Perturbations indirectes de l'organogenese
cardio-vasculaire obtenues par la destruction aux
rayons X de territoires situes en arriere de
Tebauche du coeur
par
NICOLE LE DOUARIN1
Laboratoire d'Embryologie experimentale du College de France et du C.N.R.S., Paris. (Directeur:
Professeur £t. Wolff)
AVEC UNE PLANCHE
D E nombreuses techniques permettent de perturber l'organogenese du coeur et des
arcs aortiques chez les embryons de Vertebres. Les unes agissent sur l'ensemble
de l'organisme embryonnaire: action de la thyroxine (Bauman & Pfister, 1936),
carence vitaminique de la femelle gestante (Wilson & Warkany, 1949) ou hypoxie
temporaire de l'oeuf en incubation (Rubsaamen & Schellong, 1953). D'autres
techniques, au contraire, ont ete appliquees directement sur le systeme arteriel.
Elles ont consiste en des destructions par l'electrocautere (Bremer, 1928) ou en
des ligatures (Stephan, 1952). Elles ont eu pour consequence non seulement des
perturbations du systeme arteriel, mais egalement des malformations cardiaques.
Enfin, l'irradiation aux rayons X du cceur de l'embryon de Poulet, realisee
suivant la technique mise au point par Ancel & fit. Wolff (1934), a permis
d'obtenir des embryons presentant d'importantes anomalies du coeur et des
vaisseaux (G. Le Douarin & N. Le Douarin, 1959; G. Le Douarin, 1960).
Des experiences de radiodestructions, chez l'embryon de Poulet, de larges
bandes transversales interessant les territoires situes en arriere de l'ebauche
cardiaque produisent egalement des malformations importantes du systeme
cardio-vasculaire, bien que le coeur ait ete protege. Cette methode permet l'etude
de l'influence de l'environnement sur l'organogenese cardiaque.
TECHNIQUE
La technique utilisee a ete decrite dans un travail anterieur (N. Le Douarin,
1960, 1961).
Seuls les embryons ayant survecu au moins jusqu'au 7feme jour de l'incubation
ont ete retenus pour cette etude et l'injection a l'encre de Chine du systeme
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. 446-455, September 1961]
N. LE DOUARIN —PERTURBATIONS DE LORGANOGENESE
447
cardio-vasculaire a ete pratiquee pour favoriser l'observation du systeme arteriel.
Les coeurs ont ete etudies a l'aide de coupes transversales pratiquees a differents
niveaux.
RESULTATS
Deux series experimentales ont ete realisees.
Irradiation de Vembryon en arriere d'un somite determine
Dans ces experiences, la partie toute posteiieure de l'embryon a ete protegee,
pour que l'allantoide puisse se developper et permettre ainsi une survie depassant
6 jours d'incubation. La morphologic des animaux obtenus par cette methode a
ete decrite dans un travail anterieur (N. Le Douarin, 1960). Les deux parties protegees se developpent en s'unissant l'une a l'autre par un court pedicule.
Le tableau 1 indique les interventions pratiquees.
TABLEAU 1
Niveau de l'irradiation.
En arriere du . . .
Stade
(Nombre de somites)
Nombre de cas
Survie > 7 jours
9&12
10^15
15 ^ 19
18&22
18^22
100
30
30
15
40
14
5
8
3
10
2&me somite
3^«"e somite
4&me somite
6^™e somite
15&me somite
Anomalies du systeme arteriel
La proportion d'embryons presentant des arcs aortiques anormaux diminue
lorsque la limite anterieure de l'irradiation s'eloigne du coeur, comme le montre
le tableau 2.
TABLEAU 2
Niveau de l'irradiation.
En arriere du ...
2&me somite
3&me somite
4&me somite
6&me somite
15&me somite
Arcs normaux
Arcs anormaux
0
0
1
2
10
14
5
7
1
0
On voit qu'une irradiation en arriere du 15feme somite, done respectant le territoire embryonnaire destine a donner le cou, ne perturbe pas revolution normale
des arcs aortiques.
Les anomalies vasculaires observees realisent un dispositif presque constant
(fig. 2), s'eloignant considerablement de la disposition normale schematisee sur
la fig. 1. Les arcs 3 sont reduits, parfois meme ils ne sont pas fonctionnels et ne
448
N. LE DOUARIN —PERTURBATIONS DE
subsistent qu'a l'etat de reliquats fibreux. Les arteres carotides communes sont
formees par Tare 4 a droite et Tare 6 a gauche. L'aorte dorsale est formee par
Tare 6 droit seul.
