Malformations resultant d'irradiations localisees de
differentes parties de Febauche cardiaque chez
Fembryon de Poulet
par
GEORGES LE DOUARIN 1
Laboratoire d'Embryologie experimentale du College de France et du C.N.R.S., Paris. (Directeur:
Professeur tt. Wolff)
AVEC UNE PLANCHE
L ' I R R A D I A T I O N aux rayons X de la totalite de l'ebauche cardiaque, pratiquee
sur l'embryon de Poulet au 3feme jour de l'incubation, provoque des malformations cardiovasculaires qui, en ce qui concerne le coeur, interessent la morphologie externe de l'organe ainsi que sa constitution interne. Ces resultats ont ete
decrits dans un travail anterieur (G. Le Douarin, 1960).
Pour expliquer la genese de ces malformations, on peut envisager d'une part
la radiodestruction d'une certaine quantite de materiel de l'ebauche cardiaque —
done un effet direct du rayonnement—et d'autre part des perturbations de la
physiologie cardiaque qui sont la consequence de la radiolesion. Un effet secondaire de l'irradiation du coeur se manifeste ainsi au niveau des arcs aortiques dont
revolution normale est frequemment perturbee, fournissant alors des systemes
arteriels aberrants (G. Le Douarin & N. Le Douarin, 1959). On connait par
ailleurs l'importance des courants sanguins dans le modelage des cavites cardiaques et dans la realisation d'un cloisonnement normal (Bremer, 1928).
L'irradiation localisee de certaines parties de l'ebauche cardiaque au 3^me
jour de l'incubation a ete realisee pour tenter de preciser le mecanisme de
l'apparition de certaines defectuosites du coeur obtenues apres l'irradiation
totale de cette ebauche. La methode utilisee dans ce travail est celle qui a ete mise
au point par Ancel & Wolff (1934).
Le rayonnement est fourni par un appareil Picker-X-Rays, a anticathode de
tungstene de 4 mm.2, fonctionnant sous une tension de 60 kV. et a une intensite de
8 mA. ou de 15 mA. selon les series experimentales. La distance de l'anticathode
a l'embryon est de 13 cm. Le tube localiseur employe absorbant environ 30 pour
cent du rayonnement, le debit utile est de l'ordre de 500 r/minute lorsque
l'intensite est de 8mA. et de 820 r/minute lorsqu'elle est de 15 mA.
1
Author's address: Laboratoire d'Embryologie experimentale du College de France, 49 bis , Avenue
de la belle Gabrielle, Nogent-sur-Marne, Seine, France.
[J. Embryol. exp. Morph. Vol. 9, Part 3, pp. 556-562, September 1961]
G. LE DOUARIN —MALFORMATIONS DE L'EBAUCHE CARDIAQUE 557
RESULTATS
Irradiation du bulbe et du tronc arteriel (Planche, fig. A)
Series experimentales
Les series experimentales realisees sont representees sur le tableau 1.
TABLEAU 1
Stade de Hamburger
et Hamilton (1951)
Nombre
de cas
3000 r.
\6k 18
19 ^ 21
11
14
7
11
6
8
4000 r.
16 & 18
21
8
2
3
2
3
Dose
19*21
Survie
>13j.
Arcs
anormaux
Pour une meme dose de rayonnement le pourcentage de survie est plus grand
que lors de l'irradiation totale du coeur.
Effet de cette irradiation sur le systeme arteriel
Le pourcentage d'anomalies vasculaires pour une dose de 3000 r. est sensiblement le meme que lors de l'irradiation totale, c'est-a-dire environ 80 pour
cent des cas. Les anomalies obtenues se repartissent de la fagon suivante:
Anomalies portant sur des arcs subsistant normalement:
(absent
5 cas
Arc 4 droit
4
cas
(donnant la carotide
14 cas
Troncs brachiocephaliques aberrants
1 cas
,,
„
absents
4 cas
Arc 6 droit de diametre reduit
Persistances de vaisseaux devant normalement disparaitre:
a droite
4 cas
(
a gauche
bilateralement
2 cas
1 cas
Arc 4 gauche
1 cas
Arteres sous-clavieres primaires
9 cas
La region bulbo-troncale semble done etre responsable des malformations
vasculaires produites par l'irradiation du coeur.
