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Étude histologique et ultrastructurale du ganglion ingluvial de Blabera craniifer burm. (Insecte, Dictyoptère)
TISSUE & CELL
1972 4 (I) 8 5 - 9 7
Published hy Lottgman Group Ltd. Printed in Great Britain
B. CHANUSSOT*
15TUDE HISTOLOGIQUE ET ULTRASTRUCTURALE DU GANGLION IN G LUVIAL D E BLABERA CRANHFER BURM. (INSECTE, DICTYOPTERE) A B S T R A C T . T h e ingluvial g a n g l i o n , w h i c h belongs to the s t o m a t o g a s t r i c n e r v o u s system, has been localized in the t h o r a x o f Blabera craniif~,r a n d e x a m i n e d b o t h in light a n d in electron m i c r o s c o p y . T h e g a n g l i o n lies in the b i f u r c a t i o n z o n e o f the o e s o p h a g e a l nerve a n d extends into the p r o x i m a l p a r t s o f the ingluvial nerves. It is s u r r o u n d e d by the usual sheath, i n c l u d i n g a l a y e r o f glial cells p r o v i d e d with n u m e r o u s m i c r o t u b u l e s . T h e m a j o r p a r t o f the g a n g l i o n is n e r v o u s in structure. N e u r o n s o m a t a a r e f o u n d exclusively o n the d o r s a l side. N e u r o p i l o c c u r s as small p a t c h e s scattered t h r o u g h o u t the medial p a r t a n d becomes highly d e v e l o p e d in the distal p a r t a n d origin o f the ingluvial nerves. In n e u r o n s o m a t a a n d m a i n l y in neuropi[ fibres o c c u r n u m e r o u s vesicles, s o m e o f w h i c h are n e u r o s e c r e t o r y a n d o t h e r s resembling s y n a p t i c vesicles. As p r e v i o u s l y d e m o n s t r a t e d , s o m e n e u r o n s are a m i n e r g i c . It seems likely t h a t the ingluvial g a n g l i o n assumes b o t h n e u r o h e m a l a n d relay ['unctions.
ablation chez Locusta migratoria provoque la mort dans les 43 heures apr6s l'opdration, probabtement par paralysie due tube digestif. Davey et Treherne (1963) montrent chez Periplatwta americana son importance et celle des nerfs associds darts le contr61e de la vidange du jabot et des mouvements de la valvule oesophagienne. Engelmann (1968) pense que ce ganglion, chez Leucophaea maderae, serait imp[iqu6 en pattie dans l'ouverture de cette valvule, ph6nom6ne qui conditionne chez les Blattes d'une part la vidange du jabot et l'absorption (Treherne, 1967), et d'autre part le reflux dans le jabot de sucs digestifs et de substrats alimentaires (Bollade et al., 1970). Toute la physiologie de l'intestin est lide ~t la prise de nourriture; le trajet nerveux impliqu6 (Willey, 1961; Davey et Treherne, 1963) a pour point de ddpart la eavit6 pr6orale, trbs richement pourvue en organes sensoriels teJs que r6cepteurs de tension (Moulins, 1971a) et chimior6cepteurs (Moulins, 1971b). Nous nous proposons, chez Blabera craniifer, de ddcrire l'anatomie de la partie
Introduction LE ganglion ingluviaL ou ventriculaire, appartient au syst6me nerveux stomatogastrique au sens strict (Wigglesworth, 1965). Ce systame innerve [es intestins ant6rieur et moyen, assure la rdgulation de leur physiologie, e t a donc un rale fondamental dans la vie de l'insecte. La partie intracdphalique du systbme, bien connue, est constitu6e du ganglion frontal, du neff rdcurrent et du ganglion hypocdrdbral d'o/~ se ddtache vers l'arribre le neff cesophagien: ce neff se termine dans le thorax par le ganglion ingluvial, peu connu.
Le r61e du ganglion ingluvial, encore impr6cis, semble important. Selon Clarke et Grenville (1960) il est autonome chez Schistocerca gregaria et joue le principal r61e dans le contrSle des mouvements de l'intestin. Pour Clarke et Langley (1963), son * E q u i p e de r e c h e r c h e associ6e a u C . N . R . S . no 231, L a b o r a t o i r e de Z o o l o g i e , Facult6 des Sciences, 21 Dijon, F r a n c e . M a n u s c r i p t received 29 J u l y 1971.
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~6 extracdphaliq ue d u systdme stomatogastrique, bridvement 6tudide a u p a r a v a n t (Nesbitt, 1941 ; D a n d o et al., 1968), afin de localiser avec prdcision le ganglion ingluvial et d'dtudier l'histologie et l ' u l t r a s t r u c t u r e de ce ganglion d o n t la seule dtude u l t r a s t r u c t u r a l e est celle de D a n d o (1968) chez Schistocerca gregaria; u n e dtude histochimique a permis d'y m e t t r e en dvidence des amines biogdnes ( C h a n u s s o t et al., 1969).
OE NOE
NS GIN
N D G__
'~, (
NVG NIM CO
Mat@iel et M~thodes
Matdriel D e s adultes des deux sexes p r o v e n a n t d ' u n dlevage de masse a u l a b o r a t o i r e ont dtd utilisds.
Mdthodes 1. Coloration supravitale au bleu de mothyIbne. L e c o l o r a n t injectd sous f o r m e d ' u n leucoddriv6 se fixe prdfdrentiellement mais n o n 6lectivement sur les tissus nerveux; cette m d t h o d e a permis l'dtude a n a t o m i q u e du systhme s t o m a t o g a s t r i q u e et des dtudes histologiques soit par des montages "in toto" entre lame et lamelle des pibces colordes, soit p a r des coupes sdrides (technique de Moulins, 1968a). 2. AJicroscopie optique. Les mdthodes histologiques habituelles ont 6td utilisdes ( M a r t o j a et M a r t o j a , 1967; G a b e , 1968): les pi~ces ont dtd fixdes par les liquides de Carnoy, Duboscq-Brasil, B o u i n Hollande, et les coupes colordcs par Fazan de Heidenhain, le Prenant Gabe, la fuchsine p a r a l d e h y d e (apr~s oxydation permanganique). 3. Alicroscopie dh, ctroniqlw. Le matdrieI a 6td fixd soit par le tdtroxyde d ' o s m i u m / t 1% seul, soit p a r le glutaralddhyde 5 2% puis par le tdtroxyde d ' o s m i u m ~ 1".,,. Ces fixateurs sont amends aux c o n c e n t r a t i o n s citfies p a r dilution dans du t a m p o n cacodylate 0,2M au p H 7,4. Les inclusions sont effectudes dans u n mdlange Epon-Araldite. Les coupes sont rdalisdes 5- l'aide de rasoirs en verre sur un u l t r a m i c r o t o m e R e i c h e r t O M U 2 . Le c o n t r a s t e a 6t6 renforcd p a r le ddp6t soit d'acdtate d ' u r a n y l e puis de citrate de plomb, soit de Fun seulement de ces sels mdtalliques, U n microscope dlcctronique Hitachi HS7S a permis les observations.
Observations Localisation du ganglion #lghlvia[ Fig. I. Morphologiedu syst~zmenerveuxstomatogastrique de Blabcra craniiJ~'r. L'intcstin est en tiretds, Its nerfs en traits continus, kes deux glandes salivaircs et leurs r~servoirs membraneux, qui ett~,eloppent /'cesophage, ont 6td enlev&. Au ddbut de l'intestin moyen existent cinq paircs de c~ecums (CO) qui ont 6t6 sectionnds. G: gesier: GIN: ganglion ingluvial ; IM : intestin moyen ; J : jabot ; NDG : nerf dorsal du gasier: NIM: nerf de l'intestin moyen: NIN: nerf ingluviaI; NOE: nerf cesophagien; NS: nerfs salivaires; NVG: nerf ventral du gdsier; OE : oesophage.
