J. Embryo!, exp. Morph. Vol. 23, 3, pp. 611-637, 1970 6 1 1

Printed in Great Britain

Les caractères de la segmentation et la détermination de la polarité dorsoventrale

dans le développement de quelques Spiralia I. Les formes à p remier clivage égal

Par P I E R R E G U E R R I E R 1

Section de Biologie générale et appliquée, Université de Lyon

C'est une particularité du développement des Spiralia que d'établir une liaison stricte entre la distribution des blastomères dès le début de la segmen­tation et les principales orientations de l'embryon qui sera produit en fin de compte. Dès le stade IV, on peut reconnaître la direction antéropostérieure, le plan dorsoventral de symétrie et le sens dextre ou sénestre de la segmentation.

Le fait, en particulier, d'une définition très précoce de la symétrie bilatérale conduit un certain nombre d'auteurs à avancer des hypothèses selon lesquelles cette symétrie serait entièrement déterminée dès l'ovocyte, avant même que la fécondation ne provoque l'émission du premier globule polaire. Ainsi, Holmes (1900) établit que le premier plan de clivage des espèces dextres occupe, par rapport à la symétrie bilatérale, une position analogue à celle du deuxième plan de clivage des espèces sénestres. Partant de là, cet auteur tente d'expliquer les formes de la segmentation spirale par l'existence d'un plan de symétrie préformé auquel se superpose un facteur d'asymétrie, responsable de l'orientation prise par le premier fuseau de segmentation. D'autres observations, faites par Raven (1963 a, b, 1964, 1967), sur l'œuf fraîchement pondu de Limnaea stagnalis, semblaient révéler l'existence d'une triple structuration du cortex cellulaire à composantes respectivement polaire, dorsoventrale et asymétrique.

A ces hypothèses s'opposent un certain nombre d'observations: 1. D'après Ubbels (1968); Ubbels, Bezem & Raven (1969), l'asymétrie

corticale considérée ne permettrait pas d'expliquer les différences existant entre les formes dextre et sénestre de Limnaea peregra qui montrent, sur ce point, une organisation pratiquement identique.

2. D'après Hess (1956a, b, 1957), chez Limnaea stagnalis comme chez Bithynia tentaculata, on observe, dans des conditions favorables, que l'un des blasto­mères du stade II peut, après isolement, former à la fois un stomodeum et une glande coquillère. Or, ces formations désignent habituellement les deux ex-

1 Adresse de l'auteur: Section de Biologie générale et appliquée, Faculté des Sciences,, Université de Lyon, 69-Villeurbanne, France.

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trémités de l'axe dorsoventral, réparties par la première division entre les deux premiers blastomeres. Cette observation démontre que la préformation dorsoventrale, si elle existe, ne saurait être conçue comme une détermination définitivement fixée.

3. Enfin, chez Limax maximus, la polarité animale végétative se fixe seulement lors de l'émission du second globule polaire (Guerrier, 1968). Il semblerait surprenant que la fixation d'une polarité dorsoventrale s'opère au cours d'un stade plus précoce.

Nous nous sommes donc proposés de soumettre à une analyse expérimentale les premières phases de la segmentation dans le but, en particulier, de chercher s'il existe ou non, dans l'œuf indivis, une symétrie bilatérale préformée. Nos observations nous conduiront à repousser cette hypothèse. Chemin faisant, d'autres données apparaîtront concernant les processus de polarisation au cours du développement des Spiralia.

Nos observations portent principalement sur Limax maximus où le carac­tère égal des deux premières divisions ne permet pas d'accorder à la taille des blastomeres un rôle déterminant comme ce pourrait être le cas chez d'autres formes. Quelques observations complémentaires ont été faites sur d'autres espèces de Pulmonés, Agriolimax agrestis, Planorbis contortus et Limnaea peregra (forme sénestre) ainsi que sur une Annélide, Pomatoceros triqueter. Chez toutes ces espèces, les premières divisions se déroulent selon un mode égal très voisin de celui observé chez Limax.

MATERIEL ET METHODES

1. Obtention des œufs

Les ovocytes de Pomatoceros triqueter sont obtenus par ponte réflexe dès que l'animal, extrait de son tube, est placé dans l'eau de mer. La fécondation est réalisée aussitôt, tandis que l'œuf est encore au stade de la vésicule germinative. Dans la région de Roscoff on obtient 95 à 99 % de développement, pendant les mois de juin et de juillet.

Les pontes de Pulmonés dulçaquicoles sont recuellies en partie sur des objets flottants (feuilles d'Elodea) et en partie sur les parois des récipients d'élevage. Les capsules individuelles des Pulmonés terrestres peuvent être facilement prélevées dès la ponte. Débarrassés de leurs enveloppes protectrices, les œufs de ces animaux sont montés en goutte pendante dans leur fluide capsulaire, sous un film d'huile de paraffine.

2. Compression

Le principe de cette technique, qui a été décrite en détail précédemment (Guerrier, 1968) consiste à obtenir un aplatissement de l'œuf par simple aspiration du milieu de montage. On peut ainsi déplacer l'orientation des fuseaux de segmentation par rapport à toute structure préalable, ce qui conduit à un

Segmentation des Spiralia. I 613 changement dans la position des plans de clivage. La décompression est obtenue par un apport de milieu frais, ce qui permet l'analyse du développement ultérieur.

3. Définition des principales orientations

Il convient, avant d'aller plus loin, de rappeler les positions relatives du premier fuseau de segmentation et du plan de symétrie présomptif. Pour ce faire, il est nécessaire de suivre le lignage cellulaire jusqu'à la formation du deuxième somatoblaste 4d, cellule souche des initiales mésodermiques qui

Fig. 1. Les relations de symétrie au cours de la segmentation de l'œuf de Limax maximus. (A) Stade IV, vu depuis le pôle animal, 6 h environ après l'émission du premier globule polaire. Les blastomères A et Centrent en contact le long d'un sillon polaire animal disposé suivant la bissectrice des deux premiers plans de clivage. (B) Stade IV, vu du pôle végétatif. Un sillon polaire végétatif, disposé à 90° du sillon polaire animal, joint les blastomères B et D. (C) Troisième division (8 h). (D) Quat­rième division (11 h). (E) Cinquième division (13 h 45 min). (F) Aspect de l'embryon, 20 h environ après l'émission du premier globule polaire. A ce stade, la symétrie bilatérale tend à se superposer à la symétrie axiale primitive. Le deuxième somato­blaste 4cl se divisera selon un plan méridien ; g.p. = globules polaires; S = orientation du sillon polaire animal et trace du plan de symétrie; I et II, premier et deuxième plans de segmentation. Lignage cellulaire: A->\A, la^2A, 2a; laly \a^-2>A, 3a; 2ax, 2a2; etc.

marquent la face dorsale de l'embryon. Dans ces conditions, on constate que le plan de symétrie de l'embryon (Fig. 1 F) traverse les blastomères B et D. Il passe par le sillon polaire qui définit, à hauteur du pôle animal, la zone de con­tact des blastomères A et C (Fig. 1 A, B).