Malformations cardiaques
Sur les 23 coeurs etudies, 3 seulement etaient normaux. Les 20 autres presentaient des defectuosites de la cloison aortico-pulmonaire et des valvules semilunaires.
Anomalies de la cloison aortico-pulmonaire
Elles s'observent aux deux etages bulbaire et troncal et presentent 3 degres
d'importance.
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Tronc normalement cloisonne et communication entre les rampes au niveau du
bulbe. Dans ce cas les cretes bulbaires sont ebauchees, mais au niveau de la portion proximale du bulbe elles ne se soudent pas et laissent ainsi subsister une
communication entre les rampes aortique et pulmonaire sous la forme d'une
fissure plus ou moins importante.
Tronc cloisonne et bulbe indivis. Les cretes bulbaires sont alors totalement supprimees et les courants sanguins des deux ventricules se melangent completement.
Absence complete de la cloison aortico-pulmonaire. Le bulbe est indivis et se
prolonge a la sortie du coeur par un tronc arteriel unique qui se ramifie plus loin
selon une disposition plus ou moins proche de la normale (Planche, fig. B).
Anomalies vasculaires
La suppression ou l'inachevement de la cloison bulbo-troncale s'accompagnent de malformations des valvules semi-lunaires.
Lorsque le tronc arteriel est normalement cloisonne, tandis que le septum
bulbaire est incomplet ou absent, on trouve frequemment des valvules semilunaires de taille reduite. Lorsque la cloison bulbo-troncale fait totalement
defaut, trois cas peuvent se presenter.
1. Les valvules semi-lunaires sont au nombre de 4. Stephan (1952) a observe
cette disposition en produisant la suppression de la cloison bulbo-troncale par
les ligatures d'arcs aortiques.
2. II existe seulement 3 valvules semi-lunaires, dont la situation suggere
qu'elles appartiennent a l'une des rampes arterielles, celles de l'autre rampe
etant absentes.
3. Enfin, on peut observer une absence complete de valvules. II existe alors
des bourrelets plus ou moins importants en relief dans la lumiere du tronc
arteriel.
En conclusion, l'irradiation localisee du bulbe et du tronc permet d'obtenir
isolement les anomalies observees au niveau de ces formations lors de l'irradiation de la totalite du coeur. D'autre part, les defectuosites de la cloison bulbotroncale ainsi realisees ne s'accompagnent pas de la persistance du foramen
inter-ventriculaire. La cloison inter-ventriculaire et le depart de la rampe aortique
sont normalement constitues.
Irradiation du ventricule {Planche, fig. C)
La limite anterieure de l'irradiation est donnee par le sillon ventriculo-bulbaire visible sur la face externe du coeur.
92 embryons ont recu 3000 r. aux stades 16 a 18. Vingt-quatre ont survecu
plus de 13 jours et ont pu etre etudies.
On retrouve dans beaucoup de cas certaines anomalies qui sont observees lors
de l'irradiation totale du coeur, telles que l'hypertrophie ventriculaire gauche ou
la presence d'un sillon plus ou moins profond separant les apex ventriculaires.
G. LE DOUARIN —MALFORMATIONS DE L'EBAUCHE CARDIAQUE 559
Les malformations internes concernent la connection du ventricule gauche
avec le bulbe, c'est-a-dire la naissance de la rampe aortique.
Foramen inter-ventriculaire persistant (7 cas)
Cette anomalie traduit une perturbation de revolution normale du coussinet
endocardique median du canal atrio-ventriculaire. Normalement en effet, le
foramen inter-ventriculaire est transforme en un canal connectant le ventricule
gauche et la rampe aortique bulbaire par une proliferation du materiel endocardique. Cette persistance du foramen inter-ventriculaire n'empeche pas la formation de la cloison bulbo-troncale qui etait normalement constituee dans tous les
cas etudies. De meme, le reste du septum inter-ventriculaire s'est edifie normalement.
Anomalie de la muscularisation de la rampe aortique (14 cas)
La base de la rampe aortique forme une volumineuse poche a paroi mince
faisant parfois hernie dans l'oreillette gauche.