L ' a n a t o m i e du syst~me nerveux s t o m a t o gastrique de Blabera crani~fer a p p a r a i t sur Ia figure [. 1. hmervation de l'c~esophage et (ht jabot. Le n e r f 0esophagien impair, dorsal au tube digestif, quitte le ganglion hypocdrdbral, intracdphalique, et se bifurque au tiers distal de l'oesophage en deux nerfs ingluviaux, au n i v e a u d u ganglion hlghwial, unique, latdrodorsal, /~ droite du tube digestif, dans le
S T R U C T U R E OF I N G L U V I A L G A N G L I ON OF B L A B E R A mdsothorax. Les deux nerfs ingluviaux longent [atdralement le jabot. La mascalature digestive revolt de nombreuses branches de petite taille, /t terminaisons ramifi6es, diffuses, parfois variqueuses, de nature apparemmcnt motrice. Los r6servoirs et les glandes salivaires sent 6galement innervds par les troncs nerveux et le ganglion. 2. Innert,ation c/it ;~dsier et de I'intestin moyen. Au niveau du g6sier, chaque nerf ingluvial se divise en trois branches principales; les dcux nerfs da g~sier desserven~ la paroi d~l gdsier et la valvule oesophagienne; le nerf de l'intestiu moycn se divise abondamment et ses ramifications longent soit les ccecums jusqu'fi leur apex, soit les muscles Iongitudinaux externes de Fintestin moyen; quelques uncs se poursuivent jusqu'aux zones d'attache des tabes de Malpighi. A,IotT)hologie Le ganglion ingluvial, lindaire (fig. 2), est une Idg~re dilatation de l'extrdmit6 distale du nerf oesophagien. Son 6paisseur. mesur6e sur coupes, est en moyenne de 0,10ram, sa longueur comprise entre 0,30 et 0,35 mm et sa iargeur maximum 0,36 m m / t la base des nerfs ingluvinux, kes nerfs oesopbagien et ingluviaux oat un diambtre voisin. La figare 4 montre la structure globale du ganglion, constitu6 d'un groupe de fibres, recouvcrt sur la face dorsale seulement d'un cortex de corps cellulaires. L'ensemble est entourd extdrieurement d'enveloppes. Le ganglion se prolonge dans les nerfs ingluviaux (fig. 2) et scs limitcs sent imprdcises. Par ailleurs des perikarya existent dans ces neff's, parfois loin du ganglion, soit isolds, soit group,s en areas denses (fig. 5) qui correspondent au ~second ingluvial ganglion" que Guthrie et Tindall (1968) ont trouv6 chez Periplaneta american(z: enfin d'abondants perikarya ont 6t6 observ6s dans les fines ramifications des nerfs ingluviaux~ b, la surface de l'intestin moyen, "~ la base des coecums (Dando et al., 1968), isolds ou souvent group6s (fig. 6). Etude du cortex 1. Les perifiao'a. Les cellules color6es par l'azocarmin (fig. 4) ou par le bleu de mdthy16ne (fig. 3) peuvent dtre interpr6t~es c o m m e les perikarya des neurones, 616ments caractdristiques du ganglion. Sur coupes on peut en compter une centaine avant le d6part des
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nerfs ingluviaux, chiffre impr6cis car le g~mglion est dif/icile /t limiter. L e a r forme est variable, ovalaire ou allongde, leur m e m b r a n e cytoplasmique sinude et au contact des cellules gliales enveloppantes (fig. 7). Lear taillc moyenne est voisine de 20 :z 35 ~. D a n s le ganglion ils semblent en majorit6 unipolaires, sensiblement de m~me taille. (a) Le noyau: circulaire de 13 F~ de diam6tre moyen ou grossi~rement ovale, de taille voisine de 11 ,: 15 t~, il a un contour ldgbrement ondul6, exceptionnellement profond~Ament digit6. Le nucldole, unique, est une masse remarquable par sa densit6 aux dlectrons (fig. 4 et 7). (b) Le cytoplasme: sa caractOristique essentielle cst l'existcnce de corps de Golgi toujours trbs nombreux (fig. 7 et 8); ils sent formds de quatre fi six sacculcs golgiens dent les extrdmit~s bourgeonnent parfois des vesicules ~ cceur dense (fig. 9); it leur voisinage existent plusieurs types de vdsict~les pourvues d'une membrane propre: grandes vdsicules fi cceur soit dense, soit clair aux 61ectrons, petites v6siculcs de type synaptique, /~ ceeur soit dense, soit clair (fig. 9). De plus des v6sicules "rev6tucs' ('coated vesicles') de 1300 ~ 1400 /~ de diam6tre moyen, existent seulement fl leur niveau, jamais dans les autres parties du neurone; cllcs oat l'aspect de vdsicules ~ occur dense, tapiss6es du cdtd cytoplasn]ique de nombretlses et courtes expansions (fig. 9). Des mitochondries (fig. 8 et 9). quelques corps multivdsiculaires (fig. 9) et des corps rdsiduels existent dans le cytoplasme avec une densit6 plus grande au voisinage des corps de Golgi. L'ergastoplasme est rdduit, mais de petits amas de ribosomes libres existent (fig. 9). Des prolongements gliaux extracellulaires (fig. 9) indentent parfois profonddment le cytoplasme et constituent un trophosponglum. L'abondance des mitochondries des corps de Golgi et des v6sicules de sdcrdtion t6moigne d'une activit6 mdtabolique et sdcrdtoire intense. 2. Les celhdes gliah, s. Tout le ganglion est pourvu, ~ la p6riphdrie, de plusieurs assises concentriques de cellules gliales parfois imbriqudes (fig. 7). Leurs prolongements cytoplasmiques, tr~s minces, constituent un rdseau extrfimement complexe qui s'insinue entre les perikarya (fig. 7) et entre les fibres (fig. 10). Leurs noyaux, allong6s, oat une
CHANUSSOT c h r o m a t i n e a b o n d a n t e , g r o u p d e en a m a s d e n s e s a u x 61ectrons et un n u c l d o p l a s m e d g a l e m e n t assez d e n s e ; ils s o n t a i s d m e n t diffdrenciables des n o y a u x des n e u r o n e s . Le c y t o p l a s m e glial p o s s b d e u n e richesse variable e n m i c r o t u b u l e s . L ' a s s i s e la p l u s e x t e r n e o u p e r i n e u r i u m a u n c y t o p l a s m e clair a u x 61ectrons et d ' a b o n d a n t e s m i t o c h o n d r i e s . U n e des a s s i s e s gliales, b e a u c o u p plus int e r n e , c o n s t a n t e t o u t a u t o u r d u g a n g l i o n , est p a r t i c u l i ~ r e m e n t r e m a r q u a b | e p a r sa tr~s g r a n d e r i c h e s s e en m i c r o t u b u l e s (fig. 7) p r a t i q u e m e n t les seuls o r g a n i t e s d u cyto-
