/. Embryol exp. Morph. Vol. 43, pp. 137-146, 1978
Printed in Great Britain © Company of Biologists Limited 1978
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Le développement de Fappareil uro-génital
après la greffe hétérotopique du mésoblaste latéral
chez la neurula du crapaud commun
Bufo bufo L. (Amphibien Anoure)
I. Inversions séparées des axes antéro-postérieur
et dorso-ventral de la lame latérale
Par J.-D. GIPOULOUX 1 ET J. HAKIM 1
Laboratoire de Biologie Animale A, Centre de Morphologie Expérimentale
du C.N.R.S., Université de Bordeaux
SUMMARY
The development of urogenital organs after lateral mesoblast heterotopic
graft in the toad (Bufo bufo) neurula
I. Distinct inversions of anteroposterior and dorsoventral axis of the
lateral plate
Anteroposterior inversion of lateral mesoblast of early toad neurula is followed by
differentiation of diverse urogenital blastema, according to the transplant position before
the graft. Anteroposterior polarity of lateral mesoderm is thus perfectly determined in young
neurula. On the contrary, dorsoventral inversion of lateral mesoblast leads to mesodermic
blastema formation according to the transplant position after the graft. Particularly, the
dorsal region of the lateral plates displaced to ventral position does not form blastema. On
the other hand, the ventral region which shows a dorsal position after the graft develops and
produces a typical blastema. Thus, in the young neurula, the dorsoventral polarity is not yet
determined in the lateral plate of the mesoblast. Such a result shows also that the ventral and
posterior regions of the lateral mesoblast are competent to form blastema. Moreover, factors
from dorsal origin and external to lateral mesoblast take part in urogenital organ anlagen
formation.
INTRODUCTION
Certaines ébauches de l'appareil uro-génital des Amphibiens Anoures sont
formées par la prolifération cellulaire de la région dorsale du mésoblaste
latéral. Au stade du bourgeon caudal âgé, deux foyers mitogénétiques peuvent
être distingués au niveau de cette région dorsale: le premier, qui occupe une
situation latéro-dorsale par rapport à l'uretère primaire, est à l'origine du
1
Addresse des auteurs: Laboratoire de Biologie Animale
Bordeaux 11, Avenue des Facultés, 33405 Talence Cedex, France.
A,
Université
de
138
J.-D. G I P O U L O U X ET J. HAKIM
blastème mésonéphrogène; le deuxième, situé au sommet des lames latérales,
fournira les blastèmes interrénal et médullaire (Gipouloux & Hakim, 1976). Au
cours de la formation de ces derniers, les régions dorsales des deux lames
latérales convergent vers le plan sagittal et leur accolement détermine la situation
impaire des blastèmes dont les cellules sont alors confondues à la racine du
mésentère dorsal. Plus tardivement intervient la ségrégation des blastèmes
médullaire et interrénal, par suite de l'émigration des cellules du premier dans
les crêtes génitales.
Récemment, l'un de nous (Gipouloux, 1975) a montré que les proliférations
cellulaires du mésoblaste latéral sont inhibées quand l'embryon est privé de son
endoblaste; celui-ci doit donc jouer un rôle stimulant dans la formation des
blastèmes uro-génitaux. Dès lors, nous avons cherché à éprouver l'état de
détermination de la région dorsale du mésoblaste latéral et la capacité de
celle-ci à fournir les prestations uro-génitales. Au stade neurula, cette détermination s'étend-elle à tout le mésoblaste latéral ou est-elle limitée à sa région
dorsale ? Cette détermination est-elle fonction d'un état intrinsèque ou est-elle
liée à l'influence éventuelle de facteurs régionaux extérieurs au mésoderme
latéral lui-même?
Des expériences d'inversion du mésoblaste latéral nous ont permis de
répondre à ces questions.
MATERIEL ET TECHNIQUE
De jeunes neurulas de Crapaud commun (Bufo bufo L.), choisies au stade II 9
(Cambar & Gipouloux, 1956), nous ont servi comme matériel d'expériences.
La technique utilisée consiste en des opérations de transplantation unilatérale
de l'ecto-mésoderme du flanc (homogreffe). Dans une première série d'expériences (25 opérations) le transplant subit une inversion de son axe antéropostérieur (rotation de 180°) avant d'être implanté sur l'embryon porte-greffe
(Fig. 1A). Dans la deuxième série expérimentale (22 opérations) c'est l'axe de
polarité dorso-ventral qui est inversé (Fig. 1B).