A partir de là, nous pouvons remonter au stade II. En effet, ce sillon polaire

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animal apparaît toujours disposé suivant la bissectrice de l'angle que formaient le premier plan de segmentation et le fuseau correspondant. Chez Limax maximus, on passe de l'orientation du premier fuseau de segmentation au sillon polaire par une rotation de 45° dans le sens des aiguilles d'une montre (Fig. 2D, E). C'est ce que l'on observe également chez toutes les espèces dans lesquelles la troisième division s'effectue dans le sens dextre. Chez les espèces dont la troisième division est sénestre (Crampton, 1894; Kofoid, 1894; Holmes, 1900;

Fig. 2. Relations entre la position du plan de symétrie présomptif (S) et l'orientation des fuseaux de segmentation dans le développement normal des Mollusques Gastéropodes pulmonés. (A, B, C) Les trois premières divisions de segmentation chez Limax maximus, vues perpendiculaires à l'axe polaire. (D, E, F) Mêmes stades, vus depuis le pôle animal. (G, H, I) Dispositions correspondantes dans le cas des espèces à segmentation sénestre. Les globules polaires (g.p.) marquent la position du pôle animal. Les positions présomptives des blastomères B et D ont été figurées par une ponctuation. I et II, premier et deuxième plans de segmentation. S, trace du plan de symétrie présomptif. Dans tous les cas, -r-»-»- ou<-> = orientation fusoriale.

Raven, 1958), le passage du premier fuseau de segmentation au plan de symétrie s'effectue au contraire par une rotation de sens inverse (Fig. 2G, H). Ainsi, connaissant le type dextre ou sénestre de la segmentation, il devient possible, à partir de la position des globules polaires d'une part et de la position du fuseau

Segmentation des Spiralia. I 615

de première division d'autre part, de tracer, dès ce moment, la position présomp­tive du plan de symétrie bilatérale.

En définitive, selon le sens spiral du clivage, on obtient deux séries de figures qui apparaissent comme des images réciproques dans un miroir (comparer les Figs, 2D, E, F et G, H, I).

Par la suite, le caractère spiral de la segmentation introduira, dans la symétrie contrôlée au stade IV, des irrégularités qui masquent plus ou moins cette symétrie selon le stade que l'on considère (Fig. IE , F).

RESULTATS

I. Action exercée sur la première division de segmentation

Par le moyen de compressions mécaniques, on a cherché à déplacer l'orien­tation du premier fuseau de segmentation par rapport à la position du plan de symétrie présomptif. S'il existe, dès ce moment, une préformation dorsoventrale irréversiblement fixée, ces opérations devraient aboutir à un développement anormal, comportant, pour le moins, une relation irrégulière entre les plans de segmentation et de symétrie. Si, au contraire, la polarité dorsoventrale dépend essentiellement de l'orientation prise par le fuseau, le développement ultérieur ne devrait pas s'en trouver altéré.

(A) Conditions expérimentales

Dans tous les cas, les œufs ont été comprimés entre deux plans parallèles à l'axe polaire, avant ou après la formation du fuseau. Décomprimés dès l'achève­ment de la cytodiérèse, ils ont été conservés en goutte pendante, afin de pouvoir comparer leur développement à celui d'œufs témoins, placés dans les mêmes conditions sans avoir subi de compression au préalable.

Si le traitement est appliqué avant la formation du fuseau, celui-ci peut prendre des orientations très diverses. Lorsque la compression intervient à un stade très précoce, elle empêche le fuseau de se déplacer jusqu'au sein du plasme polaire animal et l'on obtient en général une première cloison de position equatoriale (Guerrier, 1968). En revanche, lorsque la pression s'exerce, au stade d'accolement des pronuclei, peu avant l'apparition du fuseau, on observe toujours la constitution d'une cloison méridienne. Il est clair, cependant, que celle-ci peut alors former un angle quelconque par rapport à la position d'un éventuel plan de symétrie préformé.

Si l'on agit peu après l'apparition du fuseau, il devient possible de contrôler l'amplitude des déplacements fusoriaux. A ce stade, on a opéré selon deux modalités principales :

1. Dans la première, la pression s'exerce suivant la direction de l'axe fusorial, ce qui entraîne, pour le fuseau, un basculement de 90°. Le plus souvent, le pivotement se produit dans un plan equatorial et l'on obtient encore une cloison méridienne. Celle-ci est déplacée de 90° par rapport à la situation présomptive

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définie avant compression (Fig. 3 A, B). Plus rarement, le fuseau pivote dans un plan méridien et l'on obtient une cloison de position supraéquatoriale.

2. Dans le second cas, la pression s'exerce à 45° environ de l'axe fusorial, ce qui conduit toujours à la formation d'une cloison méridienne, située à 45° de la position présomptive initiale (Fig. 3D, E, G, H).

(B) Evolution des œufs à cloison méridienne

Dans certains cas, particulièrement favorables, cette évolution a pu être suivie pendant plus de 20 jours. Les formes de la segmentation ont en général été étudiées en détail, jusqu'au quatrième et parfois jusqu'au cinquième cycle de division.

W;//W///M//////' Q — H

Fig. 3. Schéma des dispositions qui peuvent être obtenues à la suite d'une compres­sion réalisée entre deux plans parallèles à l'axe polaire (Limax maximus). Les globules polaires (g.p-) marquent la position du pôle animal. (A, B, C) Œuf comprimé suivant l'axe du fuseau (ƒ). (D à I) Œuf comprimé à 45° de l'axe fusorial. A gauche, on a schématisé la direction de compression, l'orientation fusoriale primitive ainsi que la position présomptive du premier plan de clivage et des divers quadrants. La ligne hachurée indique le substrat sur lequel l'œuf est comprimé. Au centre, l'œuf est figuré après achèvement de la première division et décompression. Le premier plan de clivage (1) se situe à 90° ou à 45° de son orientation présomptive indiquée en pointillés. A droite, dispositions réalisées au stade IV. Le quadrant dorsal pré­somptif D, défini d'après la position initiale du fuseau, est figuré par une ponctua­tion.

Segmentation des Spiralia. I 617

1. Les formes de la segmentation Que la pression soit appliquée au stade des pronuclei ou après l'apparition

du fuseau, la disposition relative des sillons polaires et des premiers plans de segmentation reste la même, caractéristique des espèces dextres (Fig. 3C, F, I). Ce résultat est particulièrement intéressant à considérer dans le cas représenté sur la Fig. 3A, B, C. En effet, on peut, dans ces conditions, définir la position présomptive des blastomères D (B) à partir de la position initiale du fuseau (Fig. 3 A). On constate alors que la région ainsi définie se comporte comme A(C) (Figs. 1 A, 2E). La suite des divisions est parfaitement conforme à cette première orientation; la segmentation conserve son caractère dextre et la loi d'alternance apparaît vérifiée.