p l a s m e . D e p l u s elle m o n t r e de n o m b r e u s e s z o n e s & a t t a c h e , s u r f a c e s de la m e m b r a n e p l a s m i q u e r e c o u r v e r t e s , d u c8t6 c y t o p l a s m i q u e , d ' u n matdriel d e n s e d a n s lequel v i e n n e n t se t e r m i n e r les m i c r o t u b u l e s . Ces z o n e s d ' a t t a c h e s o n t situ6es en gOn6ral en r e g a r d de m a t d r i e l extracellulaire, localis6 d a n s les v a s t e s e s p a c e s du systbme l a c u n a i r e glial ( W i g g l e s w o r t h , 1960; S m i t h et T r e h e r n e , 1963; M o u l i n s . 1968a). Ce matdriel, p a r t o u t p r 6 s e n t d a n s le c o r t e x (fig. 7 et 15) le n e u r o pile (fig. 10) n ' e x i s t e j a m a i s e n t r e cellule gliale et n e u r o n e ; l ' a z o c a r m i n et la f u c h s i n e
Fig. 2. Ganglion ingluvial montd 'in tot& apr6s coloration par le bleu de nrdthyl6ne. De nombreux neurones unipolaires (fl6che blanche) ou bipolaires (fl6cbe noire) apparaissent dans le ganglion ingluvial (GIN) et darts Ie ddpart des nerfs ingluviaux (NIN): ils sont absents du neff oesophagien. Le ganglion a des limites imprdciscs. Le corps gras (CG) est abondant autour de ces troncs nerveux. ". 120. Fig. 3. Coupe histologique transvcrsale du ganglion ingluvial. Coloration par le bleu de m6thyl6ne selon la mdthode de Moulins (1968al. Les corps cellulaires des neurones sont colords: les noyaux (fl6che) sont particuliSrement nets. , 300. Fig. 4. Coupe histologique transversale du ganglion ingluvial. Fixation au Carnoy; coupe /l 7,5 /z colorGe par l'azan. Le groupe de fibres appel6 'neuropile' (NP) est recouvert sur la face dorsale seulemcnt d'ane couche de corps cellulaires (flbche). L'ensemble est entour6 de ceIlules gliales et d'une lamelIe ueuraIc (LN) externe conjonctive. Le ganglion est toujours entourG, incompletemeut, d'une couche de corps gras (CG). ,: 300. Fig. 5, Fragment de nerf ingluvial local isG/t la surface de la zone mddiane du jabo t; montage in toto apr6s coloration par le bleu de rndthyl~ne. De nombreux corps cellulaires (fll~che) groupds y existent. Plusieurs zones semblables "ganglionnaires" distinctes existent darts chaque neff ingluvial. 120. Fig. 6. Fragment de paroi d'intestin moyen situ6 ~ la base des coecums; montage in toto apr6s coloration par le bleu de m6thylene. Un groupe de perikarya multipolaires cxiste au point de ramification d'un petit neff. , 300. Fig. 7. Coupe transversale du ganglion ingluvial. Fixation par OsO~. Double coloration par l'acdtate d'uranyle puis le citrate de plomb. Sous la lame!te neurale (LN) existent plusieurs couches de cellules gliales fi noyau allong~ (NGL). Leur cytoplasme s'insinue entre les perikarya et entre Ies fibres. Une coucbe gliale particuli6rement riche en microtubules (fl6cbe) est constante sur toute la p6riphdrie des perikarya. Ces derniers, disposes ici sur dcux couches, out un cytoplasme remarquable par sa richesse en corps de Golgi (GO), et un noyau/t nucl6ole (NU) unique et tr6s dense. Le matdriel extraccllulaire (MEC) est partout abondant. Plusieurs zones neuropilaires (ZNP) comportent des fibres de faible diambtre. :, 2.400. Fig. 8. Fragment d'une coupe d'un neurone, Fixation par OsO~. Le cytoplasme est remarquable par sa richesse en mitochondries (MIT) et en corps de Golgi (GO) au voisinage desquels existent parfois des corps residuels (CR). L'ergastoplasme (ER) n'est pas tr6s abondant. MEC: mat6riel extracellulaire; N U : nucleole. ,. 11,000. Fig. 9. Corps de Golgi. Double fixation. Les saccules golgiens incurv6s bourgeonnent des vdsicules 5, c0eur dense (VDI. A Ieur voisinagc se trouveut des mitochondries (MITI, queIques corps multiv6siculaircs (fl6che blanche) et des v&sicules rev~tues (VR) dont l'une est en relation avec une v6sicule/t cceur dense (fleche noire). Uu prolongement glial (GLI indente profondGment le cytoplasme du pGrikaryon, VC: grande vdsicule claire ; VSC : vdsicule de type synaptique '5_cceur clair: VSD : ~'dsicule de type synaptique cceur dense. :-30,000.
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parald6hyde (apr6s oxydation permanganiq u e ) le c o l o r e n t u n i f o r m d m e n t . L ' a c d t a t e d ' u r a n y l e et le c i t r a t e d e p l o m b le r e n d e n t trbs d e n s e a u x 61ectrons. ll p a r a i t h 6 t d r o g b n e darts c e r t a i n e s z o n e s (fig. 15). U n m a t d r i e l s e m b l a b l e existe d a n s les n e r f s p d r i p h 6 r i q u e s c d p h a l i q u e s ( M o u l i n s , 1971 b). 3. Les enveloppes externes. L a p l u s c o n s t a n t e et la p l u s i m p o r t a n t e e s t la larnelle n e u r a l e (fig. 7); s o n 6 p a i s s e u r v a r i e e n t r e 0,26 et 0,40 /~. E n o p t i q u e elle se c o l o r e p a r le b l e u d e H e i d e n h a i n (fig. 4), la f u c h s i n e paraldehyde (apr~s oxydation permanganique). E n m i c r o s c o p i e 6 1 e c t r o n i q u e o n o b s e r v e e n m d l a n g e d e s fibres 5, s t r u c t u r e p d r i o d i q u e , s a n s d o u t e de c o l l a g 6 n e ( S m i t h et T r e h e r n e , 1963), et d e s fibres d e p l u s g r o s diam6tre sans structure apparente. Moulins (1968b) a observ6 un semblab[e m61ange de fibres d a n s le c o n j o n c t i f d ' u n e f o r m a t i o n d e soutien hypopharyngienne. Par endroits des c e l l u l e s t r a c h d o l a i r e s e x t e r n e s e x i s t e n t ; les t r a c h d o l e s t r a v e r s e n t la l a m e l l e n e u r a l e
(fig. 7) m a i s n e p 6 n 6 t r e n t j a m a i s p r o f o n d d m e n t d a n s le g a n g l i o n .
