- Email: [email protected]
Étude microcinématographique et microélectronique du centre cellulaire des leucocytes des vertébrés
202 &TUDE NIQUE
MICROCIN@MATOGRAPHIQUE DU CENTRE CELLULAIRE VERTtiBRfiS A. POLICARD
Labor&ire
de Physiologie,
L&ore Normale Sanguine, Rep
et
ET MICROtiLECTRODES LEUCOCYTES DES
M. BESSIS
Suptieure et Centre National Paris, France
le 23 Avril,
de Transfusion
1952
LA
presence d’un centre cellulaire dans les leucocytes en dehors des mitoses est, on le sait, connue depuis longtemps (6, 7, 8, 9, 11). 11 a CtC Ctudi6 jusqu’a present a l’aide des methodes cytologiques classiques, c’esta-dire dans des conditions qui sont loin d’exclure la formation d’artefacts. Ainsi s’exprique l’imprecision des connaissances a son sujet. En particulier, en dehors des travaux bien connus de Chambers (5) sur le centrosome des ceufs en voie de division, les etudes de cet organe cellulaire sur des elements vivants en dehors des mitoses sont t&s rares. En ce qui concerne les leucocytes nous n’en avons relevi! que deux (4, 10). MAT$RIEL
ET TECHNIQUES
Nous avons examine des leucocytes de triton, d’axolotl, de grenouille et des leucocytes provenant de sangs humains. Les preparations ont Ct.6 obtenues en general en deposant une goutte de sang entre lame et lamelle; pour le sang humain, l’observation a et6 faite sur une goutte de sang enrichie en leucocytes par centrifugation; les anticoagulants utilises (citrate de soude, heparine) ne perturbent pas les phenom&es Studies dans cette note. Les polynucleaires et les monocytes ont 6% examines en outre, apres Ctalement spontane sur film de matibre plastique, suivant une technique deja d&rite (1). Dans ces conditions, les leucocytes sont adherents au support, leur Bpaisseur est tres reduite et, apres fixation osmique, le microscope Blectronique en donne de bonnes images directes (2, 3). Pour cette etude cependant, nous avons prefer6 utiliser la methode des pseudo-repliques (12) qui permet d’apprecier le relief cellulaire et montre des details jusque dans la zone perinucleaire, plus Bpaisse et habituellement opaque aux rayons Blectroniques, zone oh se trouve habituellement le centrosome. Les phenomenes Studies se constatent aisement a l’observation microscopique simple, mais, &ant don& la lenteur de certains mouvements, la microcinematographie acceleree en permet une bien meilleure etude. Suivant les cas, l’acceleration a varie de IO a 40 fois.
Centre cellulaire des leucocytes des vertibrt% ASPECT
EN
CONTRASTE
DE
203
PHASE
Aupres du noyau, mais cependant nettement sitparCe de lui, se trouve ou une masse cytoplasmique homogGne, Claire, gBnCralement sphkique ovalaire, de 3 microns environ. Ses limites sont floues. Elles sont marqubes mitochondries des lymphocytes et monocytes par l’arret des granulations: et granulations specifiques des polynuclkaires.
Fig. 2. Fig. 1. Fig. 1. Centrosome et zone ast&ienne vus en coupe (en haut) et en plan (en bas). Fig. 2. Modifications agoniques dans un lymphocyte. Le noyau devient sph&ique, le dessin chromatinien s’estompe, les chondrioeontes se transfo~ent en mitochondries, puis envahissent la zone du centre cellulaire (d’aprk une sequence filmbe).
A partir des bords de cette masse cytoplasmique Claire et homogbne, on constate l’existence de courants radiaires dans le granuloplasma. Les granulations sont entrainees par des mouvements allant de cette masse & la peripherie du granuloplasma et vice versa. Les courants demontrent la nature centrosomique de cette masse ciaire. Les d&placements de granulations & partir du centre cellulaire ne sont pas reguliers. 11s presentent des variations et des irregularites, des sortes d’a-coups assez caract&istiques. Tout se passe comme si les granulations Ctaient, par moment, entra~n~es brusquement par la retraction rapide d’un filament tendu revenant rapidement h sa position primitive. Le fait de ces deplacements et de leur caractbre spasmodique n’est pas douteux. Par contre le mkanisme du phenombne demeure indetermine. On peut se demander s’ils ne sont pas lids A des contractions des fibrilles submicroscopiques du cytoplasma. Notons que, arriv6.s au centre ou pres du centre, les granules retournent en arriere saris jamais franchir la zone Claire centrale. Y a-t-i1 des rapports entre ces deplacements radiaires des granulations et une cyclose generale dans la cellule? Ce point n’a pas pu &tre precise. TrEs g6nCralement, le centre cellulaire est au contact du noyau. Celui-ci se moule sur lui en se deformant sensiblement. L’aspect reniforme habitue1
204
A. Policard et M. Bessis
Fig. 4. Fig. 3. Fig. 3. Aspect du centrosome et des granulations neutrophiles dans un polynucleaire spontanement &ale. Les figures ont Bte dessinees a 30 secondes d’intervalle (d’apres une sequence filmee). Fig. 4. Amplitude du mouvement du centrosome (polynucleaire &ale).