Tableau 1. Comparaison entre le développement d'œufs témoins et d'œufs ayant subi un déplacement du premier fuseau de segmentation dans un plan equatorial

Développement poursuivi après la gastrulation

Embryons avortés , A ^ Conditions avant la Développement Développement

expérimentales gastrulation normal anormal

Témoins 8 13 0 (21 œufs)

Compression 1 14 1 suivant l'axe Absence de pied et de fusorial (16 œufs) podocyste

Compression 5 15 0 à 45° de l'axe fusorial (20 œufs)

Compression 12 18 0 au stade des pronuclei (30 œufs)

Ainsi, le déplacement du fuseau a entraîné, avec lui, le déplacement des figures ultérieures de la segmentation. Celles-ci continuent alors à présenter, par rapport à la position du premier fuseau, leurs relations habituelles. Il en résulte que les caractéristiques propres du blastomère D ne pouvaient être préfigurées de façon définitive dans une distribution correspondante des structures ovulaires, préalable au commencement de la segmentation.

2. Les différenciations larvaires obtenues

Si l'on examine des embryons postgastruléens, quatre à cinq jours après l'intervention, on constate qu'ils présentent tous une symétrie bilatérale très nette (Tableau I), marquée par la position de la glande coquillère et par la présence de deux invaginations rénales symétriques (Fig. 4A, B).

40 E M B 23

618 P. GUERRIER

Ainsi, les embryons traités ne présentent pas d'anomalies notables; en particulier, il ne se constitue pas d'embryon double, même après un partage égal du blastomère dorsal présomptif entre deux des quatre premiers blasto-mères (Fig. 3F, I). Nous en déduirons que les formes de la segmentation con­servent, dans les embryons ainsi traités, leurs relations habituelles avec les orientations morphogénétiques ultérieures. C'est-à-dire que le plan de symétrie présomptif subirait une rotation de 90° ou de 45° égale à celle que présente le fuseau de première division. Cependant, il faut noter que, pour affirmer cette

Fig. 4. Embryons de Limax maximus observés au bout de 5 jours (A) et de 9 jours (B). c.g. = Cavité gastrique; e.r. = ébauche des reins embryonnaires; g.c. = glande coquillère; /?. = pied; s.a. = sinus antérieur; s.p. = sinus postérieur ou podocyste; jtf. = stomodeum ; /. = ébauches tentaculaires.

conclusion de façon absolument certaine, il aurait fallu suivre le lignage cellu­laire, en particulier la formation du téloblaste 4d qui apparaît lors de la sixième division, quelque 20 h environ après la fécondation, ce qui n'a pas été accompli. Il nous faut donc en rester, sur ce point, à des preuves de caractère indirect.

(C) Evolution des œufs à cloison equatoriale

Ces embryons ont une double origine. Ils proviennent en effet soit d'œufs comprimés entre deux plans perpendiculaires au premier fuseau, soit d'œufs traités avant la formation du fuseau, celui-ci n'ayant pas, par la suite, rejoint le plasme polaire animal. Dans le premier cas, on obtient toujours une cloison

Segmentation des Spiralia. I 619

de position supraéquatoriale qui sépare un micromère animal d'un macromère végétatif. Dans le second cas, la cloison peut occuper une position réellement equatoriale de sorte que les deux premiers blastomères sont alors de taille sensiblement égale.

L'évolution de ces embryons est toujours abortive (Guerrier, 1968). Elle présente un certain nombre de caractéristiques intéressantes.

Fig. 5. Dispositions qui peuvent être obtenues à la suite d'un cloisonnement equatorial ou supraéquatorial, réalisé lors de la première division de segmentation. Dans ce cas, l'ensemble des blastomères apparaîtra ordonné, dans une certaine mesure, autour d'un axe perpendiculaire à l'axe polaire et au plan des représen­tations ci-dessus. (A, B, C) Disposition des sillons de contact formés entre les quatre premiers blastomères. (D) Disposition observée généralement lors de la troisième division de segmentation. (E, F) Cas particuliers observés lors de la troisième division. Dans la figure E, le fuseau qui se forme dans le blastomère 2b occupe une position sensiblement parallèle à l'axe de la figure de division. Dans la figure F, le même fuseau est approximativement perpendiculaire à l'axe de la figure de division. Les globules polaires(g.p.) marquent la position du pôle animal, I et II, premier et deuxième plans de segmentation.

1. La disposition des quatre premiers blastomères

Dans tous les cas, les fuseaux de deuxième division se développent perpen­diculairement à l'orientation du premier fuseau de segmentation. Comme ils restent contenus dans un même plan méridien, il en résulte que les deux premiers plans de clivage se recoupent dans la région equatoriale de l'œuf, isolant ainsi deux blastomères animaux et deux blastomères végétatifs (Fig. 5A). Nous désignons ces blastomères respectivement la et 1b, la et lb (Fig. 5B). Au niveau de leur contact en surface, ils reproduisent l'image classique des sillons polaires. Les dispositions obtenues apparaissent néanmoins assez variables par rapport à la position du premier plan de clivage. Sur 20 œufs que j'ai pu étudier à ce stade, onze seulement montraient en effet la disposition caractéris­tique des espèces dextres (Fig. 5A). Trois œufs présentaient la disposition

40-2

620 P. GUERRIER

inverse (Fig. 5B), tandis que les six œufs restants portaient des sillons paral­lèles entre eux (Fig. 5C).

Ainsi, les déplacements relatifs des blastomères présentent dans ce cas une variabilité qui ne se retrouve pas dans le développement normal. Cependant, à travers cette variabilité, on continue à discerner un certain degré de préférence pour une situation analogue à la situation habituelle (11/20 contre 3/20 pour la disposition inverse).

Tableau 2. Conséquences d'une première division equatoriale sur la troisième division

Pour les orientations réalisées lors de chaque disposition observée au Stade IV (A), on a distingué, en B, divers effectifs d'oeufs qui présentent les mêmes carac­téristiques lors de la troisième division. Ces effectifs sont reportés en C où l'on a dis­tingué, pour les quatre blastomères d'un même œuf, la fréquence des divers types d'orientation fusoriale observés.

A B C Nombre d'oeufs Nombre de blastomères du stade IV montrant

Disposition des présentant une orientation fusoriale sillons de contact les disposi- , A ^

au stade IV tions décrites Dextre Sénestre Verticale Horizontale

Sillons cruciformes de type dextre

4 3 2

4x(4)=16 3x(3)= 9 2x(2 )= 4

— 3 x ( l ) = 3 2x(2) = 4

—

Sillons cruciformes de type sénestre

1 1 1

l x ( 4 ) = 4 l x ( 3 ) = 3 l x ( 2 ) = 2 l x ( l ) = 1

l x ( l ) = 1 l x ( l ) = 1

—

Sillons parallèles entre eux

1 2 1

l x ( 4 ) = 4 2x (3 )= 6 l x ( 2 ) = 2

2 x ( l ) = 2 — l x ( 2 ) = 2

Récapitulation 16 œufs ( = 50 3 9 2 64 blastomères)

2. L'orientation ultérieure des fuseaux de segmentation

La disposition des sillons de contact formés au stade IV n'entraîne aucune altération sensible dans les orientations respectives des générations fusoriales suivantes. Ainsi, la troisième division conduit à la formation de deux étages cellulaires dont les éléments se disposent autour d'un axe perpendiculaire à l'axe polaire (Fig. 5D).