Etude du neuropile 1o. Gc~nOralitds. U n e
grande partie du g a n g l i o n a u n e s t r u c t u r e de n e f f (fig. 7 et 11), off la p l u p a r t d e s fibres s o n t g r o u p 6 e s p a r p l a g e s e l o n leur taille et p o u r v u e s d ' e n v e l o p p e s glia[es s e m b l a b l e s 5, celles d6crites d a n s [e s y s t ~ m e n e r v e u x c e n t r a l ( S m i t h et T r e h e r n e , 1963); p l u s i e u r s fibres de petite taille p e u v e n t 6tre c o n t e n u e s d a n s u n e m 6 m e c o u c h e gliale, t a n d i s q u ' u n e fibre de g r a n d e taille e s t s o u v e n t e n v e l o p p 6 e p a r p l u s i e u r s couches concentriques d'une m6me cellule gliale (fig. 14). L e n e u r o p i l e a p p a r a i t s o u s f o r m e de z o n e s d i s p e r s d e s de s u r f a c e trbs r e s t r e i n t e d a n s la p a r t i e m o y e n n e d u g a n g lion (fig. 7 et l l ) et p r e n d u n tr6s g r a n d v o l u m e d a n s la p a t t i e d i s t a l e et le d d p a r t d e s n e r f s i n g l u v i a u x (fig. 10). L e s f i b r e s n e r v e u s e s neuropilaires, en majorit6 longitudinales, r a r e m e n t t r a n s v e r s a l e s (fig. 10), 6 t r o i t e m e n t
Fig. 10. Neuropile. Double fixation. Les fibres, ddpourvues d'enveloppe gliale, dtroitement jointives, se pr&sentent en coupe transversale, ou plus rarement Iongitudinale, kes mitochondries et les neurotubules (NT) sent nombreux. On note la grande abondance de vt~sicules 5` coeur dense (VD) et de petites v~sicules claires de type synaptique (VSC). On remarque des contacts Iongitudinaux (CL) tres nombrcux et des contacts b. angle droit (CC 'cross contact' des auteurs anglo-saxons) plus rares...: 8000, Fig. l l. Zones neuropilaires. Fixation par OsOa. Plusieurs zones neuropilaires (ZNP), de taiIle rdduite, sent dispers~es dans une aire 5_structure de herr. Chacune est 2onstitu~e de fibres petites ou moyennes. 9000. Fig. 12. Fragment de neuropile. Double fixation. II montre les diffdrentes categories de vesicules: grandes v~sicules 5. cceur dense (VD), v6sicules de type synaptique, 5` co~ur clair (VSC) ou 5` cceur dense (VSD). ,,: 32,000. Pig. 13. Fragment de neuropile. Fixation par OsO~. On remarque une fibre contenant de grandes v6sicules /t cceur clair (VC) et des v&iculcs de type synaptique coZur clair (VSC). >'24,000. Fig. 14. Fibre de fort diam6tre. Double fixation. La fibre est envelopp6e par plusieurs tours concentriques d'une cellule gliale tr6s aplatie formant un mfsaxone (MES), entre les feuillets duquel existe du matdriel extracellulaire (MEC). En regard de ce matdriel existe dans le cytoplasme glial des zones d'attache de microtubules (flbche).. 12,0(/0. Fig. 15. Mat6riel extracellulaire. Double fixation. Le mat6riel extracellulaire peut ~tre compact, dense aux 61ectrons (*) et parfois creus6 de cavitds, ou beaucoup plus Ifiche, et plus clair aux dlectrons (flbche). , 21,000. Fig. 16. Fragment de neuropile fiche en zones 'synaptoides'. Fixation par OsO 4. Certaines (flbche courte) sont localisdes en regard de l'espace extracellulaire s6parant deux axones. Une autre (fl6che longu) ressemble davantagc '~ une synapse chimique typique. Dans t o u s l e s cas de petites v&icules de type synaptique tt cceur clair (VSC) sont groupdes en regard d'un espace extraceIlulaire dilat6 contenant un matdriel de densit~ moyenne; de grandes v6sicules claires (VCI y sont 6galement abondantes. ","33,000.
STRUCTURE
OF INGLUVIAL
GANGLION
jointives ont perdu leurs enveloppes gliales propres; la figure 10 montre les 6trolLs contacts longitudinaux, parfois transversaux; les espaces intercellulaires peuvent y 6tre rdduits. Des areas tr6s abondants de vdsicules ddcrites ci-dessous existent dans de petites fibres d'environ 0,5 t~ de diam6tre, ou dans des fibres de taille moyenne de l /t 2 ~ de diam6tre, mais jamais dans [es piLlS grosses de 3/~ 5 t~. Un nerf ingluvial, ~ son d6part du ganglion comporte environ 2000 fibres dont un dixi6me sont d'aspect neurosdcr6teur. Toutes les fibres contiennent d'abondantes mitochondries, de rares fragments de reticultlm lisse et des microtubules moins nombreux que dans les cellules gliales. Assez frdquemment existent des corps rdsiduels. 2 ~. V~sicules (fig. 12 et 13). Plusieurs types de vdsicules existent dans les fibres du neuropile, semblables ~, celles observdes dans les perikarya au voisinage des corps de Golgi. On peut les classer en trois types principaux en fonction de leur morphologie et de leur taille: (a) V6sicules 5. meur dense (type 1) dont le diam~tre varie de 800 5. 2000 /~, tr~s nombreuses, pourvues ou non d'une membrane propre. Elles sont tr~s osmiophiles d'une part et prennent intensdment le citrate de plomb lots d'une fixation par le glutaralddhyde seul d'autre part. (b) Petites vdsicules de type synaptique (type 2), soit ~t ceeur clair, trbs nombreuses, de 400 ~ de diam6tre moyem soit/~ coeur dense, beaucoup plus rares, de 600 ~ de diam~tre moyen. (c) Grandes v~sicules claires (type 3) dont le diambtre varie de 800/i 1600/~. Plusieurs types coexistent dans une m6me pattie du neurone. Ces v6sicules semblent s'accumuler dans les zones neuropilaires alors qu'elles sont beaucoup plus rares dans le cytoplasme des perikarya. 3 °. Les zones "synaptoi~les'. La figure 16 montre l'existence d'aires ressemblant aux synapses et appeldes 'synaptoides'. Toutes les catdgories de v6sicules, except6es les vdsicules revetues, peuvent s'y trouver m~16es aux vdsicules de type synaptique, en regard d ' u n espace intercellulaire dilat6, d'environ 250 ~ . Certaines de ces zones (fig. 16) en face d'une fibre ddpourvue de vdsicules mais contenant un peu de mat6riel dense, sont peut-etre des synapses chimiques; certaines, qui existent
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ell regard de l'espace sdparant deux fibres oat une nature plus incertaine. Dans ces deux cas, il existe, en gdndral, un matdriel intercellulaire de densit6 moyenne, entre les deux membranes plasmiques 16g~rement 6paissies. Certaines zones synaptoides ont 6te trouvdes au contact de cellule gliale (Chanussot et al., 19691, et /t coup sur ne sont pas des synapses : [a plupart de ces zones synaptoides sont sans doute c o m m e le sugg6re Scharrer (1968) des zones de rejet de substances actives dans les espaces extracellulaires. Discussion
La topographie g6n6rale des nerfs stomatogastriques extra-c6phaliques de Blabera cran#i/Pr correspond ~t celle d6crite par Zawarzin (1916) et Willey (1961) chez Periplaneta americana. L'histologie du ganglion ingluvial de Blabera craniifer est voisine de celle du m6me ganglion chez Schistocerca greg, aria (Dando, 1968) et du ganglion stomatogastrique des crustacds (Maynard, 1971). Ce ganglion, lindaire, /~ structure de neff, /ocalis6 dans la zone de bifurcation du neff oesophagien, est pourvu de corps cellulaires sur la face dotsale; lnal limit6, il se prolonge dans les nerfs ingluviaux par son neuropile et ses perikarya Dans la pattie distale du ganglion, et dans la partie proximale des nerfs ingluviaux, le neuropile, d'aspect neurosdcr6teur, se constitue par la disparition des enveloppes gliales des fibres, l'augmentation du n o m b r e des fibres d'aspect neuros6crdteur, de la quantit6 de matdriel extracellulaire, et l'apparition des zones synaptoides. Ce ganglion est, de plus, caract6ris6 par la pr6sence d'une assise continue de cellules gliales ~t microtubules, d ' u n rnat6riel extracellulaire abondant, et par une absence de glycog~ne. L'organisation du neuropile pose trois questions principale s: (a) Possibilit~ de conduction et de relais. Ce ganglion/~ structure de n e f f a un r6le de conduction par les fibres qui le traversent (Bullock et Horridge, 1965), en particulier p o u r des influx d'origine c6phalique qui contr61ent la vidange du j a b o t (Davey et Treherne, 1963). Certaines zones synaptoides (fig. 16), au niveau des fibres neuropilaires, ont l'aspect
