J. Embryol. exp. Morph., Vol. 15, 3, pp. 365-369, June 1966
With 4 plates
Printed in Great Britain
365
Effet de la fecondation sur Futrastructure du
cytoplasme peripherique de Foeuf de
Xenopus laevis
Par P. VAN GANSEN 1
Laboratoire de Morphologie Animale, Universite Libre de Bruxelles
Cet article fait suite a celui ou nous avons decrit et discute les modifications
provoquees par la maturation dans l'ultrastructure de Pceuf ovarien (Van
Gansen, 1966). Nous y avions indique dans quelles perspectives ce travail
etait entrepris (Brachet, 1964, 1965a).
MATERIEL ET METHODES
Materiel. Des Xenopus laevis femelles sont injectees d'hormone gonadotrope
et accouplees. Trois pontes ont ete recueillies apres la fecondation. Dans chacune
10 oeufs ont ete fixes au stade indivis. Les autres ceufs de ces pontes ont donne
naissance a des tetards normaux. Apres fixation, on a preleve dans chaque oeuf,
pour l'enrobage, un fragment situe pres du pole animal, sans preciser sa situation
par rapport au champ dorsal. Dans chaque lot, trois a cinq fragments d'oeufs
differents ont ete finalement examines au microscope, soit onze oeufs indivis
au total.
Methodes. Les methodes de preparation des fragments d'oeufs pour la microscopie electronique ont ete decrites dans un article precedent (Van Gansen,
1966): fixation a l'aldehyde glutarique, puis au tetroxyde d'osmium, enrobage
a l'Araldite, coloration des ultracoupes a l'uranyle-plomb.
OBSERVATIONS
Cinq des oeufs examines presentent une particularite remarquable dans leur
cytoplasme peripherique: on y distingue de nombreuses plages claires au sein
desquelles serpentent des polyribosomes (Planche 1, figs. A, B). Nous decrirons
successivement les deux categories d'oeufs.
1
Adresse de Vauteur: Universite Libre de Bruxelles, 67, rue des Chevaux, Bruxelles,
Belgique.
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P. VAN GANSEN
(1) CEufs a plages de polyribosomes
Nous n'avons observe ces plages que dans le cytoplasme peripherique des
oeufs, sur une profondeur evaluee a une dizaine de microns. L'un de ces oeufs
a ete sectionne dans un territoire particulierement riche en lipochondries
(Planche 1, fig. B). Les autres fragments observes presentent des grains de
pigment, des plaquettes vitellines, des mitochondries et des vesicules disseminees
parmi la foule des ribosomes (Planche 1, fig. A).
(a) Surface de Vceuf et granules corticaux. Deux des oeufs a plages de polyribosomes possedaient encore des granules corticaux apparemment en voie de
dissolution (Planche 2, fig. A). En effet, contrairement a ce que nous avons vu
dans l'oeuf vierge, on ne distingue plus, a ce moment, de membrane autour du
granule; au niveau de celui-ci le plasmolemme parait d'ailleurs etre interrompu.
Le corps du granule cortical n'est separe de l'espace perivitellin que par le
feutrage peripherique que nous avons decrit precedemment (Van Gansen,
1966). La limite entre le feutrage peripherique et le cytoplasme sous-jacent est
beaucoup moins nette dans les oeufs fecondes que dans les oeufs vierges, le
PLANCHE1
Fig. A. Plages de polyribosomes dans le cytoplasme peripherique d'un oeuf feconde indivis.
M — mitochondries, PI = grains de pigment, PP = plages de polyribosomes, VI = plaquette
vitelline. x 10.000.
Fig. B. Plages de polyribosomes dans un territoire particulierement riche en lipochondries.
C = feutrage cortical, L = lipochondries, x 12.000.
PLANCHE 2
Fig. A. Granule cortical en voie d'expulsion. Au niveau du granule (GC) le plasmolemme
(PL) est interrompu (fleche). x 38.000.
Fig. B. Plages de polyribosomes (PP) montrant la dispersion des polyribosomes (P) au
sein d'espaces clairs. x 42.000.
Fig. C. Plage de polyribosomes en formation. Les ribosomes (R) ne sont pas encore tous
clairement associes en polyribosomes. La plage contient des substances rinement fibrillaires (fleches). x 80.000.