Ces expériences ont été effectuées selon le modèle de celles pratiquées par
Harrison (1921) sur l'ébauche de membre des Urodèles. D'autres auteurs ont
déjà pratiqué des inversions soit de la région dorsale du mésoderme latéral
(Ghirardelli, 1962), soit de la totalité de celui-ci et de la partie ventrale des
somites (Sabbadin, 1959). Toutefois, ces expériences ont été effectuées au stade
du bourgeon caudal, stade auquel les différentes ébauches de l'appareil urogenital sont déjà formées ou en cours d'édification. L'originalité de nos
opérations réside dans le fait qu'elles sont pratiquées à un stade plus précoce,
sur la jeune neurula.
Les résultats sont examinés au stade TVX alors que les principales ébauches de
l'appareil uro-génital sont en cours de différenciation.
Le développement de Vappareil uro-génital chez Bufo
(n)
A
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Q>)
Fig. 1. Schéma de la technique de transplantation du mésoblaste latéral chez la
neurula de Bufo bufo (stade II9). (A) Inversion de la polarité antéro-postérieure du
greffon; (B) inversion delà polarité dorso-ventrale du greffon, (a) embryon donneur;
(b) embryon porte-greffe. A, antérieur; D, dorsal; P, postérieur; V, ventral.
RESULTATS
(A) Résultats de la première série d'expériences: inversion antéro-postérieure
du mésoblaste latéral
Chez 65 % des larves opérées, les expériences d'inversion de la polarité
antéro-postérieure du mésoblaste latéral n'empêchent nullement l'édification
de l'appareil uro-génital du côté opéré. Toutefois, l'étude comparée de celui-ci
et de l'appareil uro-génital du côté témoin montre dans le premier une inversion
de la polarité antéro-postérieure des ébauches mésonéphrogène et génitale.
(1) Résultats concernant Vappareil excréteur
L'uretère est toujours présent, sa structure et sa situation sont parfois
légèrement différentes d'un côté à l'autre de la larve. Le pronephros étant
souvent écourté du côté opéré, l'uretère primaire, situé dans son prolongement,
apparaît à un niveau antérieur à celui de l'uretère témoin; sa lumière est alors
sensiblement rétrécie, mais au-delà de ce niveau, les coupes transversales
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J.-D. G I P O U L O U X ET J. HAKIM
CO
CT
A
CT
CO
B
Fig. 2. Reconstruction graphique de l'appareil uro-génital de deux larves ayant subi:
(A) l'inversion antéro-postérieure du mésoblaste latéral embryonnaire; (B)
l'inversion dorso-ventrale de ce même territoire. BLMI, blastèmes mésonéphrogène
et interrénal; CO, côté opéré; CT, côté témoin; G, gonade: GF, région fertile de la
gonade; GL, glomus; GS, région stérile de la gonade; I, tissu interrénal; M, mésonéphros; P, pronephros; UP, uretère primaire.
montrent un conduit régulier dont la lumière urétérale est bien tracée, ovalaire
et constante (Fig. 3).
L'examen de la Fig. 2 A indique que, du côté opéré, le mésonéphros dépasse en
direction antérieure la limite céphalique du mésonéphros du côté témoin, sur une
longeur moyenne d'environ 400 [im. En outre, du côté opéré, la région antérieure
du mésonéphros édifié est la plus hautement différenciée (Fig. 3) et présente
des tubules néphrétiques en grand nombre, de structure généralement secondaire,
accompagnés de plusieurs glomerules et néphrostomes. Du côté témoin, cet
aspect est rencontré seulement dans la région moyenne du mésonéphros tandis
que les régions antérieure et postérieure sont les moins avancées dans leur
différenciation. Ainsi, du fait de l'inversion du greffon, le mésonéphros
antérieur possède, du côté opéré, une topographie et une structure tubulaire
telles qu'on peut l'assimiler au tiers moyen d'un mésonéphros normal. Des
faits de même nature sont retrouvés au niveau du mésonéphros moyen (côté
opéré) dont la structure peut être rapprochée de celle du mésonéphros antérieur
(côté témoin). Il faut remarquer enfin, que le mésonéphros est absent dans la
région moyenne du côté opéré (Fig. 2 A). A ce niveau aucune formation tubulaire
n'est observée au voisinage de l'uretère primaire.