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de synapses chimiques, mais nous ne p o u v o n s pas prdciser la p r o v e n a n c e de ces fibres. Le neuropile est peut-&re un centre de relais c o m m e cela existe classiquement dans les ganglions d'insectes (Smith et Treherne, 1963). (bl Origine des fibres d ' a s p e c t neuros~crdt e , r . L'existence de vesicules dans les fibres neuropilaires, semblables b. celles des perikarya, conduit /t a d m e t t r e que ces fibres a p p a r t i e n n e n t aux n e u r o n e s du ganglion; mais il y a beaucoup plus de telles fibres dans une section d ' u n nerf ingluvial que de perikarya dans le ganglion, ce qui conduit ~t penser soit que certaines fibres se ramifient, soit que certaines proviennent des perikarya observes dans les nerfs ingluviaux (fig. 5) ou sur le mesentdron (fig. 6), ou des perikarya cdphaliques (le n e r f oesophagien contient quelques fibres d'aspect neurosdcrdteur). (c) Le ganglion inglut~ia[ organe neuroh&na[. Des arguments histologiques tels clue F a b o n d a n c e des fibres d'aspect neurosecrdteur, les zones de rejet, et le g r a n d v o l u m e des espaces extracellulaires ont conduit ~t envisager le rejet par les n e u r o n e s de diverses substances dans le milieu extracellulaire. N o u s avons mis en 6videnee des amines biogbnes, vraisemblablement d o p a m i n e ou n o r a d r e n a l i n e dans le neuropile et un peu dans le cytoplasme des perikarya (Chanus-
sot e t a [ . , 1969). N o u s avons 6galement suggdr6 la nature aminergique des vdsicules de type 2 ce qui est en accord avec les rdsultats obtenus chez d'autres insectes (Mancini et Frontali, 1970) et les vertdbrds (H6kfelt, 1968; Taxi, 1968). Le contenu des vdsicules de type 1 et 3 n'est pas c o n n u chez les Blattes. Les grandes vdsicules ~t ceeur dense (type 1) ont l'aspect m o r p h o l o g i q u e des granules neurosdcrdteurs (Maddrell, 1967) mais chez les vertebrds elles peuvent stocker 6galement des amines (H6kfelt, 1968; Tranzer et al., 1969). Les grandes vdsicules claires sont interprdtdes p a r les auteurs soit c o m m e neurosdcretrices, soit c o m m e le rdsultat de la vidange des vdsicules de type 1. N o r m a n n (1969) et Smith (1970) out 6tudid les relations entre les types de vdsicules des axones. 11 est vraisemblable que le ganglion ingluvial, siege de fonctions de sdcretion, est 6galement un organe n e u r o h d m a l qui rejette diverses substances parmi lesquelles des catdcholamines d o n t le r e l e d e m a n d e ~t ~tre prdcis6 ainsi que leur site d'action.
Remereiernents N o u s tenons fi e x p r i m e r n o t r e reconnaissance au Professeur Ch. N o i r o t et au D o c t e u r M. Moulins, p o u r leur aide constante et leurs conseils 6clairds.
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STRUCTURE
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G
1972 4 (I) 8 5 - 9 7
Published hy Lottgman Group Ltd. Printed in Great Britain
B. CHANUSSOT*
15TUDE HISTOLOGIQUE ET ULTRASTRUCTURALE DU GANGLION IN G LUVIAL D E BLABERA CRANHFER BURM. (INSECTE, DICTYOPTERE) A B S T R A C T . T h e ingluvial g a n g l i o n , w h i c h belongs to the s t o m a t o g a s t r i c n e r v o u s system, has been localized in the t h o r a x o f Blabera craniif~,r a n d e x a m i n e d b o t h in light a n d in electron m i c r o s c o p y . T h e g a n g l i o n lies in the b i f u r c a t i o n z o n e o f the o e s o p h a g e a l nerve a n d extends into the p r o x i m a l p a r t s o f the ingluvial nerves. It is s u r r o u n d e d by the usual sheath, i n c l u d i n g a l a y e r o f glial cells p r o v i d e d with n u m e r o u s m i c r o t u b u l e s . T h e m a j o r p a r t o f the g a n g l i o n is n e r v o u s in structure. N e u r o n s o m a t a a r e f o u n d exclusively o n the d o r s a l side. N e u r o p i l o c c u r s as small p a t c h e s scattered t h r o u g h o u t the medial p a r t a n d becomes highly d e v e l o p e d in the distal p a r t a n d origin o f the ingluvial nerves. In n e u r o n s o m a t a a n d m a i n l y in neuropi[ fibres o c c u r n u m e r o u s vesicles, s o m e o f w h i c h are n e u r o s e c r e t o r y a n d o t h e r s resembling s y n a p t i c vesicles. As p r e v i o u s l y d e m o n s t r a t e d , s o m e n e u r o n s are a m i n e r g i c . It seems likely t h a t the ingluvial g a n g l i o n assumes b o t h n e u r o h e m a l a n d relay ['unctions.
ablation chez Locusta migratoria provoque la mort dans les 43 heures apr6s l'opdration, probabtement par paralysie due tube digestif. Davey et Treherne (1963) montrent chez Periplatwta americana son importance et celle des nerfs associds darts le contr61e de la vidange du jabot et des mouvements de la valvule oesophagienne. Engelmann (1968) pense que ce ganglion, chez Leucophaea maderae, serait imp[iqu6 en pattie dans l'ouverture de cette valvule, ph6nom6ne qui conditionne chez les Blattes d'une part la vidange du jabot et l'absorption (Treherne, 1967), et d'autre part le reflux dans le jabot de sucs digestifs et de substrats alimentaires (Bollade et al., 1970). Toute la physiologie de l'intestin est lide ~t la prise de nourriture; le trajet nerveux impliqu6 (Willey, 1961; Davey et Treherne, 1963) a pour point de ddpart la eavit6 pr6orale, trbs richement pourvue en organes sensoriels teJs que r6cepteurs de tension (Moulins, 1971a) et chimior6cepteurs (Moulins, 1971b). Nous nous proposons, chez Blabera craniifer, de ddcrire l'anatomie de la partie
Introduction LE ganglion ingluviaL ou ventriculaire, appartient au syst6me nerveux stomatogastrique au sens strict (Wigglesworth, 1965). Ce systame innerve [es intestins ant6rieur et moyen, assure la rdgulation de leur physiologie, e t a donc un rale fondamental dans la vie de l'insecte. La partie intracdphalique du systbme, bien connue, est constitu6e du ganglion frontal, du neff rdcurrent et du ganglion hypocdrdbral d'o/~ se ddtache vers l'arribre le neff cesophagien: ce neff se termine dans le thorax par le ganglion ingluvial, peu connu.
Le r61e du ganglion ingluvial, encore impr6cis, semble important. Selon Clarke et Grenville (1960) il est autonome chez Schistocerca gregaria et joue le principal r61e dans le contrSle des mouvements de l'intestin. Pour Clarke et Langley (1963), son * E q u i p e de r e c h e r c h e associ6e a u C . N . R . S . no 231, L a b o r a t o i r e de Z o o l o g i e , Facult6 des Sciences, 21 Dijon, F r a n c e . M a n u s c r i p t received 29 J u l y 1971.