PLANCHE 3
Fig. A. Plage de polyribosome (PP), contenant des polyribosomes (P) de longueur variable.
Dans le cytoplasme environnant les ribosomes (R) paraissent disperses isolement au sein de
travees cytoplasmiques . x 60.000.
Fig. B, C, D. Polyribosomes, montrant lefiltenu (15 a 20 A) qui associe les ribosomes (fleches).
x 150.000.
PLANCHE4
Fig. A. Aspect du cytoplasme peripherique d'un oeuf feconde depourvu de plages de polyribosomes. Les structures ribosomales paraissent disperses de fa?on homogene. Elles ont
envahi le feutrage cortical. C = feutrage cortical, L = lipochondries, M = mitochondries,
PI= grains de pigment, V= vacuoles. x 30.000.
Fig. B. Polyribosomes (fleches) et monosomes (R) d'un oeuf feconde. Des ribosomes sont
disposes en couronne autour d'une plaquette vitelline (VI), sous une membrane commune.
V = vacuoles, M- mitochondries. x 60.000.
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PLANCHE
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PLANCHE 4
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La fecondation et Vultrastructure du cytoplasme
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feutrage paraissant envahi par les ribosomes (Planche 1, fig. B; Planche 2,
fig. A; Planche 4, fig. A).
(b) Structures ribosomales. En dehors des plages de polyribosomes, les ribosomes paraissent tres semblables a ceux que nous avons decrits chez Pceuf vierge:
ce cont des granules ayant en moyenne 260 A de diametre, presentant une
infrastructure typique. Us paraissent 'isoles' c. a d. disperses au sein d'une
trame fibrillaire (Planche 2, fig. C; Planche 3, fig. A).
Dans certaines plages ou les polyribosomes ne sont, d'ailleurs, pas tres
distincts (Planche 2, fig. C), on remarque de fins filaments tres proches des
elements de la trame fibrillaire generale. Par contre, la ou les polyribosomes
apparaissent nettement, on ne distingue pas d'elements fibrillaires (Planche 2,
fig. B; Planche 3, fig. A). Le nombre de ribosomes associes en chainettes, au
sein de ces plages, varie de 2 a 14; comme il s'agit d'ultracoupes a travers des
organites, seul le plus eleve de ces nombres presente quelque interet. A des
grossissements suffisants (Planche 3, figs. B, C, D), on distingue un filament
tenu (15 a 20 A de diametre) qui associe les monosomes en polyribosomes.
Certains polyribosomes paraissent former des boucles (Planche 3, fig. B) ou
etre branchus (Planche 3, fig. D). Ces images pourraient s'expliquer par des
repliements du fil qui forme la chainette.
(2) (Eufs sans plages de polyribosomes
Dans les 6 autres oeufs fecondes examines, nous n'avons observe ni plages de
polyribosomes, ni granules corticaux. La densite generale du cytoplasme est
tres homogene (Planche 4, fig. A).
(a) Surface de Vcsuf. Sous la surface ondulee du plasmolemme on distingue
une mince region, plus dense que le cytoplasme plus profond. Le feutrage
fibrillaire, caracteristique de cette region dans Poeuf vierge, est envahi de ribosomes jusqu'au plasmolemme lui-meme (Planche 4, fig. A).
(b) Structures ribosomales. Examines a de plus forts grossissements (Planche
4, fig. B), de nombreux ribosomes apparaissent associes en chainettes. Les
polyribosomes voisinent avec des ribosomes isoles. II n'est pas certain, cependant,
que ces derniers ne soient pas des fragments de polyribosomes isoles par un
artefact de coupe. Enfin, on observe assez frequemment des ribosomes accoles a
des plaquettes vitellines, sous une membrane commune (Planche 4, fig. B).
DISCUSSION
Nous constatons done que la fecondation de l'ceuf de Xenope entraine, en plus
de l'expulsion des granules corticaux, bien connue chez les Anoures (Balinski &
Devis, 1963), une association des ribosomes en polyribosomes dans le cytoplasme
peripherique. Les polyribosomes que nous decrivons ressemblent fort a ceux
observes precedemment notamment chez Escherichia coli, dans les reticulocytes
(Slayter, Warner, Rich & Hall, 1963) et les cellules musculaires en formation
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P. VAN GANSEN
(Heuson-Stiennon, 1964). Ces organites seraient les responsables des syntheses
proteiniques qui commencent a bas bruit durant la segmentation (Brachet, 1960).