Le développement
de Vappareil uro-génital chez Bufo
141
(2) Résultats concernant la gonade
En ce qui concerne l'appareil génital, l'étude comparée de la gonade du côté
témoin et de la gonade du côté opéré permet de mettre en évidence les effets de
l'inversion antéro-postérieure du feuillet mésoblastique latéral sur cet organe.
En effet on observe du côté opéré, en face de la limite antérieure du mésonéphros,
une gonade fertile, bien structurée, volumineuse (Figs. 2 A, 3), semblable à celle
qui existe dans la région moyenne du côté témoin. Dans sa région antérieure,
la gonade du côté témoin est constituée par une partie prégénitale stérile
(Figs. 2A, 3), ébauche du corps adipeux, et, dans sa région moyenne et
postérieure, par une partie fertile contenant seule le cellules germinales issues
de l'endoblaste. Du côté opéré, la gonade se termine à sa partie postérieure par
une région stérile, alors que la gonade du côté témoin en est dépourvue.
(B) Résultats de la deuxième série d'expériences: inversion dorso-ventrale
du mésoblaste latéral
L'inversion expérimentale de la polarité dorso-ventrale provoque du côté
opéré de la larve, des perturbations très fortes dans le développement de
l'appareil uro-génital.
(1) Résultats concernant Vappareil excréteur
Dans 40 % des animaux observés, du côté opéré, l'absence d'uretère primaire
au niveau du greffon est remarquable; un court uretère primaire fait suite au
pronephros mais s'interrompt au niveau antérieur du greffon.
Dans 20% des cas, les coupes histologiques sériées montrent deux régions,
antérieure et moyenne, totalement dépourvues d'uretère primaire, mais, en
revanche une région postérieure ou extrême postérieure possédant une portion
réduite de conduit.
En outre, dans 20 % des cas, nous avons observé des interruptions ou des
déviations de l'uretère tout au long de son parcours; ces anomalies sont
généralement accompagnées de malformations endoblastiques lesquelles sont
quelquefois présentes même chez les larves qui ont donné des résultats
significatifs.
Chez 60 % des larves opérées, les appareils mésonéphrétique et interrénal
sont présents du côté opéré mais à l'état blastématique (Fig. 2B). La déficience
de ces organes est apparente: en l'absence d'uretère primaire, les cellules
mésonéphrogènes restent désordonnées, en petit nombre, sous forme d'un
mesenchyme diffus (Fig. 4) et constituent une étroite bandelette mésonéphrogène
indifférenciée progressivement réduite en direction postérieure. Lorsque
l'uretère primaire est présent (cf. supra) et voisin du blastème mésonéphrogène,
celui-ci édifie quelques petits nodules mésonéphrétiques.
IO
EMB 43
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Côté témoin
Côté opéré
Côté opéré
Côté témoin
Fig. 3. Coupe transversale au niveau antérieur du mésonéphros et de la gonade (côté
opéré) d'une larve ayant subi l'inversion antéro-postérieure du mésoblaste latéral
embryonnaire (Bufo bufo, stade IV^). Noter les differences dans l'état du mésonéphros et des gonades. BLIR, blastème interrénal; CG, crête génitale; CO, corde
dorsale; GLOM, glomérule; GOF, gonade fertile; M, mésonéphros; SO, somites;
UP, uretère primaire.
Fig. 4. Coupe transversale dans la région moyenne du tronc d'une larve ayant subi
l'inversion dorso-ventrale du mésoblaste latéral embryonnaire {Bufo bufo, stade
IVi). Remarquer l'absence de mésonéphros et de gonade du côté opéré, l'hypertrophie de la gonade du côté témoin. BLIR, blastème interrénal; BLM, blastème
mésonéphrogène; GO, gonade; M, mésonéphros; SO, somite; UP, uretère primaire.