Fig. 5. Oscillations d’un lymphocyte, montrant l’inertie du centrosome qui deforme le noyau (d’apres une sequence filmee) (les figures ont et& decalees en hauteur).
du noyau des monocytes est prCcisCment dQ A la dCpression du noyau par le centre. La microcinkmatographie en accC16rC montre ces faits d’une faqon indiscutable. Sur les films, le noyau apparait toujours comme 1’ClCment peu consistant, mallCable, se deformant constamment. Par contre, le centre Fig. 6. Leucocytes du sang humain examin en confraste de phase. Deux leucocytes spheriques, montrant la zone centrosomique, delimitee par l’arr&t des granulations neutrophiles. Fig. 7. Leucocytes du sang humain examines au microscope Clecfronique. Polynucleaire neutrophile spontanement &ale sur rFormvarr - pseudo-rblique au microscope Clectronique. - Remarquer le relief du centrosome.
Centre cellulaire des leucocytes des verttbrks
205
A. Policard et M. Bessis
206
cellulaire se montre comme l’element plus dur, beaucoup plus resistant mecaniquement. La consistance du centrosome est like a l’activite vitale de la cellule. Quand on suit les transformations agoniques de I’ClPment, apres la vacuolisation des mitochondries et avant l’homogenisation du noyau, on assiste A une disparition du centrosome par une sorte de liquefaction. Les granulations cytoplasmiques per&rent dans le territoire centrosomique. La deformation nucleaire s’efface. Tout indique que le territoire plus rigide constitue par le centrosome a disparu. MOUVEMENTS
RYTIIMIQUES
DU
CENTROSOME
La microcinkmatographie met aussi en evidence une mobilit propre du centrosome dans la cellule. 11 offre des mouvements oscillatoires indiscutables et tout a fait curieux. Ces mouvements de va et vient ont une amplitude de l’ordre de 3 a 7 microns. Dans ies conditions de la prise du film, c’est-a-dire a la temperature de la chambre, ils ont lieu au rythme moyen d’une oscillation par minute environ. 11s sont done peu visibles a l’observation microscopique ordinaire, mais ils deviennent evidents sur un film accCErC de 20 a 40 fois. Les oscillations du centrosome ont lieu parallelement au grand axe du noyau et au can d’adherence de la cellule au support. A la fin de chaque demi-periode, il existe un temps de repos de quelques secondes. L’amplitude de ce mouvement varie avec la forme cellulaire et n’est nullement gCn6e par l’etranglement du corps de la cellule. Elle diminue a mesure que la temperature s’abaisse de 37” a 4” ou les mouvements s’arri?tent. Sur des cellules non IixCes au support, les films en accClCr6 permettent une autre constatation. On voit assez souvent la cellule toute entiere osciller autour du centre cellulaire. Tout se passe comme si celui-ci presentait une inertie plus grande que le reste de la cellule. 11 constitue une sorte de point Iixe autour duquel la cellule decrit des mouvements varies. Le mecanisme de ce processus n’a pas encore pu Ctre determine. Peut-&tre est-il en rapport avec une viscosite plus grande de ses zones peripheriques, ce qui le ferait adherer legerement au support. Ceci n’est encore qu’une hypothese non veritiee. ASPECT
EN
MICR~SCOPIE
ELECTR~NIQUE
La microscopic Plectronique sur des leucocytes spontanement CtalCs et fixes a l’acide osmique, permet diverses constatations se superposant a celles fournies sur le vivant par la microcinematographie en contraste de phase.