Une coupe transversale du cceur au niveau des canaux atrio-ventriculaires
montre que la cloison inter-ventriculaire est tres mince, peu muscularisee, ce qui
permet cette dilatation considerable de la rampe aortique (Planche, fig. D).
Ici encore, la malformation resulte d'une evolution anormale du materiel
endocardique atrio-ventriculaire.
Les cceurs ayant ete irradies en totalite n'ont pas presente cette malformation
isolement, mais possedaient souvent un bulbe indivis extremement vaste,
occupant une position mediane. II s'agissait alors de l'association de deux perturbations differentes de l'organogenese normale. D'une part la cloison aorticopulmonaire ne s'etait pas formee, et d'autre part la deficience de la muscularisation de la partie craniale du septum inter-ventriculaire s'etait accompagnee d'une
dilatation de la base de la rampe aortique.
En conclusion, l'irradiation de la partie de l'ebauche cardiaque situee en
arriere du sillon ventriculo-bulbaire provoque une perturbation de la connection
du ventricule gauche et du bulbe ainsi que de la muscularisation de la cloison
separant les canaux atrio-ventriculaires droit et gauche.
Irradiation du sommet de la courbe ventriculaire (Fig. la)
Les experiences precedentes, de meme que l'irradiation totale du cceur,
n'empechent pas le developpement des trabecules myocardiques qui, en progressant de l'apex vers le canal atrio-ventriculaire, edifient le septum inter-ventriculaire musculaire. On pouvait done se demander si une dose de rayonnement
beaucoup plus forte, localisee au sommet de la courbe ventriculaire, aurait un
effet sur revolution des trabecules myocardiques.
Dix-neuf embryons, aux stades 16 a 18, ont recu 4900 r. Quinze d'entre eux
ont survecu au-dela du 13""e jour de l'incubation. La survie est done tres bonne
560 G. LE D O U A R I N — M A L F O R M A T I O N S DE L'EBAUCHE C A R D I A Q U E
malgre l'importance de la dose de rayonnement. Mais aucune malformation n'a
ete observee. II est done possible d'envisager que les lesions peuvent etre reparees
lorsque le champ de l'irradiation est tres reduit.
Irradiation d'une zone ventriculo-bulbaire (Fig. lb)
Dix-huit embryons, aux stades 16 a 18, ont recu 3000 r. La mortalite est egalementfaible pour cette serie experimentale, puisque 12 embryons ont survecu
au-dela du 13feme jour de l'incubation.
Aucune malformation n'a ete constatee
au niveau des rampes arterielles, la cloison
aortico-pulmonaire s'est edifiee normalement dans tous les cas. Une meme dose
4.
de rayonnement, appliquee a l'ensemble de
l'ebauche bulbo-troncale produit cependant
un important pourcentage d'anomalies du
cloisonnement.
II apparait done que des doses qui provoquent d'importantes malformations lorsque
la zone irradiee est etendue, ne sont pas capables de perturber Porganogenese cardiaque
lorsque le champ de l'irradiation est reduit.
CONCLUSIONS
L'irradiation aux rayons X de differentes
parties de l'ebauche cardiaque de l'embryon
de Poulet au 3*me jour de l'incubation a ete
FIG. 1. Schemas des irradiations: a, du realisee pour etudier le mecanisme de
sommet de la courbe ventriculaire; b, de Papparition des malformations cardiola zone ventriculo-bulbaire; 2., 3., 4.,
2emej 3eme} 4eme arcs aortiques; T.A., tronc vasculaires obtenues par l'irradiation de
arteriel; B.A., bulbe arteriel., A., atrium, l'ensemble du coeur.
v., ventricule.
1. La region bulbo-troncale semble etre
responsable des malformations vasculaires
qui sont un effet indirect de l'irradiation du coeur.
2. L'irradiation de l'ebauche bulbo-troncale provoque des malformations
de la cloison aortico-pulmonaire et des valvules semi-lunaires.
3. L'irradiation du ventricule primitif perturbe la connection de la rampe
aortique avec le ventricule gauche et empeche la muscularisation normale de la
cloison separant les canaux atrio-ventriculaires. II en resulte une dilatation de
la base de la rampe aortique.