FIG. 1. Arcs aortiques d'un embryon normal de 7 jours.
FIG. 2. Arcs aortiques d'un embryon de 7 jours, ayant subi la radiodestruction
d'un territoire etendu situe en arriere du cceur (l^ re serie experimentale). Les arcs
3 SOnt reduits et les arteres carotides sont formees par Tare 4 a droite et Tare 6
a gauche. Les membres anterieurs sont detruits par l'irradiation; il n'y a pas
d'arteres sous-clavieres. La crosse aortique est formee par l'arc 6 droit.
3,4,6: 3<=me, 4emej et6emearcs aortiques; a.d, aorte dorsale; a.p, artere pulmonaire; t.b.c, tronc brachiocephalique.
Malformations cardiaques
Elles interessent la morphologie externe et la constitution interne de l'organe.
Le tableau 3 indique leur frequence.
TABLEAU 3
Niveau de Virradiation.
En arriere du . . .
2eme somite
3eme somite
4eme somite
6eme somite
15eme somite
Coeurs normaux
Cceurs anormaux
0
1
2
2
10
14
4
6
1
0
La frequence des malformations decroit lorsque le niveau anterieur de l'irradiation s'eloigne du coeur. L'irradiation en arriere du 15^me somite est sans
effet sur l'organogenese cardiaque.
L'ORGANOGENESE CARDIO-VASCULAIRE
449
Anomalies de la morphologie externe
1. Spiralisation du tube cardiaque. Normalement, les mouvements morphogenetiques du coeur amenent le bulbe arteriel sur la ligne medio-ventrale. Les
anomalies observees consistent en une absence complete de rotation du bulbe
arteriel (fig. 3) (17 cas), ou en un inachevement de cette rotation (fig. 4) (6 cas).
On observe alors un developpement incomplet de l'oreillette droite; en effet le
cloisonnement de 1'atrium n'a pas ete suivi, a droite, du developpement de l'auricule faisant normalement deborder l'oreillette sur le ventricule. La presence du
bulbe arteriel a droite de Tatrium semble presenter une gene mecanique empechant ce developpement.
vd.
4.
FIG. 4
3
FIG. 3. Cceur d'un embryon de 9 jours montrant un bulbe arteriel reste a droite de l'atrium (a-b
niveau de la coupe representee en la fig. 7).
FIG. 4. Coeur et depart des gros vaisseaux d'un embryon de 9 jours montrant un deplacement inacheve
du bulbe arteriel vers la ligne medio-ventrale. L'atrium droit est reduit. Le ventricule droit est en
saillie sur le ventricule gauche.
a.d, atrium droit; a.g, atrium gauche; t.a, tronc aortique; t.p, tronc pulmonaire; v.d, ventricule
droit; v.g, ventricule gauche.
FIG.
Or au cours de l'organogenese normale du coeur, l'oreillette gauche presente
jusqu'au 5 ^ jour de l'incubation une taille superieure a celle de l'oreillette droite.
A la fin du 4^me jour le bulbe arteriel atteint la ligne medio-ventrale, et des ce
moment la croissance de l'oreillette droite devenant plus active que celle de
450
N. LE DOUARIN —PERTURBATIONS DE
l'oreillette gauche, elle rattrape et depasse meme, au cours du 5*me jour, la taille
de cette derniere. II semble que la disposition anormale realisee dans ces experiences apporte un argument en faveur de l'hypothese selon laquelle le retard
temporaire du developpement de l'oreillette droite est du a l'obstacle represente
par le bulbe arteriel situe du cote droit au debut de Forganogenese cardiaque.
2. Aspect des ventricules. Leur surface externe peut etre irreguliere et bossel6e
(Planche,fig.B). Us peuvent etre separes par unsillonprofond. Enfin, le ventricule
droit peut faire saillie ventralement sur le gauche (fig. 4).
CB.A
CIV
FIG. 5. Schema de la constitution interne du cceur representefig.3 (coupe trans versalement au niveau a-b). Vue vers les oreillettes. A, atrium; C.B, cavite" bulbaire; C.B.A,
crete bulbo-atriale; C.D, C.G, canaux atrio-ventriculaires droit et gauche; c.i.v, cloison
inter-ventriculaire; F, foramen inter-ventriculaire; O.A, O.P, orifices aortique et pulmonaire; T.A, T.P, troncs aortique et pulmonaire.