Centre cellulaire des leucocytes des vertdbrh
207
Sur des pseudo-repliques ombrees, le centre cellulaire apparait comme une sorte de colline dominant le plateau constitue par le noyau cellulaire moins ClevC, et la couche encore plus basse du cytoplasma. On peut appliquer A ces faits les considerations suivantes: Dans un element cellulaire dCss6chC (obligatoirement en raison de la technique utilisee), la hauteur d’une structure depend des quantites relatives d’eau et de materiaux proteiques (mat&e s&he) qu’elle comporte. Le centre cellulaire est plus haut que le noyau ou le cytoplasma, vraisemblablement parce que sa teneur en eau est plus faible et sa teneur en substances seches plus grande. On peut aussi donner de ce fait une autre explication, en supposant que le centre cellulaire aurait une structure reticulaire, avec des tlbrilles qui, apres fixation ne s’aplatiraient pas. Elles resteraient dressees, les espaces intertibrillaires demeurant vides. Cette hypothkse nous parait peu vraisemblable. 11 n’est cependant pas possible de la rejeter complbtement. RlhUM6
Le centrosome des leucocytes en dehors des mitoses est facilement visible en contraste de phase. 11 semble &tre de densite beaucoup plus grande que le noyau. qui se moule sur lui, et que le reste du cytoplasme non soumis a son influence. 11 presente un mouvement oscillatoire tout a fait particulier, dont l’amplitude varie avec la temperature. Sur des granulocytes spontanement &tales et examines au microscope electronique, la zone centrosomique apparait nettement surelevee par rapport au reste de la cellule. BIBLIOGRAPHIE M., et BRICKA, M., Rev. Hdmaf., 4, 350 (1949). ibid, 5, 764 (1950). ibid, 6, 91 (1951). BESSIS, M., et LOCQUIN, M., Compf. Rend. Sot. Biof., 144, 483 (1950). CHAMBERS, R., in E. V. Cowdry, General Cytology. p. 325, 1924. FLEMMING, W., Arch. mikroskop. Anaf., 37 (1890). HEIDENHAIN, M., Anaf. Anz., 6 (1891). __ Arch. mikroskop. Anaf., 43 (1894). MEVES, F., ibid, 85, 279 (1914). PoLI&RD,.A., et B&s, k., dompf. rend. Acad. sci., 234, 913 (1952). VAN DER STRICHT, 0.. Verhandl. deuf. anaf. Ges. Gettingen (1893). WYCKOFF, R. W. G., Electron microscopy: Technique andapplications, Vol. 1, p, 248, Interscience, New York, 1949.
1. BESSIS,
2. 3. __ 4. 5. 6. 7.
8. 9. IO. 11. 12.
13 - 523705
MICROCIN@MATOGRAPHIQUE DU CENTRE CELLULAIRE VERTtiBRfiS A. POLICARD
Labor&ire
de Physiologie,
L&ore Normale Sanguine, Rep
et
ET MICROtiLECTRODES LEUCOCYTES DES
M. BESSIS
Suptieure et Centre National Paris, France
le 23 Avril,
de Transfusion
1952
LA
presence d’un centre cellulaire dans les leucocytes en dehors des mitoses est, on le sait, connue depuis longtemps (6, 7, 8, 9, 11). 11 a CtC Ctudi6 jusqu’a present a l’aide des methodes cytologiques classiques, c’esta-dire dans des conditions qui sont loin d’exclure la formation d’artefacts. Ainsi s’exprique l’imprecision des connaissances a son sujet. En particulier, en dehors des travaux bien connus de Chambers (5) sur le centrosome des ceufs en voie de division, les etudes de cet organe cellulaire sur des elements vivants en dehors des mitoses sont t&s rares. En ce qui concerne les leucocytes nous n’en avons relevi! que deux (4, 10). MAT$RIEL
ET TECHNIQUES
Nous avons examine des leucocytes de triton, d’axolotl, de grenouille et des leucocytes provenant de sangs humains. Les preparations ont Ct.6 obtenues en general en deposant une goutte de sang entre lame et lamelle; pour le sang humain, l’observation a et6 faite sur une goutte de sang enrichie en leucocytes par centrifugation; les anticoagulants utilises (citrate de soude, heparine) ne perturbent pas les phenom&es Studies dans cette note. Les polynucleaires et les monocytes ont 6% examines en outre, apres Ctalement spontane sur film de matibre plastique, suivant une technique deja d&rite (1). Dans ces conditions, les leucocytes sont adherents au support, leur Bpaisseur est tres reduite et, apres fixation osmique, le microscope Blectronique en donne de bonnes images directes (2, 3). Pour cette etude cependant, nous avons prefer6 utiliser la methode des pseudo-repliques (12) qui permet d’apprecier le relief cellulaire et montre des details jusque dans la zone perinucleaire, plus Bpaisse et habituellement opaque aux rayons Blectroniques, zone oh se trouve habituellement le centrosome. Les phenomenes Studies se constatent aisement a l’observation microscopique simple, mais, &ant don& la lenteur de certains mouvements, la microcinematographie acceleree en permet une bien meilleure etude. Suivant les cas, l’acceleration a varie de IO a 40 fois.