Si l'on observe l'œuf selon cet axe, on peut définir, dans chaque blastomère, quatre types d'orientation fusoriale suivant que les cellules filles, issues d'un même blastomère du stade IV, se déplacent dans les sens dextre (Fig. 5D) ou sénestre, ou selon qu'elles résultent d'un cloisonnement equatorial ou méridien par rapport à l'axe de la figure de segmentation (blastomères 2b dans les Figs. 5E et F).

Segmentation des Spiralia. I 621

L'analyse effectuée (Tableau 2) montre que, dans ce cas, chacun des quatre blastomères d'un même embryon peut se comporter de façon relativement incoordonnée par rapport aux blastomères voisins. Cependant, l'orientation dextre reste de loin la plus fréquente. Si l'on poursuit cette étude, on observe que la quatrième division tend à s'effectuer dans le sens sénestre : la loi d'alter­nance apparaît donc toujours vérifiée.

Ainsi, les orientations relatives, qui se manifestent dans la segmentation, restent le plus souvent celles qui étaient définies par les caractères génétiques de l'œuf. Cependant, ces orientations ne s'ordonnent plus autour d'une direction représentée par l'axe polaire, mais autour d'un axe formé par l'intersection des deux premiers plans de clivage. Il faut en conclure que la structure concrétisée par l'orientation animale végétative, dans la mesure où elle reste inchangée à la suite de la compression, ne joue qu'un rôle nul ou subordonné dans les lois qui régissent les orientations respectives des divisions.

Tableau 3. Conséquences d'une première division equatoriale sur la taille des blastomères formés lors de la troisième division

Nombre d'œufs présentant Nombre de blastomères sub-Dispositions générales la disposition décrite issant une division subégale

Division subégale dans les 5 20 quatre blastomères

Division subégale dans trois 2 6 blastomères

Division subégale dans deux blastomères

(a) 2 macromères sur des 2 4 faces opposées (b) 2 macromères sur la 1 2 même face

Division subégale dans un 0 0 seul blastomère

Total: 10 œufs = 40 blastomères 32

3. La taille des blastomères

Dans les œufs à première cloison equatoriale, les blastomères formés lors de la troisième division présentent des tailles équivalentes dans 80 % des cas (Tableau 3).

Ainsi, le déterminisme propre de la division qui conserve le sens dextre du clivage et qui, à partir de la position du premier fuseau, règle l'orientation des divisions ultérieures, ne comporte pas, en lui-même, les éléments nécessaires pour assurer, lors de la troisième division, une répartition inégale des matériaux ovulaires entre micromères et macromères.

622 P. GUERRIER

4. La destinée des œufs à cloisonnement equatorial

On obtient toujours une évolution abortive. En effet, sur 25 embryons de ce type, aucun ne s'est développé normalement, bien que certains aient pu être conservés vivants pendant plus de dix jours. Dix sont morts au stade blastula. Dans les 15 restants, les seules différenciations réalisées conduisent à la manifes­tation de trois types cellulaires: grosses cellules endodermiques gonflées d'une vacuole à albumen, cellules ectodermiques aplaties et rares cellules mésoder­miques à filopodes (mésomères). Certaines cellules endodermiques, réunies à l'ectoderme par quelques mésomères semblent témoigner d'une tentative local­isée d'invagination. On aboutit, dans tous les cas, à la production d'une exo-gastrula très dilatée.

La formation de cette exogastrula semble trahir l'existence de propriétés anormales au niveau des blastomères qui jouent un rôle moteur dans le processus de gastrulation. En effet, si l'on isole le blastomère animal obtenu à la suite d'une première division equatoriale, il se divisera pour donner naissance à une vésicule ectodermique creuse. J'ai obtenu rigoureusement le même résultat en isolant le premier quartette de micromères d'un stade VIII normal. Autrement dit, la première division equatoriale ne semble pas avoir entraîné de modi­fications dans les potentialités propres aux blastomères de la région animale. D'autre part, la formation de l'exogastrula ne paraît pas répondre à un désé­quilibre quantitatif entre les blastomères à évolution endodermique et les blastomères de nature ectodermique.

Et l'on peut supposer que l'anomalie se situe au niveau de la cellule 4d, souche des mésomères qui semblent jouer un rôle actif dans les processus de la gastrulation (Morrill, 1963). Peut-être l'existence de cette anomalie découle-t-elle d'une relation originale qui s'établit dans ce type d'œufs entre la polarité qui s'exprime dans la segmentation et la polarité animale végétative.

II. Modifications expérimentales portant sur Vorientation des fuseaux de deuxième division

Les œufs de diverses espèces de Pulmonés ont été comprimés au stade II entre deux plans parallèles à l'axe polaire et perpendiculaires à la première cloison de segmentation (Fig. 6A). Lorsque les fuseaux de deuxième division basculent pour se disposer parallèlement à l'axe polaire, on obtient alors une deuxième cloison de segmentation de position supraéquatoriale qui sépare deux micromères animaux et deux macromères végétatifs (Fig. 6B, C). Dans ces conditions, les sillons de contact qui se forment entre les quatre premiers blastomères apparaissent toujours parallèles entre eux. Les caractéristiques ultérieures de la topogenèse restent analogues à celles que nous avons décrites, chez Limax maximus, après la réalisation d'un premier cloisonnement equa­torial. En particulier, le sens spiral dextre ou sénestre du clivage apparaît toujours respecté (Fig. 6D, E; Tableau 4).

Segmentation des Spiralia. I 623 Lors de la troisième division, les macromères végétatifs subissent parfois une

division inégale. Dans ce cas, les micromères qui se constituent à partir des deux blastomères végétatifs ne se trouvent pas nécessairement sur la même face de l'œuf (Fig. 6D). De l'ensemble des observations effectuées, il résulte que ces caractères tiennent au fait que les noyaux, issus de la deuxième division, peuvent être entraînés, de manière indépendante, au contact de la surface cellulaire lors du processus de décompression. Comme ils conservent ensuite cette position jusqu'au moment où les fuseaux de troisième division se constituent, le carac­tère inégal de la segmentation dépend alors uniquement de la forme des cellules

Fig. 6. Effets d'une compression s'exerçant au stade II, selon une direction parallèle à l'axe normal d'élongation des fuseaux de deuxième division. (A) Aspect de l'œuf avant compression. (B) Deuxième division de segmentation de l'œuf comprimé. Les fuseaux ont basculé parallèlement à l'axe polaire. Cloisonnement supra-équatorial. (C) Stade IV obtenu, vu suivant la direction de compression. (D) Aspect de la troisième division après décompression de l'œuf d'une espèce dextre. (E) Aspect de la troisième division après décompression de l'œuf d'une espèce sénestre. Les globules polaires (g.p-) marquent la position du pôle animal. La ligne hachurée in­dique le substrat sur lequel l'œuf est comprimé. I et II, premier et deuxième plans de clivage.

obtenues au stade IV. Dans les micromères animaux, les fuseaux de segmen­tation tendent, en effet, à occuper tout le volume plasmatique mis à leur dis­position, tandis qu'ils conservent, en général, leur position décentrée au sein des macromères végétatifs.