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~6 extracdphaliq ue d u systdme stomatogastrique, bridvement 6tudide a u p a r a v a n t (Nesbitt, 1941 ; D a n d o et al., 1968), afin de localiser avec prdcision le ganglion ingluvial et d'dtudier l'histologie et l ' u l t r a s t r u c t u r e de ce ganglion d o n t la seule dtude u l t r a s t r u c t u r a l e est celle de D a n d o (1968) chez Schistocerca gregaria; u n e dtude histochimique a permis d'y m e t t r e en dvidence des amines biogdnes ( C h a n u s s o t et al., 1969).
OE NOE
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N D G__
'~, (
NVG NIM CO
Mat@iel et M~thodes
Matdriel D e s adultes des deux sexes p r o v e n a n t d ' u n dlevage de masse a u l a b o r a t o i r e ont dtd utilisds.
Mdthodes 1. Coloration supravitale au bleu de mothyIbne. L e c o l o r a n t injectd sous f o r m e d ' u n leucoddriv6 se fixe prdfdrentiellement mais n o n 6lectivement sur les tissus nerveux; cette m d t h o d e a permis l'dtude a n a t o m i q u e du systhme s t o m a t o g a s t r i q u e et des dtudes histologiques soit par des montages "in toto" entre lame et lamelle des pibces colordes, soit p a r des coupes sdrides (technique de Moulins, 1968a). 2. AJicroscopie optique. Les mdthodes histologiques habituelles ont 6td utilisdes ( M a r t o j a et M a r t o j a , 1967; G a b e , 1968): les pi~ces ont dtd fixdes par les liquides de Carnoy, Duboscq-Brasil, B o u i n Hollande, et les coupes colordcs par Fazan de Heidenhain, le Prenant Gabe, la fuchsine p a r a l d e h y d e (apr~s oxydation permanganique). 3. Alicroscopie dh, ctroniqlw. Le matdrieI a 6td fixd soit par le tdtroxyde d ' o s m i u m / t 1% seul, soit p a r le glutaralddhyde 5 2% puis par le tdtroxyde d ' o s m i u m ~ 1".,,. Ces fixateurs sont amends aux c o n c e n t r a t i o n s citfies p a r dilution dans du t a m p o n cacodylate 0,2M au p H 7,4. Les inclusions sont effectudes dans u n mdlange Epon-Araldite. Les coupes sont rdalisdes 5- l'aide de rasoirs en verre sur un u l t r a m i c r o t o m e R e i c h e r t O M U 2 . Le c o n t r a s t e a 6t6 renforcd p a r le ddp6t soit d'acdtate d ' u r a n y l e puis de citrate de plomb, soit de Fun seulement de ces sels mdtalliques, U n microscope dlcctronique Hitachi HS7S a permis les observations.
Observations Localisation du ganglion #lghlvia[ Fig. I. Morphologiedu syst~zmenerveuxstomatogastrique de Blabcra craniiJ~'r. L'intcstin est en tiretds, Its nerfs en traits continus, kes deux glandes salivaircs et leurs r~servoirs membraneux, qui ett~,eloppent /'cesophage, ont 6td enlev&. Au ddbut de l'intestin moyen existent cinq paircs de c~ecums (CO) qui ont 6t6 sectionnds. G: gesier: GIN: ganglion ingluvial ; IM : intestin moyen ; J : jabot ; NDG : nerf dorsal du gasier: NIM: nerf de l'intestin moyen: NIN: nerf ingluviaI; NOE: nerf cesophagien; NS: nerfs salivaires; NVG: nerf ventral du gdsier; OE : oesophage.
L ' a n a t o m i e du syst~me nerveux s t o m a t o gastrique de Blabera crani~fer a p p a r a i t sur Ia figure [. 1. hmervation de l'c~esophage et (ht jabot. Le n e r f 0esophagien impair, dorsal au tube digestif, quitte le ganglion hypocdrdbral, intracdphalique, et se bifurque au tiers distal de l'oesophage en deux nerfs ingluviaux, au n i v e a u d u ganglion hlghwial, unique, latdrodorsal, /~ droite du tube digestif, dans le
S T R U C T U R E OF I N G L U V I A L G A N G L I ON OF B L A B E R A mdsothorax. Les deux nerfs ingluviaux longent [atdralement le jabot. La mascalature digestive revolt de nombreuses branches de petite taille, /t terminaisons ramifi6es, diffuses, parfois variqueuses, de nature apparemmcnt motrice. Los r6servoirs et les glandes salivaires sent 6galement innervds par les troncs nerveux et le ganglion. 2. Innert,ation c/it ;~dsier et de I'intestin moyen. Au niveau du g6sier, chaque nerf ingluvial se divise en trois branches principales; les dcux nerfs da g~sier desserven~ la paroi d~l gdsier et la valvule oesophagienne; le nerf de l'intestiu moycn se divise abondamment et ses ramifications longent soit les ccecums jusqu'fi leur apex, soit les muscles Iongitudinaux externes de Fintestin moyen; quelques uncs se poursuivent jusqu'aux zones d'attache des tabes de Malpighi. A,IotT)hologie Le ganglion ingluvial, lindaire (fig. 2), est une Idg~re dilatation de l'extrdmit6 distale du nerf oesophagien. Son 6paisseur. mesur6e sur coupes, est en moyenne de 0,10ram, sa longueur comprise entre 0,30 et 0,35 mm et sa iargeur maximum 0,36 m m / t la base des nerfs ingluvinux, kes nerfs oesopbagien et ingluviaux oat un diambtre voisin. La figare 4 montre la structure globale du ganglion, constitu6 d'un groupe de fibres, recouvcrt sur la face dorsale seulement d'un cortex de corps cellulaires. L'ensemble est entourd extdrieurement d'enveloppes. Le ganglion se prolonge dans les nerfs ingluviaux (fig. 2) et scs limitcs sent imprdcises. Par ailleurs des perikarya existent dans ces neff's, parfois loin du ganglion, soit isolds, soit group,s en areas denses (fig. 5) qui correspondent au ~second ingluvial ganglion" que Guthrie et Tindall (1968) ont trouv6 chez Periplaneta american(z: enfin d'abondants perikarya ont 6t6 observ6s dans les fines ramifications des nerfs ingluviaux~ b, la surface de l'intestin moyen, "~ la base des coecums (Dando et al., 1968), isolds ou souvent group6s (fig. 6). Etude du cortex 1. Les perifiao'a. Les cellules color6es par l'azocarmin (fig. 4) ou par le bleu de mdthy16ne (fig. 3) peuvent dtre interpr6t~es c o m m e les perikarya des neurones, 616ments caractdristiques du ganglion. Sur coupes on peut en compter une centaine avant le d6part des