Le développement
de Vappareil uro-génital chez Bufo
143
(2) Résultats concernant Vappareil génital
Dans la plupart des cas, l'appareil génital du côté opéré est totalement
absent; Pépithélium coelomique conserve un aspect aplati, caractéristique de sa
non-différenciation (Fig. 4). Du côté témoin, on observe une gonade fertile
(excepté dans sa partie prégénitale stérile) encombrée de cellules germinales
riches en plaquettes vitellines (Fig. 4). Un comptage des gonocytes présents dans
la gonade unique nous révèle alors un nombre moyen de 83 gonocytes chez les
larves opérées, alors que la gonade de la larve normale en renferme une
vingtaine seulement soit 40 environ pour l'ensemble des deux gonades de la larve.
Dans les autres cas, la gonade du côté opéré est représentée à son emplacement
typique par une petite crête, légère hernie du feuillet somatopleural.
DISCUSSION ET CONCLUSION
L'ensemble des résultats précédents fournit des renseignements concernant
le développement embryonnaire précoce de chacun des organes qui constituent
l'appareil uro-génital.
Pour l'uretère primaire, les résultats de l'inversion antéro-postérieure
montrent que le territoire mésoblastique dorsal, même lorsqu'il est inversé
antéro-postérieurement, est apte à permettre la migration normale des cellules
urétérales. Au contraire, dans l'expérience d'inversion dorso-ventrale, ces
cellules se trouvent en présence d'une région mésodermique primitivement
ventrale; elles sont alors privées du territoire mésoblastique dorsal sur lequel
elles effectuent normalement leur migration en direction postérieure. Ceci
confirme ce qui a été démontré précédemment (Cambar & Gipouloux, 1973)
au sujet de la capacité de la seule région dorsale du mésoblaste latéral
à permettre la migration urétérale.
En ce qui concerne la détermination de l'ensemble des blastèmes mésonéphrogène et interrénal, les résultats de nos expériences démontrent que le territoire
morphologiquement compétent à fournir ces prestations s'étend sur toute la
région postérieure (dorsale et ventrale) du mésoderme latéral. Les résultats de
l'inversion antéro-postérieure montrent que seule la région dorsale et postérieure
est déterminée au stade II 9 à fournir du tissu mésonéphrogène et interrénal; de
plus, sa polarité antéro-postérieure est déjà fixée à ce stade puisque les prestations fournies se différencient conformément à leur polarité antéro-postérieure
définie dans le transplant avant la greffe. Ainsi, dans la Fig. 2 A, les régions
antérieure et moyenne du mésonéphros développé du côté opéré tirent leur
origine du greffon, alors que l'îlot mésonéphrétique postérieur est édifié par le
blastème mésonéphrogène postérieur de l'hôte, laissé en place. Enfin, le défaut
d'édification du mésonéphros dans la région moyenne du côté opéré (Fig. 2 A)
correspond à l'emplacement de la région dianéphrétique présomptive du greffon
avant l'implantation de celui-ci.
IO-2
144
J.-D. G I P O U L O U X ET J. HAKIM
Par contre, l'inversion de la polarité dorso-ventrale du mésoblaste latéral
a pour résultat la formation des blastèmes mésodermiques étudiés conformément
à la situation du greffon après la greffe. En particulier, la région dorsale des
lames latérales, désormais située ventralement, n'édifie pas les blastèmes tandis
que la région ventrale (avant la greffe) située dorsalement (après celle-ci)
prolifère et ségrège les blastèmes typiques. Ce résultat démontre clairement que
la polarité dorso-ventrale du greffon n'était pas encore établie au moment de la
greffe, c'est-à-dire au stade II 9 du développement. De plus, il apparaît que la
région ventrale et postérieure du mésoblaste latéral est compétente à subir la
prolifération mésodermique génératrice des blastèmes mésonéphrogène et
interrénal: comme cette évolution ne se serait pas produite si le greffon était
resté en place, c'est que des facteurs extrinsèques, d'origine dorsale ont agi sur
ce territoire compétent, induisant sa prolifération et l'édification des blastèmes
médullaire, mésonéphrogène et interrénal. Gipouloux (1975) a démontré que
l'un au moins de ces facteurs dorsaux est représenté par le contact établi
précocement entre le mésoderme latéral et l'endoblaste dorso-caudal. A la
lumière des résultats obtenus par cet auteur, on peut penser que, après transplantation accompagnée d'inversion dorso-ventrale, le mésoblaste ventral et
postérieur compétent a subi l'influence stimulante de l'endoblaste dorso-caudal,
laquelle l'a rendu capable d'édifier les blastèmes mésonéphrogène et interrénal.