3. Le pericarde. Lorsque l'irradiation produit une coelosomie, le pericarde
est frequemment soude au bord anterieur de la paroi du corps, ce qui donne au
cceur une position inversee: sa face dorsale devenant ventrale et sa pointe
normalement caudale devenant craniale (Planche, fig. A).
Anomalies de la constitution interne
Les malformations les plus importantes s'observent lorsque le bulbe arteriel
est reste a droite de 1'atrium. La constitution interne du cceur est alors la suivante:
Le ventricule droit montre un volume superieur a celui du ventricule gauche
et se prolonge par un bulbe arteriel dont la cavite interne est vaste, indivise et a
parois lisses; les cretes qui sont a l'origine de son cloisonnement ne sont meme
pas amorcees. La cloison inter-ventriculaire reste incomplete, permettant ainsi au
ventricule gauche de chasser son sang dans le bulbe par la voie du foramen interventriculaire qui n'est pas obture. La cloison aortico-pulmonaire est totalement
L'ORGANOGENESE CARDIO-VASCULAIRE
451
absente au niveau du bulbe, seul le tronc arteriel est divise en deux par une
cloison legerement spirale qui amene le tronc aortique ventralement par
rapport au tronc pulmonaire.
La crete bulbo-atriale n'a pas subi sa regression normale et separe ainsi le
bulbe arteriel de l'orifice atrio-ventriculaire droit (fig. 5).
La torsion du tube cardiaque s'arrete au stade ou le coeur realise une forme en
U, c'est-a-dire celle de l'organe au 3^me jour de l'incubation. Le coeur a augmente
de taille tout en conservant cette disposition.
Au cours de Porganogenese normale, le coeur se deplace vers Parriere par
suite de la flexure de la tete et de l'allongement du cou. La radiodestruction
des somites destines a former le cou Pamene done a evoluer dans un territoire
extremement perturbe; il en resulte que ses mouvements morphogenetiques ne
s'accomplissent pas normalement et les anomalies internes constatees sont les
consequences de Pinachevement de ces mouvements. II apparait done que
certaines parties du cloisonnement cardiaque sont tributaires d'un deroulement
normal des mouvements morphogenetiques. II s'agit de la cloison aorticopulmonaire bulbaire et de la formation de la base de la rampe aortique,
c'est-a-dire de la transformation en canal du foramen inter-ventriculaire initial
par le materiel endocardique du coussinet endocardique median atrio-ventriculaire. Par contre, en depit de Pinachevement de la torsion du tube cardiaque
et des courant sanguins anormaux qu'il entraine, certains processus morphogenetiques peuvent s'accomplir: le cloisonnement de Patrium, celui du ventricule
primitif en cavites droite et gauche, la separation du tronc arteriel en deux
vaisseaux a parois musculaires independantes.
Irradiation d'une bande etroite situee en arriere du coeur
Les experiences realisees sont resumees sur le tableau 4.
TABLEAU 4
Niveau de Virradiation
Limite antirieure.
En arriere du .. .
2^me somite
2^me somite
4feme somite
6^me somite
Limite postdrieure.
En arriere du . . .
lO^me somite
6&me somite
15&me somite
15^me somite
Stade (Nombre
de somites)
10 k 12
10 & 12
15 & 19
15 ^ 20
Nombre
de cas
30
10
30
30
Survie >
7 jours
13
8
10
11
Anomalies des arcs aortiques
Leur frequence depend du niveau anterieur de Pirradiation et egalement de
Petendue du territoire detruit.
Les arcs aortiques sont anormaux dans 26 cas sur 42. La plus grande frequence
correspond aux irradiations anterieures: entre les 2hme et 10feme somites d'une
part et les 4^me et 15^me somites d'autrepart. L'irradiation d'une bande etroite,
limitee a 4 somites, meme situee juste en arriere du coeur, provoque une proportion assez reduite de malformations vascilaires.
5584.0
eg
452
N. LE DOUARIN —PERTURBATIONS DE
TABLEAU 5
Niveau de Virradiation
Limite anterieure.
En arriere du . . .
2^me somite
2&me somite
4eme somite
6&me somite
Limite posterieure.
