/. Embryol. exp. Morph. Vol. 44, pp. 113-119, 1978
Printed in Great Britain © Company of Biologists Limited 1978
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Le developpement de Fappareil
urogenital apres la greffe heterotopique du
mesoblaste lateral chez la neurula du crapaud
commun Bufo bufo L. (Amphibien Anoure)
II. Inversion simultanee des axes antero-posterieur et
dorso-ventral de la lame laterale
Par J. HAKIM 1 ET J.-D. G I P O U L O U X 1
Laboratoire de Biologie Animate A et Centre de Morphologie
Experimental du CNRS, Talence, France
SUMMARY
The development of urogenital organs after lateral mesoblast heterotopic graft
in the toad (Bufo bufo) neurula. II. Simultaneous inversion of anteroposterior
and dorsoventral axis of the lateral plate.
Simultaneous inversion of the anteroposterior and dorsoventral axes of the lateral mesoblast in the early toad neurula leads to the total agenesis of the urogenital organs. The
experimental results show that the lateral mesoblast is unable to undergo self-differentiation,
and that three factors at least are required for the formation of the urogenital blastemata.
The mesoblast must be competent: only the posterior (dorsal, but also ventral) part of the
lateral mesoderm is endowed with this competence. It must receive two stimulating influences,
from the cordomesoblast on the one hand, and from the dorsocaudal endoblast on the other
hand.
INTRODUCTION
Nous avons precedemment demontre (Gipouloux & Hakim, 1977) que Ton
peut etendre a l'ensemble du mesoblaste lateral l'une des conclusions de
Harrison (1921), obtenue sur le territoire du membre, concernant la determination successive des polarites antero-posterieure et dorso-ventrale. La premiere
de ces polarites parait fixee au sein du mesoblaste lateral de la jeune neurula
avant celle de l'axe dorso-ventral. De plus, si l'inversion antero-posterieure de
la lame laterale a d'abord montre que cette determination etait particulierement
nette dans la region posterieure et dorsale du mesoblaste lateral, les experiences
d'inversion dorso-ventrale nous ont permis de definir le territoire nephrogene
1
Adresse des auteurs: Laboratoire de Biologie Animale A, Universite de Bordeaux I,
Avenue des Facultes, 33405 Talence Cedex, France.
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J. HAKIM ET J.-D. GIPOULOUX
comme constitue par la region posterieure dorsale mais aussi ventrale de la
lame laterale.
Nous avons pu en outre confirmer que cette determination etait fonction d'au
moins un facteur extrinseque au tissu mesoblastique: la presence de Pendoblaste
dorso-caudal, dont l'action sur le mesoblaste avait deja ete etablie par Pun de
nous (Gipouloux, 1975). Nous suggerions enfin que nos resultats pouvaient
etre correctement interpetes en invoquant une stimulation eventuelle du
mesoblaste lateral par le cordomesoblaste dorsal.
Afin de verifier cette interpretation de nos resultats precedents et, en particulier, pour definir et analyser les facteurs de determination des differents
territoires du mesoblaste lateral de la jeune neurula, nous avons effectue une
serie experimentale complementaire d'inversions simultanees des axes de
polarite antero-posterieure et dorso-ventrale de la lame laterale.
MATERIEL ET TECHNIQUES
Les experiences pratiquees sont des operations d'autogreffe utilisant de jeunes
neurulas de Crapaud commun, Bufo bufo L., au stade II9 (Cambar & Gipouloux,
1956). Quatre incisions, effectuees au niveau des lames laterales du mesoblaste
permettent de decouper et de prelever chez l'embryon un fragment ectomesodermique. La double inversion des deux axes de polarite antero-posterieure
et dorso-ventrale est obtenue en faisant subir au greffon une rotation de 180°
avant de le remettre en place (Fig. 1). La cicatrisation est rapide. Les resultats
sont examines au stade IVl5 auquel les principals ebauches des appareils
urogenital et interrenal sont en cours de differentiation chez les animaux temoins.
RESULTATS
Chez 80 % des larves operees (soit 12 larves), les differentes formations
urogenitales sont absentes du cote opere; elles sont remplacees, mais seulement
a un niveau anterieur, par un amas de cellules mesenchymateuses formant un
ensemble assez dense rappelant la masse blastematique des cellules mesonephrogenes et interrenales (Figs. 2 et 3).
Dans les cas restants, soit 20 % (trois larves), on est en presence de resultats
identiques a ceux obtenus par une simple inversion antero-posterieure du
mesoblaste lateral, qui entraine une inversion antero-posterieure de la disposition du mesonephros et de la gonade (Gipouloux & Hakim, 1977).
Parmi les larves operees, depourvues unilateralement des derives mesodermiques urogenitaux, huit larves possedent, du cote opere, une portion
anterieure d'uretere primaire ne depassant pas une longueur de 300 jtim (Fig. 2).
Posterieurement, l'uretere primaire est absent, de meme que le mesonephros
et le tissu interrenal. A l'emplacement de ceux-ci on observe seulement un
feuillet coelomique banal parfois legerement epaissi (Fig. 4).