Centre cellulaire des leucocytes des vertibrt% ASPECT
EN
CONTRASTE
DE
203
PHASE
Aupres du noyau, mais cependant nettement sitparCe de lui, se trouve ou une masse cytoplasmique homogGne, Claire, gBnCralement sphkique ovalaire, de 3 microns environ. Ses limites sont floues. Elles sont marqubes mitochondries des lymphocytes et monocytes par l’arret des granulations: et granulations specifiques des polynuclkaires.
Fig. 2. Fig. 1. Fig. 1. Centrosome et zone ast&ienne vus en coupe (en haut) et en plan (en bas). Fig. 2. Modifications agoniques dans un lymphocyte. Le noyau devient sph&ique, le dessin chromatinien s’estompe, les chondrioeontes se transfo~ent en mitochondries, puis envahissent la zone du centre cellulaire (d’aprk une sequence filmbe).
A partir des bords de cette masse cytoplasmique Claire et homogbne, on constate l’existence de courants radiaires dans le granuloplasma. Les granulations sont entrainees par des mouvements allant de cette masse & la peripherie du granuloplasma et vice versa. Les courants demontrent la nature centrosomique de cette masse ciaire. Les d&placements de granulations & partir du centre cellulaire ne sont pas reguliers. 11s presentent des variations et des irregularites, des sortes d’a-coups assez caract&istiques. Tout se passe comme si les granulations Ctaient, par moment, entra~n~es brusquement par la retraction rapide d’un filament tendu revenant rapidement h sa position primitive. Le fait de ces deplacements et de leur caractbre spasmodique n’est pas douteux. Par contre le mkanisme du phenombne demeure indetermine. On peut se demander s’ils ne sont pas lids A des contractions des fibrilles submicroscopiques du cytoplasma. Notons que, arriv6.s au centre ou pres du centre, les granules retournent en arriere saris jamais franchir la zone Claire centrale. Y a-t-i1 des rapports entre ces deplacements radiaires des granulations et une cyclose generale dans la cellule? Ce point n’a pas pu &tre precise. TrEs g6nCralement, le centre cellulaire est au contact du noyau. Celui-ci se moule sur lui en se deformant sensiblement. L’aspect reniforme habitue1
204
A. Policard et M. Bessis
Fig. 4. Fig. 3. Fig. 3. Aspect du centrosome et des granulations neutrophiles dans un polynucleaire spontanement &ale. Les figures ont Bte dessinees a 30 secondes d’intervalle (d’apres une sequence filmee). Fig. 4. Amplitude du mouvement du centrosome (polynucleaire &ale).
Fig. 5. Oscillations d’un lymphocyte, montrant l’inertie du centrosome qui deforme le noyau (d’apres une sequence filmee) (les figures ont et& decalees en hauteur).
du noyau des monocytes est prCcisCment dQ A la dCpression du noyau par le centre. La microcinkmatographie en accC16rC montre ces faits d’une faqon indiscutable. Sur les films, le noyau apparait toujours comme 1’ClCment peu consistant, mallCable, se deformant constamment. Par contre, le centre Fig. 6. Leucocytes du sang humain examin en confraste de phase. Deux leucocytes spheriques, montrant la zone centrosomique, delimitee par l’arr&t des granulations neutrophiles. Fig. 7. Leucocytes du sang humain examines au microscope Clecfronique. Polynucleaire neutrophile spontanement &ale sur rFormvarr - pseudo-rblique au microscope Clectronique. - Remarquer le relief du centrosome.