En arriere du . . .
Arcs normaux
Arcs anormaux
lOeme somite
6&me somite
15 eme somite
15eme somite
2
5
2
7
11
3
8
4
Les systemes vasculaires anormaux obtenus dans cette serie experimentale
presentent une disposition presque constante (fig. 6). Les arcs 3 sont d'importance
reduite. Us s'unissent aux racines aortiques
(issues de l'arc 4 a droite et de l'arc 6 a gauche)
pour former les arteres carotides communes.
a.c
L'arc 4 droit conserve par ailleurs sa destinee
normale: il forme la crosse aortique.
En conclusion, les anomalies vasculaires
observees sont moins importantes que celles
obtenues dans la premiere serie experimentale.
Mais elles interessent egalement surtout les
troncs
brachio-cephaliques; les arcs 3 ne
a.d
fournissent pas la totalite de l'irrigation de la
partie du corps situee en avant du cceur (tete,
cou et membres anterieurs), la persistance des
racines aortiques pallie a cette insuffisance.
Malformations cardiaques
Elles ont ete observees dans 21 cas sur 42;
FIG. 6. Arcs aortiques d'un embryon de
7 jours ayant subi la radiodestruction les proportions obtenues pour les differents
d'une bande transversale etroite situee
en arriere du cceur (2eme serie experi- territoires irradies ne presentent pas de
mentale). Les arcs 3 sont reduits et unis differences significatives.
aux racines aortiques persistantes pour
Les anomalies sont leplus souvent moins imformer les arteres carotides, les arteres
sous-clavi6res sont les vaisseaux pri- portantes que celles obtenues dans la premiere
maires. La crosse aortique est normaleserie experimentale. Ainsi par exemple, le
ment formee par l'arc 4 droit. 3, 4, 6 =
3eme5 4eme e t 6«=me a r c s aortiques; a.c, bulbe arteriel ne reste a droite de 1'atrium que
arterecarotide commune; a.d, aorte dor- dans 3 cas sur 42 animaux etudies, dans 9 cas il
sale; r.a, racine aortique; s.c.p, artere
amorce la rotation qui l'amene normalement
sous-claviere primaire.
en position medio-ventrale; mais leplus souvent (30 cas sur 42) il acheve cette rotation.
Du point de vue de la constitution interne les malformations rencontrees le
plus frequemment sont les suivantes:
La cloison aortico-pulmonaire du bulbe laisse subsister une communication
L'ORGANOGENESE CARDIO-VASCULAIRE
453
entre les rampes arterielles sous la forme d'un orifice plus ou moins important.
Le foramen inter-ventriculaire n'est pas obture (11 cas).
La figure 7 represente un coeur ou ces deux anomalies coexistent.
R.A
CIV
FIG. 7. Schema de la constitution interne du coeur d'un embryon de 10 jours de la 2«™e serie experimentale (irradiation d'une bande etroite situee en arriere du coeur). Vue vers les oreillettes. La cloison
bulbaire est incomplete, les rampes aortique et pulmonaire communiquent. Persistance du foramen
inter-ventriculaire. 3, 4, 6, 3^ me , 4eme et 6^me arcs aortiques; C.B, crete bulbaire; C.D, C.G, canaux
atrio-ventriculaires droit et gauche; c.i.v, cloison inter-ventriculaire; R.A, R.P, rampes aortique et
pulmonaire; V.D., ventricule droit; V.M.D, V.M.G, valvule marginale droite et gauche; v.s.G, valvule
septale gauche.
CONCLUSION
La destruction par les rayons X de territoires situes en arriere de l'ebauche
cardiaque a ete realisee chez des embryons de Poulet aux stades de 9 a 22
somites.
Ces experiences produisent des anomalies du coeur et des arcs arteriels, qui
ont ete etudiees chez les embryons ayant depasse le 7*me jour de l'incubation.
Les malformations sont d'autant plus frequentes et importantes que le niveau
anterieur de l'irradiation se situe plus pres du coeur et que le territoire detruit
est plus etendu.
Les anomalies vasculaires interessent surtout les troncs brachio-cephaliques
et, moins frequemment, la crosse de l'aorte.