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nerfs ingluviaux, chiffre impr6cis car le g~mglion est dif/icile /t limiter. L e a r forme est variable, ovalaire ou allongde, leur m e m b r a n e cytoplasmique sinude et au contact des cellules gliales enveloppantes (fig. 7). Lear taillc moyenne est voisine de 20 :z 35 ~. D a n s le ganglion ils semblent en majorit6 unipolaires, sensiblement de m~me taille. (a) Le noyau: circulaire de 13 F~ de diam6tre moyen ou grossi~rement ovale, de taille voisine de 11 ,: 15 t~, il a un contour ldgbrement ondul6, exceptionnellement profond~Ament digit6. Le nucldole, unique, est une masse remarquable par sa densit6 aux dlectrons (fig. 4 et 7). (b) Le cytoplasme: sa caractOristique essentielle cst l'existcnce de corps de Golgi toujours trbs nombreux (fig. 7 et 8); ils sent formds de quatre fi six sacculcs golgiens dent les extrdmit~s bourgeonnent parfois des vesicules ~ cceur dense (fig. 9); it leur voisinage existent plusieurs types de vdsict~les pourvues d'une membrane propre: grandes vdsicules fi cceur soit dense, soit clair aux 61ectrons, petites v6siculcs de type synaptique, /~ ceeur soit dense, soit clair (fig. 9). De plus des v6sicules "rev6tucs' ('coated vesicles') de 1300 ~ 1400 /~ de diam6tre moyen, existent seulement fl leur niveau, jamais dans les autres parties du neurone; cllcs oat l'aspect de vdsicules ~ occur dense, tapiss6es du cdtd cytoplasn]ique de nombretlses et courtes expansions (fig. 9). Des mitochondries (fig. 8 et 9). quelques corps multivdsiculaires (fig. 9) et des corps rdsiduels existent dans le cytoplasme avec une densit6 plus grande au voisinage des corps de Golgi. L'ergastoplasme est rdduit, mais de petits amas de ribosomes libres existent (fig. 9). Des prolongements gliaux extracellulaires (fig. 9) indentent parfois profonddment le cytoplasme et constituent un trophosponglum. L'abondance des mitochondries des corps de Golgi et des v6sicules de sdcrdtion t6moigne d'une activit6 mdtabolique et sdcrdtoire intense. 2. Les celhdes gliah, s. Tout le ganglion est pourvu, ~ la p6riphdrie, de plusieurs assises concentriques de cellules gliales parfois imbriqudes (fig. 7). Leurs prolongements cytoplasmiques, tr~s minces, constituent un rdseau extrfimement complexe qui s'insinue entre les perikarya (fig. 7) et entre les fibres (fig. 10). Leurs noyaux, allong6s, oat une
CHANUSSOT c h r o m a t i n e a b o n d a n t e , g r o u p d e en a m a s d e n s e s a u x 61ectrons et un n u c l d o p l a s m e d g a l e m e n t assez d e n s e ; ils s o n t a i s d m e n t diffdrenciables des n o y a u x des n e u r o n e s . Le c y t o p l a s m e glial p o s s b d e u n e richesse variable e n m i c r o t u b u l e s . L ' a s s i s e la p l u s e x t e r n e o u p e r i n e u r i u m a u n c y t o p l a s m e clair a u x 61ectrons et d ' a b o n d a n t e s m i t o c h o n d r i e s . U n e des a s s i s e s gliales, b e a u c o u p plus int e r n e , c o n s t a n t e t o u t a u t o u r d u g a n g l i o n , est p a r t i c u l i ~ r e m e n t r e m a r q u a b | e p a r sa tr~s g r a n d e r i c h e s s e en m i c r o t u b u l e s (fig. 7) p r a t i q u e m e n t les seuls o r g a n i t e s d u cyto-
p l a s m e . D e p l u s elle m o n t r e de n o m b r e u s e s z o n e s & a t t a c h e , s u r f a c e s de la m e m b r a n e p l a s m i q u e r e c o u r v e r t e s , d u c8t6 c y t o p l a s m i q u e , d ' u n matdriel d e n s e d a n s lequel v i e n n e n t se t e r m i n e r les m i c r o t u b u l e s . Ces z o n e s d ' a t t a c h e s o n t situ6es en gOn6ral en r e g a r d de m a t d r i e l extracellulaire, localis6 d a n s les v a s t e s e s p a c e s du systbme l a c u n a i r e glial ( W i g g l e s w o r t h , 1960; S m i t h et T r e h e r n e , 1963; M o u l i n s . 1968a). Ce matdriel, p a r t o u t p r 6 s e n t d a n s le c o r t e x (fig. 7 et 15) le n e u r o pile (fig. 10) n ' e x i s t e j a m a i s e n t r e cellule gliale et n e u r o n e ; l ' a z o c a r m i n et la f u c h s i n e
Fig. 2. Ganglion ingluvial montd 'in tot& apr6s coloration par le bleu de nrdthyl6ne. De nombreux neurones unipolaires (fl6che blanche) ou bipolaires (fl6cbe noire) apparaissent dans le ganglion ingluvial (GIN) et darts Ie ddpart des nerfs ingluviaux (NIN): ils sont absents du neff oesophagien. Le ganglion a des limites imprdciscs. Le corps gras (CG) est abondant autour de ces troncs nerveux. ". 120. Fig. 3. Coupe histologique transvcrsale du ganglion ingluvial. Coloration par le bleu de m6thyl6ne selon la mdthode de Moulins (1968al. Les corps cellulaires des neurones sont colords: les noyaux (fl6che) sont particuliSrement nets. , 300. Fig. 4. Coupe histologique transversale du ganglion ingluvial. Fixation au Carnoy; coupe /l 7,5 /z colorGe par l'azan. Le groupe de fibres appel6 'neuropile' (NP) est recouvert sur la face dorsale seulemcnt d'ane couche de corps cellulaires (flbche). L'ensemble est entour6 de ceIlules gliales et d'une lamelIe ueuraIc (LN) externe conjonctive. Le ganglion est toujours entourG, incompletemeut, d'une couche de corps gras (CG). ,: 300. Fig. 5, Fragment de nerf ingluvial local isG/t la surface de la zone mddiane du jabo t; montage in toto apr6s coloration par le bleu de rndthyl~ne. De nombreux corps cellulaires (fll~che) groupds y existent. Plusieurs zones semblables "ganglionnaires" distinctes existent darts chaque neff ingluvial. 120. Fig. 6. Fragment de paroi d'intestin moyen situ6 ~ la base des coecums; montage in toto apr6s coloration par le bleu de m6thylene. Un groupe de perikarya multipolaires cxiste au point de ramification d'un petit neff. , 300. Fig. 7. Coupe transversale du ganglion ingluvial. Fixation par OsO~. Double coloration par l'acdtate d'uranyle puis le citrate de plomb. Sous la lame!te neurale (LN) existent plusieurs couches de cellules gliales fi noyau allong~ (NGL). Leur cytoplasme s'insinue entre les perikarya et entre Ies fibres. Une coucbe gliale particuli6rement riche en microtubules (fl6cbe) est constante sur toute la p6riphdrie des perikarya. Ces derniers, disposes ici sur dcux couches, out un cytoplasme remarquable par sa richesse en corps de Golgi (GO), et un noyau/t nucl6ole (NU) unique et tr6s dense. Le matdriel extraccllulaire (MEC) est partout abondant. Plusieurs zones neuropilaires (ZNP) comportent des fibres de faible diambtre. :, 2.400. Fig. 8. Fragment d'une coupe d'un neurone, Fixation par OsO~. Le cytoplasme est remarquable par sa richesse en mitochondries (MIT) et en corps de Golgi (GO) au voisinage desquels existent parfois des corps residuels (CR). L'ergastoplasme (ER) n'est pas tr6s abondant. MEC: mat6riel extracellulaire; N U : nucleole. ,. 11,000. Fig. 9. Corps de Golgi. Double fixation. Les saccules golgiens incurv6s bourgeonnent des vdsicules 5, c0eur dense (VDI. A Ieur voisinagc se trouveut des mitochondries (MITI, queIques corps multiv6siculaircs (fl6che blanche) et des v&sicules rev~tues (VR) dont l'une est en relation avec une v6sicule/t cceur dense (fleche noire). Uu prolongement glial (GLI indente profondGment le cytoplasme du pGrikaryon, VC: grande vdsicule claire ; VSC : vdsicule de type synaptique '5_cceur clair: VSD : ~'dsicule de type synaptique cceur dense. :-30,000.