4. Lorsque le champ de l'irradiation est tres petit, Porganogenese cardiaque
n'est pas perturbee, meme par des doses fortes. II semble done que dans ces conditions l'ebauche cardiaque possede un pouvoir de reparation des lesions produites par le rayonnement dans un petit territoire du coeur.
G. LE DOUARIN — MALFORMATIONS DE L'EBAUCHE CARDIAQUE 561
5. Enfin, certain.es parties du cloisonnement cardiaque n'ont jamais ete
affectees par l'irradiation du coeur. En particulier, le septum interventriculaire
musculaire s'est toujours edifie normalement a partir des trabecules myocardiques. Toutes les parties de l'ebauche cardiaque n'ont done pas la meme
sensibilite, ce sont les derives du materiel endocardique qui sont le plus
souvent perturbes.
SUMMARY
Different parts of the heart rudiment of the chick embryo at 3 days of incubation were irradiated with X-rays to study the mechanism of production of the
cardio-vascular anomalies obtained by irradiating the whole heart.
(1) The bulbo-truncal region seems to be responsible for the malformations
of the vessels, which are an indirect effect of the irradiation of the heart.
(2) Irradiation of the bulbo-truncal rudiment causes malformation of the
pulmo-aortic septum and of the semilunar valves.
(3) Irradiation of the primitive ventricle disturbs the connexion of the aortic
trunk with the left ventricle and prevents the normal muscularization of the
partition separating the atrio-ventricular canals. There results a dilatation of
the base of the aortic trunk.
(4) When the field irradiated is very small, cardiac morphogenesis is not disturbed even by high doses. It seems, therefore, that in these conditions the heart
rudiment has the power of repairing lesions produced by irradiation of a small
region.
(5) Finally, some of the partitioning of the heart was never affected by irradiation of the heart. In particular, the muscular interventricular septum is always
normally formed from the myocardial trabeculae. All parts of the cardiac rudiment are not equally sensitive; it is the derivatives of the endocardial material
which are most often disturbed.
TRAVAUX CITES
ANCEL, P., & WOLFF, £T. (1934). Sur une methode teratogenique directe. C.R. Acad. sa. Paris, 199,
1701.
BREMER, J. L. (1928). An interpretation of the development of the heart. Amer. J. Amt. 42, 307-37.
HAMBURGER, V., & HAMILTON, H. L. (1951). A series of normal stages in the development of the chick
embryo. /. Morph. 88, 49-92.
LE DOUARIN, G., & LE DOUARIN, N. (1959). Sur l'irradiation du cceur de l'embryon de Poulet et ses
repercussions sur le systeme arteriel. Bull. Soc. zool. Fr. 84, 123-8.
(1960). Les Malformations cardiaques obtenues par l'irradiation aux rayons X du coeur de
l'embryon de Poulet. / . Embryol. exp. Morph. 8, 130-8.'
STEPHAN, F. (1952). Contribution experimentale a l'etude du developpement du systeme circulatoire
chez l'embryon de Poulet. Bull. biol. Fr. Belg. 86, 218-308.
562 G. LE D O U A R I N — M A L F O R M A T I O N S DE L'EBAUCHE C A R D I A Q U E
EXPLICATION D E LA P L A N C H E
FIG. A. Schema de l'irradiation du bulbe et du tronc arteriel. 2., 3., 4., 2&™, 3hme> 4£me arcs aortiques;
T.A., tronc arteiiel; B.A., bulbe arteriel; A., atrium; v., ventricule.
FIG. B. Coupe transversale du coeur d'un embryon ayant subi l'irradiation du bulbe et du tronc
arteriel. La base du tronc (T.I.) est indivise, le tronc se ramifie ensuite en vaisseaux aortique (A.) et
pulmonaire (p.).
FIG. C. Schema de l'irradiation du ventricule. (Meme legende que pour la fig. A.)
FIG. D. Coupe transversale du coeur d'un embryon ayant subi l'irradiation du ventricule. La rampe
pulmonaire (R.P.) est normale, la rampe aortique (R.A.) forme une poche dilatee.
(Manuscript received 7: ii: 61)
Vol. 9, Part 3
/ . Embryol. exp. Morph.
4
G. LE DOUARIN