Au niveau du coeur les modifications apportees au territoire ou evolue
l'ebauche de cet organe provoquent des perturbations des mouvements morphogenetiques, en particulier de la rotation du bulbe arteriel. Certaines parties
454
N. LE DOUARIN —PERTURBATIONS DE
du cloisonnement cardiaque s'en trouvent affectees:la cloison aortico-pulmonaire ne se forme pas ou reste imparfaite, le foramen interventriculaire ne s'obture
pas. Le cceurc onserve done a certains egards l'organisation qui est la sienne
a un stade precoce du developpement. Par contre, la cloison inter-auriculaire et
la cloison inter-ventriculaire evoluent normalement et semblent done ne pas
dependre de l'accomplissement normal des mouvements morphogenetiques
du coeur.
SUMMARY
Experimental destruction by X-radiation of wide transverse strips situated
behind the heart rudiment has been produced in chick embryos at 9- to 22somite stages. Cardio-vascular malformations resulted. Embryos surviving at
least to the 7th day of incubation were studied. The arterial system was injected
with India ink and the heart cut transversely at different levels.
The results were as follows:
1. Malformations were more frequent and serious the closer the anterior
margin of the irradiated strip approached the heart and the more extensive the
destroyed region was.
2. Arterial anomalies affected mainly the brachiocephalic trunks, and, less
frequently, the arch of the aorta.
3. Disturbances of morphogenetic movements, especially of the rotation of the
arterial bulbus, occurred in the development of the heart itself. The partitioning
of the heart was in places affected: the pulmo-aortic septum of the bulb failed
to form or remained incomplete, and the interventricular foramen did not close.
The heart, therefore, in some respects maintained the organization which it had
at an earlier stage. In contrast, the interatrial and interventricular septa developed normally and seemed, therefore, not to depend on the normal completion
of the morphogenetic movements of the heart.
TRAVAUX CITES
ANCEL, P., & WOLFF, ET. (1934), Sur une methode teratogenique directe. C.R. Acad. Sci. 199,1701.
BAUMANN, G., & PFISTER, C. (1936). La Thyroxine provoque chez de jeunes alevins de truite, une
atrophie et une disparities des arcs aortiques, analogues a celles des embryons d'Amniotes.
C.R. Soc. Biol. Ill, 1156-8.
BREMER, J. L. (1928). Experiments on the aortic arches in the chick. Anat. Rec. 37, 225-54.
LE DOUARIN, G. (1960). Les Malformations cardiaques obtenues par l'irradiation aux rayons X du
coeur de l'embryon du Poulet. /. Embryol. Exp. Morph. 8,130—8.
& LE DOUARIN, N .(1959). Sur l'irradiation du coeur de l'embryon de Poulet et ses repercussions
sur le systeme arteriel. Bull. Soc. zool. Fr. 84, 123-8.
LE DOUARIN, N. (1960). Sur les resultats d'experiences de radiodestructions transversales pratiquees
chez l'embryon de Poulet. C.R. Acad. Sci. 250, 2064-6.
(1961). Radiodestructions partielles chez l'embryon de Poulet aux stades jeunes et localisation
des ebauches digestives. / . Embryol. Exp. Morph. 9, 1-8.
RUBSAAMEN, H., & SCHELLONG, G. (1953). Une Cause de malformation: manque d'oxygene. Rev.
Path. gen. et comp. n° 651, 1091-7.
S'I£PHAN, F. (1952). Contribution experimentale a l'etude du developpement du systeme circulatoire
chez l'embryon de Poulet. Bull. biol. Fr. Belg. 86, 218-308.
WILSON, J. G., & WARKANY, J. (1949). Aortic arch and cardiac anomalies in the offspring of vitamin A
deficient rats. Am. J. Anat. 85, 113-55.
J. Embryol. exp. Morph.
Vol. 9, Part 3
B
N. LE DOUARIN
L ' O R G A N O G E N E S E CARDIO-VASCULAIRE
455
EXPLICATION DE LA PLANCHE
FIG. A. Vue d'un embryon de la premiere serie experimentale. Ccelosomie. Le coeur presente une
surface bosselee et une situation inversee par suite de la soudure du pericarde ventral a la limite
anterieure de la ccelosomie. A.V, apex ventriculaire. FIG. B. Vue ventrale d'un embryon de la l^re
serie experimentale. Coelosomie. Les deux ventricules sont separes par un sillon profond. V.D,
ventricule droit; V.G, ventricule gauche.
{Manuscript received 13: i: 61)