En définitive, il semble bien que cette inégalité occasionnelle de la troisième division ne puisse être assimilée à l'inégalité constante qui se manifeste à ce stade, au cours du développement normal, ou qui apparaît lorsqu'une inter-

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Segmentation des Spiralia. I 625

vention expérimentale conduit les fuseaux de première ou de deuxième division à basculer pour se disposer parallèlement à l'axe polaire.

L'évolution de ces embryons a surtout été étudiée chez Limax maximus. Elle conduit toujours à la formation d'une exogastrula dans laquelle on ne peut observer aucune structure caractéristique.

III. Observations réalisées sur l'oeuf de Vannélide polychète Pomatoceros triqueter

Chez cette espèce, les deux premières cloisons de segmentation sont encore parfaitement méridiennes, isolant ainsi quatre blastomères de taille semblable. La troisième division conduit à un stade VIII qui se caractérise par une inégalité très modérée des cellules qui constituent les quartettes des micromères animaux et des macromères végétatifs ainsi que par un faible glissement spiral de sens dextre.

Aucune expérience de compression n'a été faite au cours de la première division. Lorsque les œufs de cette espèce sont comprimés au stade II, entre deux plans parallèles à l'axe polaire et perpendiculaires à l'orientation des fuseaux de deuxième division, on obtient encore la formation de deux micro­mères animaux et de deux macromères végétatifs dont les rapports de taille sont comparables à ceux qui caractérisent normalement le troisième cycle de division. Après décompression, les segmentations ultérieures s'ordonnent autour de l'axe défini par l'intersection des deux premiers plans de clivage. La troisième division s'effectue toujours dans le sens dextre et les quartettes cellulaires qui en résultent se comportent selon le mode habituel (16 observations). Neuf parmi ces embryons ont pu être suivis lors de la quatrième division. Quatre ont pré­senté une division d'orientation sénestre au sein du quartette observé. Dans les cinq œufs restants (20 blastomères observés), j'ai en outre relevé un ensemble de 14 orientations fusoriales sénestres pour deux orientations fusoriales dextres seulement, les autres dispositions étant de type vertical ou horizontal. Comme chez les Pulmonés, on retrouve la même stabilité des propriétés spirales malgré un basculement de 90° de l'axe des figures de divisions.

Cependant, chez cette espèce comme chez Sabellaria alveolata où la première division est au contraire inégale (Guerrier, 1968), la discordance qui s'installe ainsi entre l'orientation des fuseaux et la polarité animale végétative primitive ne s'oppose pas à la formation de larves normalement symétrisées et dont les régions céphalique et blastoporale correspondent aux pôles animal et végétatif primitifs. Rappelons que Dederer (1910) avait déjà obtenu des résultats ana­logues sur l'œuf du Némerte Cerebratulus lacteus, bien que la correspondance des axes embryonnaire et larvaire n'ait pas été examinée dans ce cas.

626 P. GUERRIER

DISCUSSION

Ces observations conduisent à distinguer, parmi les éléments qui s'expriment au cours de la segmentation, deux catégories de facteurs. D'une part, l'organisa­tion polaire qui aboutit, en particulier, au caractère inégal de certaines divisions. D'autre part, une organisation morphogénétique, indépendante de l'axe polaire, qui détermine l'inclinaison spirale des fuseaux et le positionnement des blastomères. Nous désignerons cette seconde organisation sous le terme d'organisation spirale.

(A) L'Organisation polaire

Dans un travail antérieur (Guerrier, 1968), nous avons démontré que la polarité animale végétative se fixe au moment de l'émission du deuxième globule polaire; elle s'établit alors en rapport avec l'orientation prise par le deuxième fuseau de maturation. Cette polarité s'exprime d'abord en conduisant les éléments cinétiques de première division jusqu'au sein du plasme polaire animal. Par la suite, lorsque les fuseaux sont orientés parallèlement à l'axe polaire, leur position décentrée par rapport à l'œuf conduit à une division inégale, séparant micromères animaux et macromères végétatifs.

Cette influence de l'organisation polaire sur la localisation des fuseaux de segmentation peut être conçue selon deux mécanismes. Ou bien les propriétés de Fendoplasme sont différenciées entre les deux pôles de l'œuf de telle sorte que les fuseaux se trouvent déplacés vers le pôle animal. Ou bien, ces déplace­ments fusoriaux résultent d'une influence exercée par des structures corticales régionalement différenciées. Ces deux hypothèses ne s'excluent d'ailleurs nulle­ment, dans la mesure où les structurations du cortex et de l'endoplasme peuvent contracter des liens de dépendance, éventuellement réciproques.

Lorsqu'une compression précoce empêche le positionnement normal du fuseau de première division au sein du plasme polaire, l'effet d'attraction propre au pôle animal est entièrement perdu pour les divisions suivantes (Guerrier, 1968). Il semblerait donc que les propriétés d'attraction qu'exerce le pôle animal sur l'orientation des fuseaux s'expriment seulement à la condition que la première division se soit opérée selon le mode normal. Cette constatation s'expliquerait mal si l'on admettait que ces propriétés sont entraînées, exclusive­ment, par la présence, à ce niveau, d'un plasme aux propriétés spécifiques intangibles. Et l'on pourrait en conclure que la première division contribue à constituer les propriétés polaires.

(B) U Organisation spirale

La nécessité d'un second système de contrôle apparaît si l'on considère qu'un basculement des fuseaux de première ou de deuxième division suivant l'axe polaire conserve tant le sens spiral du clivage que les orientations relatives des générations fusoriales successives. Les caractères de l'organisation susceptible

Segmentation des Spiralia. I 627

d'intervenir à ce niveau se trouvent définis, de la meilleure façon, en considérant les éléments de symétrie qui se font jour au cours de la segmentation.

1. L'évolution des éléments de symétrie au cours de la segmentation normale

11 est particulièrement intéressant de comparer les divisions successives et les caractères de symétrie qui en résultent, dans la segmentation de Limax d'une part, dans celle d'un œuf à segmentation orthoradiale (Oursin, Batracien) d'autre part. Dans l'un comme dans l'autre type de division, la règle de Sachs (Wilson, 1925) est approximativement observée: les deux premières divisions s'opèrent à angle droit, les fuseaux de deuxième division étant placés parallèle­ment, dans un même plan, tandis que la troisième division est perpendiculaire aux deux premières. Or, chez Limax, ce type de relation apparaît conservé si l'on impose aux fuseaux de première ou de deuxième division une orientation parallèle à l'axe polaire et donc, perpendiculaire à leur orientation normale. En revanche, on sait que chez l'Oursin (Morgan, 1927; Horstadius, 1939), les mêmes basculements fusoriaux peuvent conduire à une segmentation différente de la segmentation normale. Ainsi, malgré une certaine similarité, il apparaît que les rapports entre les orientations fusoriales et l'environnement ovulaire doivent présenter, dans les deux cas, des différences importantes.