Quant à la région primitivement dorsale et postérieure du transplant, elle se
trouve, après la greffe, en situation ventrale et, par conséquent, soustraite
à l'influence des facteurs morphogènes dorsaux; on suppose que son contact
avec l'endoblaste dorso-caudal a été trop bref pour qu'elle acquière sa détermination ; en effet, on ne décèle, du côté opéré et à un niveau ventral, aucune
trace de blastème nephrogene.
Quant à l'appareil génital, sa polarité antéro-postérieure est déjà déterminée
au stade II 9 puisque les crêtes génitales se sont différenciées à partir de la
région dorsale du mésoblaste latéral conformément à leur polarité antéropostérieure primitive définie dans le greffon avant son implantation sur le
porte-greffe. Toutefois, à la suite de l'inversion dorso-ventrale, le territoire
présomptif (région dorsale), compétent pour former les crêtes génitales, se
trouve après l'inversion en position ventrale, ce qui le rend incapable de réagir
à l'action stimulante du cordomésoblaste, génératrice de l'édification des
crêtes génitales. Cette action a été démontrée antérieurement (Gipouloux, 1970).
Inversement, la région ventrale des lames latérales se trouve après la greffe
en position dorsale où l'influence du cordomésoblaste et de l'endoblaste peut
s'exercer. Puisque cette région ne forme pas de crêtes génitales dans ces conditions topographiques favorables, on peut supposer qu'elle est initialement
incompétente.
Ainsi a été mise en évidence, grâce à ces résultats, l'existence de facteurs
dorsaux extérieurs au mésoblaste latéral lui-même, qui joueraient un rôle
essentiel dans la prolifération et dans la détermination due territoire présomptif
du mésonéphros et du tissu interrénal.
Le développement
de Vappareil uro-génital chez Bufo
145
A la suite des résultats de l'inversion dorso-ventrale et tenant compte du rôle
accordé par Gipouloux à l'endoblaste dorso-caudal, nous pouvons émettre deux
hypothèses :
- ou bien le contact mésoblaste latéral/endoblaste doit être suffisamment
prolongé pour permettre à la détermination du premier de ces tissus de s'établir
et ultérieurement de s'exprimer;
- ou bien une action complémentaire à ce premier contact est nécessaire pour
que s'établisse la détermination des tissus étudiés. Par analogie avec les facteurs
d'édification des crêtes génitales analysés par Nieuwkoop (1946) et Gipouloux
(1970), on peut imaginer que le facteur complémentaire serait représenté par la
présence des organes mésodermiques dorsaux.
Des expériences d'inversion simultanée des polarités antéro-postérieure et
dorso-ventrale doivent nous permettre d'apporter une confirmation éventuelle
à la nécessité du jeu complémentaire de ces facteurs dorsaux pour la détermination des territoires nephrogene et génital.
RESUME
L'inversion antéro-postérieure du mésoblaste latéral de la jeune neurula du
crapaud commun est suivie de la différenciation des différents blastèmes
uro-génitaux, selon la polarité primitive du greffon (avant la greffe). La polarité
antéro-postérieure du mésoderme latéral est donc parfaitement déterminée dès
le stade jeune neurula. Au contraire, l'inversion de la polarité dorso-ventrale du
mésoblaste latéral a pour résultat l'édification des blastèmes mésodermiques
selon la situation du greffon après la greffe. En particulier, la région dorsale
des lames latérales désormais en situation ventrale n'édifie pas les blastèmes
tandis que la région ventrale occupant après la greffe une situation dorsale
prolifère et ségrège les blastèmes typiques. La polarité dorso-ventrale du
mésoblaste latéral n'est donc pas encore fixée au stade jeune neurula. Ce
résultat démontre, en outre, que la région ventrale et postérieure du mésoblaste
latéral est compétente pour édifier les blastèmes. De plus, des facteurs d'origine
dorsale et extérieurs au mésoblaste latéral lui-même sont impliqués dans la
formation des blastèmes de l'appareil uro-génital.
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(Reçu le 30 mars 1977, révisé le 8 juillet 1977)