Developpement de Vappareil urogenital
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Fig. .1. Schema de la technique de transplantation du mesoblaste lateral apres
inversion des polarites antero-posterieure et dorso-ventrale. A, anterieur; D, dorsal;
P, posterieur; V, ventral.
M
Fig. 2. Reconstruction graphique de l'appareil urogenital d'une larve operee.
Noter 1'absence de formations uro-genitales du cote opere. G, gonade; GL, glomus;
IR, tissu interrenal; M, mesonephros; P, pronephros; UP, uretere primaire.
En outre, la grande majorite des larves operees sont depourvues de gonade
fertile du cote opere (Figs. 3 et 4). Dans quelques rares cas (deux larves parmi
celles qui sont depourvues de la totalite de leur appareil urogenital du cote
opere), nous avons pu deceler la presence d'un leger plissement de la somatopleure ressemblant a une petite crete genitale. Celle-ci est d'une longueur tres
reduite (inferieure a 250 /tm), correspondant a l'etendue antero-posterieure de
la region pre-genitale sterile d'une gonade normale. En outre, elle reste depourvue
de cellules germinales. Dans un seul cas nous avons pu observer, du cote opere
mais a un niveau tres posterieur du tronc, la presence d'une gonade fertile
contenant des gonocytes primordiaux.
Du cote non opere, l'appareil urogenital est normalement developpe. Toute-
116
J. HAKIM ET J . - D . G I P O U L O U X
Fig. 3. Coupe transversale a un niveau anterieur du mesonephros d'une larve ayant
subi l'inversion unilaterale antero-posterieure et dorso-ventrale du mesoblaste
lateral embryonnaire (Bufo bufo, stade IV^). Noter, de ce cote, l'absence de formations urogenitales. C, corde dorsale; G, gonade fertile; M, mesonephros; S,
somites; UP, uretere primaire.
Fig. 4. Coupe transversale a un niveau posterieur de l'appareil urogenital d'une
larve ayant subi l'inversion unilaterale antero-posterieure et dorso-ventrale du
mesoblaste lateral embryonnaire du cote opere {Bufo bufo, stade IV^). Noter, du
cote temoin, le developpement et la transgression laterale de l'appareil urogenital.
C, corde dorsale; G, gonade fertile; M, mesonephros; S, somites; UP, uretere
primaire.
fois, chez cinq larves parmi les 12 depourvues d'appareil urogenital du cote
opere, on observe des phenomenes d'hypertrophie et de transgression laterale
de l'appareil urogenital situe du cote temoin (Fig. 4). Le mesonephros est alors
tres developpe et couvre, a lui seul, l'espace occupe normalement par les deux
reins. L'ebauche gonadique unique presente une richesse anormale en cellules
germinales: le nombre moyen de celles-ci est voisin de 50, ce qui correspond
au nombre total des cellules germinales contenues dans les deux gonades des
larves temoins.
DISCUSSION ET CONCLUSIONS
Le fait qu'un tres court uretere primaire soit edifle confirme des resultats
anterieurs (Cambar & Gipouloux, 1973): la migration des cellules de l'ebauche
ureterale est impossible sur un substrat constitue par du mesoderme lateral
ventral. La migration s'effectue normalement sur le mesoblaste latero-dorsal du
porte-greffe et s'interrompt au niveau anterieur du greffon.
L'examen de l'ebauche gonadique unique situee du cote non opere apporte
une confirmation sur le role attractif joue par la crete genitale envers les cellules
germinales (Gipouloux, 1970). En effet, l'unique crete genitale contient non
seulement les cellules germinales qui l'auraient normalement colonisee, mais
aussi celles qui auraient envahi la crete symetrique, absente du fait de Foperation.
On doit en conclure que les cellules germinales ont ete soumises a la seule
attraction de la crete genitale situee du cote non opere et ont done colonise, dans
leur totalite, cette derniere.
Developpement de Vappareil urogenital
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Fig. 5. Representation schematique des quatre quartiers du greffon avec l'indication
de leur changement respectif de situation apres la greffe (explications dans le texte).
Dans le greffon lui-meme, l'agenesie totale de l'appareil urogenital observee
du cote opere peut etre interpreted en considerant les differents quartiers du
mesoblaste lateral greffe et en analysant les influences recues par chacun d'eux,
du fait de sa situation avant et apres la greffe (Fig. 5).
Le quart initialement dorso-anterieur (DA) du greffon occupe desormais la
situation postero-ventrale (PV). Cette region avait subi, avant la greffe, l'action
stimulante eventuelle du cordomesoderme dorsal. Neanmoins, les experiences
d'inversion antero-posterieure effectuees anterieurement (Gipouloux & Hakim,
1977) l'ont revelee comme incompetente a edifier les blastemes urogenitaux.
De plus, sa situation avant ou apres la greffe ne favorise pas son contact avec
l'endoblaste dorso-caudal dont on sait qu'il joue un role important dans
l'activation des tissus mesodermiques pour edifier les differents blastemes
urogenitaux (Gipouloux, 1975).