Ces différences s'accusent si l'on considère la troisième division et les sui­vantes. Dans un œuf à segmentation orthoradiale, l'ensemble des fuseaux et des blastomères affecte, lors de la troisième division, une symétrie par rapport à deux plans orthogonaux. Ces plans coïncident avec les deux premiers plans de clivage dont l'intersection se confond avec l'axe polaire qui prend ainsi figure d'axe de symétrie. Par la suite se dessinera un plus grand nombre de plans de symétrie dont un seul, impossible à déterminer d'après les seuls caractères de la segmentation, définira la symétrie bilatérale de l'embryon. Dans la segmentation de Limax, au contraire, l'inclinaison des axes fusoriaux ne permet de définir à ce moment qu'une symétrie exclusivement axiale (Fig. 2C, F). En revanche, si l'on considère seulement le volume des blastomères sans tenir compte de la position des fuseaux, plusieurs plans de 'symétrie approximative' deviennent apparents. L'un de ces plans se définit aisément au stade IV par le fait qu'il s'étend suivant l'orientation du sillon polaire animal (Fig. 2E). Les propriétés de ce plan de symétrie sont rapidement masquées par les glissements qui aboutissent au positionnement des quartettes micromériques successifs (Fig. 2F). Ainsi, la segmentation de Limax fait apparaître, selon les moments où on la considère, deux formes de symétrie en apparence inconciliables. C'est seule­ment lorsque la segmentation atteint un stade assez avancé que la disposition des blastomères paraît imposer son mode de symétrie à la position des fuseaux et que la symétrie bilatérale s'exprime dans les caractères de la segmentation.

Cependant, l'existence, chez les Gastéropodes, de segmentations spirales dextre et sénestre oblige à introduire, dans la définition de la symétrie axiale primitive, un élément supplémentaire. Les Figs. 2F et I montrent que les deux

628 P. GUERRIER

types de structures réalisées au cours de la segmentation affectent, l'un par rapport à l'autre, les relations d'un objet et de son image dans un miroir. Il faut donc imaginer un élément d'orientation susceptible de prendre deux valeurs symétriques. Cette situation peut recevoir des représentations diverses:

Fig. 7. Diverses représentations vectorielles susceptibles de rendre compte des relations de symétrie dans la segmentation des formes dextres (A, C, E, G) et sénestres (B, D, F, H). Sur les schémas A et B, on a figuré les éléments directeurs correspondant à une orientation d'ensemble des trois premières générations fusoriales. On notera que, dans les deux figures, le vecteur 2 et le plan de symétrie (S) se situent, respectivement, sur la droite ou sur la gauche par rapport à l'orien­tation du vecteur 1. Sur les schémas C, D et E, F, on a supposé que les fuseaux sont porteurs de vecteurs d'orientation. Ils sont observés ici depuis le pôle supérieur. Sur les schémas G et H, on a figuré l'inclinaison spirale caractéristique de la trois­ième division.

(a) on peut concevoir une organisation tridimensionnelle orientée s'imposant aux processus de la segmentation (Fig. 7A, B); (b) on peut supposer aussi que les fuseaux de deuxième division sont porteurs d'un vecteur d'orientation, ce qui permet de tracer deux séries de figures symétriques qui diffèrent suivant que

Segmentation des Spiralia. I 629

les vecteurs de seconde division sont polarisés dans le même sens (Fig. 7 E, F) ou selon des directions différentes (Fig. 7C, D); (c) on peut admettre enfin que, à partir de la troisième division, les fuseaux sont affectés d'un vecteur de pivote­ment superposé aux facteurs qui s'expriment dans la règle de Sachs (Fig. 7 G, H).

Dans chacun de ces trois cas, on constate aisément l'existence de deux familles de solutions qui pourraient répondre aux segmentations respectivement dextre et sénestre. Notons qu'il s'agit là de simples représentations, ne pré­jugeant pas de la nature des mécanismes en cause. Elles expriment toutes l'existence d'un facteur d'orientation qui ne paraît pas exister, de la même façon, dans la segmentation orthoradiale.

2. Recherche d'un modèle pour Vorganisation spirale

L'axe de symétrie autour duquel s'ordonne la segmentation spirale n'est complètement défini qu'à l'issue de la seconde division, que les deux premières divisions se soient opérées librement sous l'emprise des contraintes internes de l'œuf ou que l'une d'entre elles ait été déplacée par une compression. De sorte

A B

Fig. 8. Modèle d'organisation spatiale dans lequel la surface de la sphère se divise en une multitude de parties équivalentes affectées chacune d'un vecteur circulaire orienté.

que les données expérimentales nous contraignent à tenir compte des exigences suivantes : (a) la structure du stade IV représente un élément majeur du modèle recherché. Par rapport à l'axe polaire, cette structure est indéterminée dans les conditions expérimentales. En revanche, dans le développement normal, l'axe polaire impose sa symétrie à celle du stade IV; (b) dans la mesure où certains éléments de l'organisation spirale préexistent à la segmentation, ils ne sauraient affecter dans l'œuf une répartition régionalement différenciée.

A partir de ces exigences, deux familles de solutions sont possibles selon que l'on admet l'influence exclusive des structures fusoriales ou l'intervention d'une structure cytoplasmique relativement stable.

Influence exclusive des structures fusoriales. On peut supposer que les divers types d'organisation spatiale représentés dans la Fig. 7 trouvent leur source exclusive au niveau des propriétés des fuseaux. Par exemple, on admettra que les pôles de ceux-ci sont différenciés, ce qui entraîne une orientation le long de

630 P. GUERRIER

leur axe. Aux relations de position qui, d'après la règle de Sachs, s'imposent entre les générations fusoriales, s'ajouteraient alors des relations de sens sus­ceptibles de prendre des valeurs de signes opposés respectivement dans les seg­mentations dextre et sénestre.

Intervention d'une structure cytoplasmique. On peut diviser la surface de la sphère, ou son volume, en un certain nombre de parties équivalentes, dotées chacune d'une orientation figurée sous la forme d'un vecteur circulaire. Dans ces conditions, on se trouve, à nouveau, en mesure de dresser deux figures symétri­ques par rapport à un plan (Fig. 8). Si la position adoptée par un fuseau dépend à la fois de la position des fuseaux des générations précédentes et d'une influence exercée par la structure corticale orientée, on conçoit que les deux organisations représentées sur la Fig. 8 puissent conduire, pour une même position de départ, à un ensemble d'orientations fusoriales disposées symétriquement l'une par rapport à l'autre. En outre, la nature même de cette structuration permet au stade IV d'adopter une position quelconque, à la suite de laquelle se trouverait engagé un enchaînement de positions fusoriales rigoureusement défini par rapport à la situation d'origine.

Fig. 9. Modèle d'organisation dans un fragment de membrane à structure micel-laire (inspiré de Lucy, 1968). Les molécules associées sont disposées tangentiellement à l'interface hydrophobe hydrophile des micelles phospholipidiques, en fonction de l'orientation de leurs groupes polaires.

3. Eléments pour la concrétisation des modèles considérés

La représentation concrète d'une structure orientée au sein du cortex ovulaire peut être imaginée de plusieurs manières différentes. Par exemple, certains auteurs (Lucy, 1968) ont admis l'existence, au niveau de la membrane, de structures formées de micelles globulaires qui pourraient servir de support à des molécules disposées à leur surface (hormones Steroides, par exemple). Si ces molécules superficielles sont polarisées, elles peuvent apporter aux micelles qui les supportent un certain caractère d'orientation. Dans la mesure où ces molécules existeraient sous des formes énantiomorphes, elles pourraient donner lieu à la formation de membranes polarisées en sens contraire (Fig. 9). Pour

Segmentation des Spiralia. I 631

l'instant, nous nous bornerons à constater que ce type d'hypothèse suggère de nouvelles études.

