithelium bronchique, les mesenchymes se
differencient en structures caracteristiques et evoluent selon leur destinee
normale: ils sont deja determines au moment de l'explantation.
(b) La bronche peut se developper au contact de certains mesenchymes
heterologues (mesenchymes provenant du tube digestif, de la peau et du metanephros) mais ceux-ci modifient son organisation architecturale: l'epithelium
bronchique n'est pas determine.
L'influence des mesenchymes heterologues sur la bronche peut s'exercer:
— par leur texture: en ce qui concerne les mesenchymes digestifs tres denses,
la differenciation des couches musculaires peut gener la ramification de la
bronche qui fait alors des replis ou des villosites;
— par l'intermediaire d'une substance morphogene diffusible: nous avons
vu que les mesenchymes dermique et metanephrique agissent a distance. II est
probable que ceci est vrai pour d'autres mesenchymes.
— II faut peut-etre ajouter un certain effet trophique qui peut se produire
entre deux tissus etrangers anormalement en contact.
(c) Cependant si de tels mesenchymes peuvent devier la bronche de sa
destinee morphologique normale, il ne semble pas que le metabolisme de
l'epithelium bronchique soit modifie: n'ayant pas normalement la capacite de
synthetiser du glycogene, cet epithelium ne Facquiert pas au contact du mesenchyme de gesier. II est interessant de remarquer que l'endoderme hepatique
(Le Douarin, 1967) perd cette capacite au contact d'un mesenchyme heterologue
mais la retrouve si on reassocie cet endoderme avec son propre mesenchyme.
3. En conclusion, l'organogenese pulmonaire s'effectue grace a des interactions entre l'epithelium et le mesenchyme. Ce dernier elabore une substance
morphogene qui diffuse vers l'epithelium pour en declencher la differenciation.
L'activite inductrice du mesenchyme sur repithelium bronchique est specifique.
La bronche peut neanmoins evoluer au sein de certains mesenchymes heterologues
mais ces derniers modifient sa morphologie.
Ceci nous amene a nous interroger sur la nature de la substance morphogene
synthetisee par le mesenchyme. Nous pouvons nous demander s'il existe un ou
plusieurs facteurs. Dans ce cas, peut-on distinguer un facteur de croissance
generale propre a tous les tissus et un facteur specifique responsable de la
differenciation pulmonaire, limitant ou orientant Faction du premier facteur ? Les
resultats que nous avons obtenus jusqu'ici ne nous permettent pas encore de
repondre a ces questions.
RESUME
1. Nous avons etudie la nature et la specificite des interactions epitheliomesenchymales au cours de l'organogenese du poumon chez l'embryon de
Vorganogenese du poumon
165
Poulet. Nous avons suivi revolution des bronches a partir du moment ou elles
commencent a se ramifier (114 a 120 h d'incubation). La plupart des experiences
ont ete faites en culture in vitro selon la methode mise au point par Wolff &
Haffen.
2. L'interposition de membranes filtrantes entre les deux constituants pulmonaires a permis de determiner la nature des interactions s'effectuant entre ces
deux tissus. Les interactions peuvent s'exercer a distance par l'intermediaire
d'une substance inductrice elaboree par le mesenchyme. Cette substance est
capable de diffuser a travers la membrane vitelline. Elle est arretee par la
cellophane. Elle n'a que peu d'influence a travers une membrane Millipore.
Elle est active a faible distance (inferieure a 25 /*).
3. Des associations entre bronche et divers mesenchymes heterologues montrent que certains d'entre eux (mesenchymes mesonephrique, cephalique, allantoidien et somitique) ne sont pas favorables a la morphogenese de la bronche.
D'autres mesenchymes heterologues, au contraire, permettent son evolution:
les uns ont la meme parente embryologique que le mesenchyme pulmonaire
(ils proviennent du tube digestif); d'autres sont tres differents (c'est le cas du
derme et du mesenchyme metanephrique); enfin, un mesenchyme xenoplastique,
le mesenchyme pulmonaire de Souris, est tout a fait favorable. Ces mesenchymes
heterologues favorables modifient l'organisation architecturale de la bronche.
Seul, le mesenchyme pulmonaire induit specifiquement la differentiation caracteristique de la bronche. Le mesenchyme pulmonaire de Souris est, lui aussi,
capable d'induire l'epithelium bronchique de Poulet a former des bourgeons
typiquement pulmonaires.
SUMMARY
An experimental study of the organogenesis of the lung: the nature and
specificity of the epithelio-mesenchymatous interactions
1. The nature and specificity of epithelio-mesenchymal interactions have been
studied during chick lung organogenesis. The evolution of bronchi has been
observed from the moment when they begin to branch out (after 114-120 h of
incubation). Most of the experiments have been made in culture using Wolff &
Haffen's method.
2. Filter membranes laid between the epithelium and mesenchyme of the lung
allowed the determination of the nature of interactions which take place between
these two tissues. The interactions can occur at a distance, through an inductive
substance elaborated by the mesenchyme. This substance is able to diffuse
across the vitelline membrane of a hen's egg. It is stopped by a cellophane
filter. It has only slight influence across a Millipore filter. It is active at distances
of less than 25 /*.
3. Associations between bronchus and various heterologous mesenchymes
show that some of them (mesonephric, cephalic, allantoic and somitic mesenchymes) are unfavourable to bronchial morphogenesis. Others, on the contrary.
166
FL. DAMERON
allow its evolution: among these, some have the same embryologic origin as
the lung mesenchyme (they come from the digestive tract); others are very
different (like dermic and metanephric ones); finally, a xenoplastic mesenchyme,
the mouse lung one, is quite favourable. These favourable heterologous mesenchymes influence the bronchial architectural organization. Only lung mesenchyme specifically induces the characteristic differentiation of the bronchus. The
mouse pulmonary mesenchyme is also able to induce the chick lung epithelium
to develop typically pulmonary buds.
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