Ficq (1964) a d'ailleurs demontre par la methode autoradiographique que les
syntheses proteiniques debutent peu apres la fecondation, tant chez les Oursins
que chez les Amphibiens. Enfin, des systemes polyribosomaux ont d'ailleurs
ete mis en evidence par voie biochimique dans des ceufs d'oursins fecondes
(Monroy & Tyler, 1963; Malkin, Gross & Romanoff, 1964; Burny, Marbaix,
Quertier & Brachet, 1965).
Comment interpreter la signification des deux types d'oeufs fecondes que nous
avons observes? Les ceufs a plages de polyribosomes, dont certains possedent
encore des granules corticaux en voie de dissolution, auraient ete fixes peu apres
la fecondation. L'association des ribosomes au m-RNA se fait, curieusement,
au sein d'espaces cytoplasmiques ou toutes les macromolecules visibles au
microscope electronique sont soit incorporees au systeme polyribosomal, soit
refoulees a la peripherie de ces plages. Apres un certain temps, encore indetermine, ces plages optiquement vides disparaissent; le cytoplasme, enrichi de
polyribosomes, est a nouveau homogene. En meme temps, les ribosomes, peutetre libres, peut-etre associes en polyribosomes, envahissent le feutrage proteinique sous le plasmolemme et s'accolent aux plaquettes vitellines qui commencent
a se transformer.
De nombreuses questions demeurent evidemment pendantes. D'ou vient le
m-RNA qui unit les monosomes? Est-il synthetise dans le cytoplasme a partir
des spherules corticales de DNA (distinctes des chromosomes) dont Brachet
vient de decrire la formation au cours de la maturation? (Brachet, 19656).
Que le m-RNA provienne ainsi de la vesicule germinative apres sa rupture
ou bien d'un autre site (par exemple, les lamelles annelees qui sont profondement transformees au cours de la maturation), quel est le facteur qui, au cours
de la fecondation, declenche la formation des polyribosomes? Enfin, si le champ
dorsal est effectivement caracterise par une teneur plus grande en polyribosomes,
comme l'a suppose Brachet (1965 a), y aurait-il une formation particulierement precoce des polyribosomes dans ce territoire et comment se produirait-elle?
De nouvelles experiences sont evidemment necessaires pour repondre a ces
multiples questions.
RESUME
1. L'ultrastructure du cytoplasme peripherique d'oeufs fecondes indivis est
comparee a celle d'oeufs matures vierges de Xenopus laevis. Nous notons deux
modifications principales: l'expulsion (bien connue) des granules corticaux et la
formation de polyribosomes au sein de plages cytoplasmiques claires. Avant
que la segmentation ne debute, ces plages disparaissent: polyribosomes et
monosomes sont redistribues dans un cytoplasme redevenu homogene.
2. Les plus longs polyribosomes observes sur les ultracoupes comptent 14
ribosomes.
La fecondation et Vultrastructure du cytoplasme
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3. Des ribosomes paraissent accoles a certaines plaquettes vitellines en voie
de transformation.
SUMMARY
The effect of fertilization upon the ultrastructure of
the peripheral cytoplasm of the egg 0/Xenopus laevis
1. The ultrastructure of the peripheral cytoplasm of unfertilized and
undivided fertilized Xenopus eggs has been studied. Two main modifications
occur after fertilization: one is the well-known shedding of cortical granules
the other is the appearance of polyribosomes within clear cytoplasmic areas.
Before the onset of division, these areas vanish: the poly- and mono-ribosomes
are scattered throughout a now homogeneous cytoplasm.
2. The longest polyribosomes that have been observed were of fourteen
ribosomes.
3. Ribosomes appear to adhere to some yolk platelets while the latter undergo
transformation.
Ce travail a ete execute dans le cadre du contrat Euratom 016.61.10 ABIB.
TRAVAUX CITES
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