Quant au caractère hétéropolaire de certains fuseaux ou des asters au cours de la segmentation, il a été maintes fois relevé. Chez Nereis, l'inégalité du premier clivage pourrait être rapportée à l'existence d'une asymétrie très précoce des centres spermatiques (Lillie, 1912). Lors de la première division de Caenorhabditis elegans (Nigon, Guerrier & Monin, 1960), l'aster situé au niveau de la future cellule végétative subit des oscillations importantes dont le moteur est sans doute à rechercher au sein du centriole lui-même. Chez Barnea Candida (Pasteeis & Mulnard, 1957, 1963), l'inégalité des structures astériennes concentre différemment les granules métachromatiques entre les quatre premiers blastomères. Enfin, chez Parascaris equorum (Pasteels, 1948), on sait que l'iné­galité des asters conduit à la formation de capes ribonucléiques d'importances différentes. Ces observations traduisent l'existence, au niveau des structures cinétiques, d'une organisation unidimensionnelle dont il est toujours difficile de savoir si son origine est interne à ces structures, ou au contraire imposée à celles-ci par l'environnement. Cependant, une observation de Costello (1961), faite chez Polychoerus, semble montrer une organisation tridimensionnelle des structures cinétiques. Dans cette espèce, en effet, les centrioles, qui marquent les pôles de la première division de segmentation, sont disposés transversalement par rapport à l'axe fusorial et orientés selon des directions perpendiculaires entre elles, ce qui rendrait compte des caractères de la division suivante.

Ainsi, un examen de la situation concrète ne permet pas de choisir entre les deux catégories de modèles proposés. On notera seulement que l'organisation tridimensionnelle des figures mitotiques introduit un nombre élevé de degrés de liberté pour la figure formée par l'ensemble des structures cinétiques d'un même stade, ce qui rend particulièrement sévères les exigences de concordance aux­quelles doivent satisfaire les diverses parties de cette figure. L'hypothèse d'une structure corticale exerçant sur l'vensemble une influence ordonnée permet plus aisément de comprendre le caractère hautement coordonné de la segmentation. Un autre argument va à l'encontre d'une hypothèse fondée essentiellement sur les propriétés des centres cinétiques. On a vu, en effet (Guerrier, 1968), que chez Limax, ces centres sont fournis à l'œuf par le spermatozoïde alors qu'on sait, par ailleurs, que celui-ci ne peut intervenir dans la détermination génétique du sens spiral de la segmentation, héritée selon un mode matrocline (Sturtevant, 1923).

L'une des hypothèses les plus vraisemblables consisterait sans doute à admettre le jeu conjoint d'une structure orientée à localisation corticale ( = champ spiral cortical) et d'une polarisation unidimensionnelle des figures cinétiques, l'ensemble s'exprimant dans les propriétés de l'organisation spirale.

632 P. GUERRIER

(C) La formation de la symétrie bilatérale

L'hypothèse d'un caractère orienté des deux premières divisions permet aisément d'imaginer la différenciation des quatre premiers blastomeres en une figure pourvue d'un plan de symétrie conforme à celui que démontre l'obser­vation (Fig. 10). Dans la représentation adoptée Fig. 10B et C, la différence entre les segmentations dextre et sénestre apparaît comme l'effet d'une orien­tation opposée des fuseaux de deuxième division par rapport à l'orientation du premier fuseau. Or, c'est précisément le type d'effet dont on peut imaginer qu'il résulte de l'influence conjointe exercée par le premier fuseau et par une structure corticale susceptible d'accepter deux orientations symétriques.

Fig. 10. Différenciation des quatre premiers blastomeres par le canal d'une orien­tation des divisions. On a supposé que chacun des blastomeres reçoit une 'qualité' + ou —, selon qu'il dérive de la pointe ou de la queue du vecteur fusorial corres­pondant. On voit qu'il en résulte la formation de trois types de blastomeres (+ +> et H—) dont les dispositions respectives et les relations de symétrie dépen­dent de l'orientation de la seconde division. On notera que les représentations (B) et (C) (fuseaux parallèles) permettent d'imaginer deux positions du plan de symétrie (S) par rapport à la cloison de première division; ce qui ne semble pas pos­sible dans la représentation (D).

Sur ces bases, on pourra supposer que la fixation de la polarité dorsoventrale ne s'achève, chez les Pulmonés, qu'après la fin de la deuxième division de seg­mentation. Dès lors, on conçoit aisément pourquoi, malgré la diversité des manipulations opérées sur ce matériel, on n'ait jamais observé la formation de figures gémellaires qui s'obtiennent au contraire facilement chez d'autres formes de Spiralia où le caractère inégal de la première division pourrait déjà introduire

Segmentation des Spiralia. I 633

certaines differences morphogénétiques fondamentales entre les deux premiers blastomères (Boveri, 1910; Tyler, 1930; Novikoff, 1940; Guerrier, 1967). Ces suppositions s'accordent également avec les résultats obtenus par l'école de Raven (Raven, 1964; Verdonk, 1965; Geilenkirchen, 1964, 1966, 1967) qui démontrent que les effets de la centrifugation, des chocs thermiques et du chlorure de lithium sont particulièrement marqués au cours des trois premiers cycles de divisions, entraînant principalement des altérations dans l'organisation bilatérale du champ céphalique. Ces observations ne peuvent en fait s'expli­quer que si l'on admet que la fixation définitive du champ dorsal intervient, chez les Pulmonés, pendant le cours même de la troisième division.

Par ailleurs, il semble qu'une gastrulation normale ne puisse s'accomplir que si les déterminations qui s'inscrivent au début de la segmentation présentent une certaine concordance avec celles qui résultent de l'organisation polaire. Cette exigence est particulièrement nette chez Limax. En revanche, elle n'ap­paraît pas chez Pomatoceros où la polarité antéropostérieure reste marquée par l'organisation polaire quel que soit l'axe imposé à la segmentation spirale. La comparaison entre les deux espèces sur la base des observations effectuées reste quelque peu hasardeuse par suite du petit nombre d'expériences réalisées chez Pomatoceros. Cependant, deux faits peuvent être notés :

(à) chez Pomatoceros, la segmentation ne présente qu'un caractère très faible d'inégalité. De sorte qu'en déplaçant l'axe de segmentation spirale, on n'apporte aux tailles des blastomères formés lors de la troisième division que des modifications minimes, ce qui n'est pas le cas chez Limax. Et l'on peut supposer que la possibilité ou l'impossibilité de gastruler est liée à l'existence de certains rapports de taille entre les blastomères.