Centre cellulaire des leucocytes des verttbrks
205
A. Policard et M. Bessis
206
cellulaire se montre comme l’element plus dur, beaucoup plus resistant mecaniquement. La consistance du centrosome est like a l’activite vitale de la cellule. Quand on suit les transformations agoniques de I’ClPment, apres la vacuolisation des mitochondries et avant l’homogenisation du noyau, on assiste A une disparition du centrosome par une sorte de liquefaction. Les granulations cytoplasmiques per&rent dans le territoire centrosomique. La deformation nucleaire s’efface. Tout indique que le territoire plus rigide constitue par le centrosome a disparu. MOUVEMENTS
RYTIIMIQUES
DU
CENTROSOME
La microcinkmatographie met aussi en evidence une mobilit propre du centrosome dans la cellule. 11 offre des mouvements oscillatoires indiscutables et tout a fait curieux. Ces mouvements de va et vient ont une amplitude de l’ordre de 3 a 7 microns. Dans ies conditions de la prise du film, c’est-a-dire a la temperature de la chambre, ils ont lieu au rythme moyen d’une oscillation par minute environ. 11s sont done peu visibles a l’observation microscopique ordinaire, mais ils deviennent evidents sur un film accCErC de 20 a 40 fois. Les oscillations du centrosome ont lieu parallelement au grand axe du noyau et au can d’adherence de la cellule au support. A la fin de chaque demi-periode, il existe un temps de repos de quelques secondes. L’amplitude de ce mouvement varie avec la forme cellulaire et n’est nullement gCn6e par l’etranglement du corps de la cellule. Elle diminue a mesure que la temperature s’abaisse de 37” a 4” ou les mouvements s’arri?tent. Sur des cellules non IixCes au support, les films en accClCr6 permettent une autre constatation. On voit assez souvent la cellule toute entiere osciller autour du centre cellulaire. Tout se passe comme si celui-ci presentait une inertie plus grande que le reste de la cellule. 11 constitue une sorte de point Iixe autour duquel la cellule decrit des mouvements varies. Le mecanisme de ce processus n’a pas encore pu Ctre determine. Peut-&tre est-il en rapport avec une viscosite plus grande de ses zones peripheriques, ce qui le ferait adherer legerement au support. Ceci n’est encore qu’une hypothese non veritiee. ASPECT
EN
MICR~SCOPIE
ELECTR~NIQUE
La microscopic Plectronique sur des leucocytes spontanement CtalCs et fixes a l’acide osmique, permet diverses constatations se superposant a celles fournies sur le vivant par la microcinematographie en contraste de phase.
Centre cellulaire des leucocytes des vertdbrh
207
Sur des pseudo-repliques ombrees, le centre cellulaire apparait comme une sorte de colline dominant le plateau constitue par le noyau cellulaire moins ClevC, et la couche encore plus basse du cytoplasma. On peut appliquer A ces faits les considerations suivantes: Dans un element cellulaire dCss6chC (obligatoirement en raison de la technique utilisee), la hauteur d’une structure depend des quantites relatives d’eau et de materiaux proteiques (mat&e s&he) qu’elle comporte. Le centre cellulaire est plus haut que le noyau ou le cytoplasma, vraisemblablement parce que sa teneur en eau est plus faible et sa teneur en substances seches plus grande. On peut aussi donner de ce fait une autre explication, en supposant que le centre cellulaire aurait une structure reticulaire, avec des tlbrilles qui, apres fixation ne s’aplatiraient pas. Elles resteraient dressees, les espaces intertibrillaires demeurant vides. Cette hypothkse nous parait peu vraisemblable. 11 n’est cependant pas possible de la rejeter complbtement. RlhUM6
Le centrosome des leucocytes en dehors des mitoses est facilement visible en contraste de phase. 11 semble &tre de densite beaucoup plus grande que le noyau. qui se moule sur lui, et que le reste du cytoplasme non soumis a son influence. 11 presente un mouvement oscillatoire tout a fait particulier, dont l’amplitude varie avec la temperature. Sur des granulocytes spontanement &tales et examines au microscope electronique, la zone centrosomique apparait nettement surelevee par rapport au reste de la cellule. BIBLIOGRAPHIE M., et BRICKA, M., Rev. Hdmaf., 4, 350 (1949). ibid, 5, 764 (1950). ibid, 6, 91 (1951). BESSIS, M., et LOCQUIN, M., Compf. Rend. Sot. Biof., 144, 483 (1950). CHAMBERS, R., in E. V. Cowdry, General Cytology. p. 325, 1924. FLEMMING, W., Arch. mikroskop. Anaf., 37 (1890). HEIDENHAIN, M., Anaf. Anz., 6 (1891). __ Arch. mikroskop. Anaf., 43 (1894). MEVES, F., ibid, 85, 279 (1914). PoLI&RD,.A., et B&s, k., dompf. rend. Acad. sci., 234, 913 (1952). VAN DER STRICHT, 0.. Verhandl. deuf. anaf. Ges. Gettingen (1893). WYCKOFF, R. W. G., Electron microscopy: Technique andapplications, Vol. 1, p, 248, Interscience, New York, 1949.
1. BESSIS,
2. 3. __ 4. 5. 6. 7.
8. 9. IO. 11. 12.
13 - 523705