La region primitivement dorso-posterieure (DP) normalement competente
pour former du blasteme mesonephrogene et de la crete genitale est incapable,
dans sa nouvelle situation antero-ventrale (AV), de fournir ces prestations
morphogenetiques. Pourtant, cette region (DP) a ete initialement en contact
avec l'endoblaste dorso-caudal, mais sa nouvelle situation (AV) l'eloigne de
facteurs complementaires qui permettraient sa determination complete et sa
differenciation subsequente. Tout porte a croire que ces facteurs sont representes par le cordomesoderme dont Faction inductrice a deja ete demontree en
ce qui concerne la crete genitale (Nieuwkoop, 1946; Gipouloux, 1970). Tous les
facteurs stimulants n'etant pas reunis, la determination de cette region reste
inachevee et, par consequent, la formation du blasteme mesonephrogene et de
la crete genitale ne peut s'accomplir.
La region mesodermique primitivement postero-ventrale (PV) est situee
apres la greffe dans la region dorso-anterieure (DA) du tronc. Cette region,,
competente pour edifier les blastemes mesonephrogene et interrenal (Gipouloux
& Hakim, 1977), n'a pas ete activee par l'endoblaste dorso-caudal, ni avant sa
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J. HAKIM ET J.-D. GIPOULOUX
transplantation (situation PV), ni apres celle-ci (situation DA); elle est done
'insensible' a la stimulation du cordomesoblaste et demeure depourvue de
capacite a fournir les differents blastemes urogenitaux.
Enfin, le mesoblaste primitivement anterieur et ventral (AV) se retrouve,
apres l'operation, en situation posterieure et dorsale (DP), done au voisinage immediat de l'endoblaste dorso-caudal et du cordomesoblaste. Le fait
qu'il est alors incapable de fournir les prestations urogenitales etudiees
nous incline a penser qu'il est incompetent a subir Faction stimulante de ces
tissus.
En somme, les resultats de nos experiences d'inversion simultanee des
polarites antero-posterieure et dorso-ventrale du mesoblaste lateral apportent
une confirmation supplementaire aux conclusions tirees des deux types d'inversion separee antero-posterieure et dorso-ventrale (Gipouloux & Hakim, 1977).
La determination progressive des ebauches du mesonephros, des tissus interrenal
et medullaire, de la crete genitale n'est pas le resultat d'un etat intrinseque
fondamental (autodifferenciation du mesoblaste lateral), mais elle est subordonnee a la conjugaison de trois facteurs indispensables:
-competence des differents territoires du mesoblaste lateral a fournir les
prestations urogenitales correspondantes. Cette competence est nulle dans la
region antero-ventrale.
- activation precoce du territoire competent par l'endoblaste dorso-caudal,
Cette action a deja ete mise en evidence par l'un de nous (Gipouloux, 1975).
Nos presents resultats en sont une confirmation supplementaire.
- stimulation par le cordomesoblaste dorsal du territoire jouissant d'un etat
de competence et, de plus, prealablement active par l'endoblaste dorso-caudal.
Cette action avait deja ete demontree en ce qui concerne l'edification des cretes
genitales (Nieuwkoop, 1946; Gipouloux, 1970).
Pour etayer les conclusions avancees et etudier d'une facon plus precise la
chronologie des differentes actions mises en jeu, ainsi que la nature des interactions tissulaires et cellulaires evoquees, il nous parait necessaire d'entreprendre
d'autres types d'experiences. Nous projetons, en particulier, d'effectuer des
experiences de culture in vitro des differents tissus (mesoblaste lateral, endoblaste, cordo-mesoblaste) impliques dans la determination et la morphogenese
des ebauches mesonephrogene, interrenale et medullaire chez les Amphibiens.
RESUME
Les experiences d'inversion simultanee des deux polarites antero-posterieure
et dorso-ventrale du mesoblaste lateral ont pour consequence l'agenesie totale
de l'appareil urogenital du cote opere. L'analyse des resultats experimentaux
permet d'etablir que la presence de trois facteurs est indispensable a la proliferation de la region dorsale des lames laterales, a la segregation consecutive
des blastemes urogenitaux et a la formation des cretes genitales. L'etat de
Developpement de Vappareil urogenital
119
competence est le premier de ces facteurs. II apparait que seule la region
posterieure du mesoblaste lateral est apte a edifier les blastemes. Toutefois,
cette edification n'est possible que si les deux autres facteurs interviennent pour
stimuler le feuillet mesodermique: ces facteurs sont issus de l'endoblaste dorsocaudal d'une part, du cordomesoblaste d'autre part. La formation des diverses
ebauches urogenitales ne peut done etre assimilee a une autodifferenciation du
mesoblaste lateral puisqu'elle est soumise a l'action de facteurs stimulant la
proliferation du mesoderme generateur de ces ebauches.
TRAVAUX CITES
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GIPOULOUX, J.-D. (1975). Le developpement des appareils nephretique et interrenal apres
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CAMBAR,
(ReQu le 1 Aout 1977)