(b) La conservation de l'axe antéropostérieur chez Pomatoceros après com­pression au cours de la deuxième division, implique que celle-ci n'a pas encore déterminé irrévocablement la polarité dorsoventrale. En effet, si celle-ci était fixée à ce stade, il en résulterait des incompatibilités entre la polarité antéropos­térieure et la polarité dorsoventrale. Il faut en conclure soit que la polarité dorsoventrale est fixée au cours de la troisième division, soit qu'elle n'est fixée, par la deuxième division, que selon une forme passagère susceptible de régu­lations ultérieures. La première hypothèse (intervention décisive de la troisième division) paraît extrêmement plausible du fait qu'elle semble parfaitement applicable au développement normal de Limax. Ce qui conduirait à penser que les propriétés du somatoblaste 4d se constituent de façon progressive au long des premières divisions. On retrouverait donc ici une situation comparable à celle qui a été mise en évidence par Clement (1952,1962) sur l'œuf d'Ilyanassa, à la suite de l'ablation du macromère dorsal à des stades successifs de la segmen­tation.

41 E M B 23

634 P. G U E R R I E R

CONCLUSION GENERALE

En définitive, l'étude expérimentale du développement de quelques Spiralia nous conduit à admettre l'existence dans l'œuf de deux types d'organisation :

L'une se définit par la position du pôle animal et se trouve fixée au moment des divisions de maturation (Guerrier, 1968). En exerçant un effet sur la position du premier fuseau de division, elle jouerait un rôle coordinateur fondamental d'où découlent ensuite les différences de taille et de comportement qui marquent habituellement macromères et micromères. Son influence est intégrée dans le développement normal qui devient abortif si elle n'est plus coordonnée aux autres éléments de la morphogenèse. Elle fixe l'axe antéropostérieur de l'embryon.

L'autre se situerait au niveau des structures fusoriales que l'on admet orien­tées le long de leur axe selon une direction qui pourrait être, en partie, spécifiée par l'existence d'une organisation de l'espace ovulaire ne comportant, toutefois, aucune différenciation régionale préformée.

Les caractéristiques de l'ovocyte se limiteraient ainsi à des propriétés poten­tielles qui s'exprimeraient lors de la localisation des globules polaires et dans certaines règles de coordination imposées aux générations fusoriales. Dans une telle conception, la fixation du plan de symétrie bilatérale apparaît en particu­lier comme une conséquence du caractère orienté que présentent les premières divisions de l'œuf.

Dans cette hypothèse, les premières divisions apportent à l'œuf une série d'informations essentielles, par delà le partage de la matière ovulaire qu'elles opèrent entre les divers blastomères. Elles apparaissent comme une composante majeure de la tachygenese qui fixe dans les blastomères les propriétés ainsi déterminées selon des formes que l'on n'observe pas dans les espèces qui con­servent plus longtemps, au cours de leur développement, des capacités regu­latives. De sorte que l'on peut se demander si la différence entre les développe­ments tachygénétiques et les autres repose sur un processus de fixation rapide des potentialités, spécifique de la tachygenese, ou, plus simplement, sur le caractère homopolaire des divisions, dans les œufs à régulation, incapables d'introduire une différenciation susceptible d'être fixée. Il paraît évident que la deuxième hypothèse offre les possibilités les plus riches. Car l'avènement de divisions différenciatrices peut reposer, comme cela paraît le cas ici, sur une polarisation des figures cinétiques; mais, bien d'autres formes sont observées dans d'autres espèces, susceptibles d'engager un partage des potentialités morphogénétiques. Si bien qu'en définitive, l'étude expérimentale pratiquée sur quelques espèces de Spiralia nous apporte à la fois une conception de la tachy­genese en général et des hypothèses susceptibles d'être appliquées à un domaine beaucoup plus vaste du développement.

Segmentation des Spiralia. I 635

RESUME

Des expériences de compression ont été entreprises afin de déterminer à quel stade se fixe, chez Limax maximus, la polarité dorsoventrale de l'embryon.

1. Des œufs, en cours de première division, ont été comprimés entre deux plans parallèles à l'axe polaire. Il en résulte un changement dans l'orientation du fuseau.

Lorsque celui-ci reste contenu dans un plan equatorial, la première cloison de segmentation se constitue selon un méridien quelconque, différent du méridien normal. La morphogenèse reste normale, le plan de symétrie bila­térale conservant ses relations avec le premier fuseau, malgré le déplacement imposé à ce dernier. Cette observation prouve que l'orientation dorsoventrale n'est pas préformée au sein de l'œuf indivis.

Lorsque le fuseau se dispose suivant l'axe polaire, on obtient une évolution abortive. Dans ces conditions, le sens spiral du clivage apparaît néanmoins conservé. Seuls se trouvent altérés les rapports de taille qui, dans le développe­ment normal, permettaient de distinguer micromères et macromères.

2. Chez divers Pulmonés, dont Limax, on obtient encore un même résultat lorsqu'une compression, appliquée au stade II, entraîne un basculement des fuseaux de deuxième division parallèlement à l'axe polaire.

3. Ces observations conduisent à penser que les formes du développement spiral résultent d'un ensemble de causes. Les orientations relatives des généra­tions fusoriales successives pourraient dépendre, pour une part, de propriétés inhérentes à l'ovule et dépourvues de localisation régionale et, pour une autre part, d'une polarisation propre aux figures cinétiques elles-mêmes; l'ensemble de ces propriétés permet d'édifier un modèle expliquant la fixation de la polarité dorsoventrale à l'issue des premières divisions. Par ailleurs, la polarité animale végétative s'exprime principalement dans le caractère inégal des divisions et dans le positionnement normal du premier fuseau de segmentation, entraînant des conséquences importantes dans le mécanisme de la gastrulation.

S U M M A R Y

Characteristics of segmentation and determination of dorsoventral polarity in the development of Spiralia. I. The form of the first equal cleavage division.

Compression experiments were performed to determine the stage at which dorsoventral polarity is fixed in eggs of Limax maximus.

1. Eggs attempting first cleavage were compressed between two planes parallel to the polar axis. This leads to a shifting of spindle orientation.

When the spindle remains in an equatorial plane, the first furrow develops along a meridian different from the normal one. Morphogenesis is normal, the plane of bilateral symmetry maintaining its normal relationship with the first spindle, despite the displacement of the spindle. This observation demonstrates that dorsoventral polarity is not yet determined in the uncleaved egg.

41-2

636 P. GUERRIER

When the spindle is shifted along the polar axis, we obtain abortive develop­ment. In this condition, the direction of spiral cleavage is maintained, but the shape relations which, in normal development, allow us to make a distinction between micromeres and macromeres from the third division onward, are definitely lost.

2. We obtain the same results on Limax and some other Pulmonates, when the spindles of the second division are shifted parallel to the polar axis.

3. These results suggest that the patterns of spiral development are brought about by a set of determinants. Reciprocal arrangement of successive spindle generations may be partially dependent on specific ovular properties, unrelated to regional localization, and partially, on a polarization related to the kinetic figures themselves; the whole allowed us to construct a model accounting for the fixation of dorsoventral polarity at the end of early cleavage. Besides, animal-vegetal polarity seems essentially to act on the inequality of segmentation by way of positioning the first cleavage spindle, entailing important consequences in the processes of gastrulation.

Ces recherches correspondent à une thèse soutenue devant la Faculté des Sciences de Lyon (1970).

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(Manuscrit reçu le 7 juillet 1969)