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CHANUSSOT
parald6hyde (apr6s oxydation permanganiq u e ) le c o l o r e n t u n i f o r m d m e n t . L ' a c d t a t e d ' u r a n y l e et le c i t r a t e d e p l o m b le r e n d e n t trbs d e n s e a u x 61ectrons. ll p a r a i t h 6 t d r o g b n e darts c e r t a i n e s z o n e s (fig. 15). U n m a t d r i e l s e m b l a b l e existe d a n s les n e r f s p d r i p h 6 r i q u e s c d p h a l i q u e s ( M o u l i n s , 1971 b). 3. Les enveloppes externes. L a p l u s c o n s t a n t e et la p l u s i m p o r t a n t e e s t la larnelle n e u r a l e (fig. 7); s o n 6 p a i s s e u r v a r i e e n t r e 0,26 et 0,40 /~. E n o p t i q u e elle se c o l o r e p a r le b l e u d e H e i d e n h a i n (fig. 4), la f u c h s i n e paraldehyde (apr~s oxydation permanganique). E n m i c r o s c o p i e 6 1 e c t r o n i q u e o n o b s e r v e e n m d l a n g e d e s fibres 5, s t r u c t u r e p d r i o d i q u e , s a n s d o u t e de c o l l a g 6 n e ( S m i t h et T r e h e r n e , 1963), et d e s fibres d e p l u s g r o s diam6tre sans structure apparente. Moulins (1968b) a observ6 un semblab[e m61ange de fibres d a n s le c o n j o n c t i f d ' u n e f o r m a t i o n d e soutien hypopharyngienne. Par endroits des c e l l u l e s t r a c h d o l a i r e s e x t e r n e s e x i s t e n t ; les t r a c h d o l e s t r a v e r s e n t la l a m e l l e n e u r a l e
(fig. 7) m a i s n e p 6 n 6 t r e n t j a m a i s p r o f o n d d m e n t d a n s le g a n g l i o n .
Etude du neuropile 1o. Gc~nOralitds. U n e
grande partie du g a n g l i o n a u n e s t r u c t u r e de n e f f (fig. 7 et 11), off la p l u p a r t d e s fibres s o n t g r o u p 6 e s p a r p l a g e s e l o n leur taille et p o u r v u e s d ' e n v e l o p p e s glia[es s e m b l a b l e s 5, celles d6crites d a n s [e s y s t ~ m e n e r v e u x c e n t r a l ( S m i t h et T r e h e r n e , 1963); p l u s i e u r s fibres de petite taille p e u v e n t 6tre c o n t e n u e s d a n s u n e m 6 m e c o u c h e gliale, t a n d i s q u ' u n e fibre de g r a n d e taille e s t s o u v e n t e n v e l o p p 6 e p a r p l u s i e u r s couches concentriques d'une m6me cellule gliale (fig. 14). L e n e u r o p i l e a p p a r a i t s o u s f o r m e de z o n e s d i s p e r s d e s de s u r f a c e trbs r e s t r e i n t e d a n s la p a r t i e m o y e n n e d u g a n g lion (fig. 7 et l l ) et p r e n d u n tr6s g r a n d v o l u m e d a n s la p a t t i e d i s t a l e et le d d p a r t d e s n e r f s i n g l u v i a u x (fig. 10). L e s f i b r e s n e r v e u s e s neuropilaires, en majorit6 longitudinales, r a r e m e n t t r a n s v e r s a l e s (fig. 10), 6 t r o i t e m e n t
Fig. 10. Neuropile. Double fixation. Les fibres, ddpourvues d'enveloppe gliale, dtroitement jointives, se pr&sentent en coupe transversale, ou plus rarement Iongitudinale, kes mitochondries et les neurotubules (NT) sent nombreux. On note la grande abondance de vt~sicules 5` coeur dense (VD) et de petites v~sicules claires de type synaptique (VSC). On remarque des contacts Iongitudinaux (CL) tres nombrcux et des contacts b. angle droit (CC 'cross contact' des auteurs anglo-saxons) plus rares...: 8000, Fig. l l. Zones neuropilaires. Fixation par OsOa. Plusieurs zones neuropilaires (ZNP), de taiIle rdduite, sent dispers~es dans une aire 5_structure de herr. Chacune est 2onstitu~e de fibres petites ou moyennes. 9000. Fig. 12. Fragment de neuropile. Double fixation. II montre les diffdrentes categories de vesicules: grandes v~sicules 5. cceur dense (VD), v6sicules de type synaptique, 5` co~ur clair (VSC) ou 5` cceur dense (VSD). ,,: 32,000. Pig. 13. Fragment de neuropile. Fixation par OsO~. On remarque une fibre contenant de grandes v6sicules /t cceur clair (VC) et des v&iculcs de type synaptique coZur clair (VSC). >'24,000. Fig. 14. Fibre de fort diam6tre. Double fixation. La fibre est envelopp6e par plusieurs tours concentriques d'une cellule gliale tr6s aplatie formant un mfsaxone (MES), entre les feuillets duquel existe du matdriel extracellulaire (MEC). En regard de ce matdriel existe dans le cytoplasme glial des zones d'attache de microtubules (flbche).. 12,0(/0. Fig. 15. Mat6riel extracellulaire. Double fixation. Le mat6riel extracellulaire peut ~tre compact, dense aux 61ectrons (*) et parfois creus6 de cavitds, ou beaucoup plus Ifiche, et plus clair aux dlectrons (flbche). , 21,000. Fig. 16. Fragment de neuropile fiche en zones 'synaptoides'. Fixation par OsO 4. Certaines (flbche courte) sont localisdes en regard de l'espace extracellulaire s6parant deux axones. Une autre (fl6che longu) ressemble davantagc '~ une synapse chimique typique. Dans t o u s l e s cas de petites v&icules de type synaptique tt cceur clair (VSC) sont groupdes en regard d'un espace extraceIlulaire dilat6 contenant un matdriel de densit~ moyenne; de grandes v6sicules claires (VCI y sont 6galement abondantes. ","33,000.
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jointives ont perdu leurs enveloppes gliales propres; la figure 10 montre les 6trolLs contacts longitudinaux, parfois transversaux; les espaces intercellulaires peuvent y 6tre rdduits. Des areas tr6s abondants de vdsicules ddcrites ci-dessous existent dans de petites fibres d'environ 0,5 t~ de diam6tre, ou dans des fibres de taille moyenne de l /t 2 ~ de diam6tre, mais jamais dans [es piLlS grosses de 3/~ 5 t~. Un nerf ingluvial, ~ son d6part du ganglion comporte environ 2000 fibres dont un dixi6me sont d'aspect neurosdcr6teur. Toutes les fibres contiennent d'abondantes mitochondries, de rares fragments de reticultlm lisse et des microtubules moins nombreux que dans les cellules gliales. Assez frdquemment existent des corps rdsiduels. 2 ~. V~sicules (fig. 12 et 13). Plusieurs types de vdsicules existent dans les fibres du neuropile, semblables ~, celles observdes dans les perikarya au voisinage des corps de Golgi. On peut les classer en trois types principaux en fonction de leur morphologie et de leur taille: (a) V6sicules 5. meur dense (type 1) dont le diam~tre varie de 800 5. 2000 /~, tr~s nombreuses, pourvues ou non d'une membrane propre. Elles sont tr~s osmiophiles d'une part et prennent intensdment le citrate de plomb lots d'une fixation par le glutaralddhyde seul d'autre part. (b) Petites vdsicules de type synaptique (type 2), soit ~t ceeur clair, trbs nombreuses, de 400 ~ de diam6tre moyem soit/~ coeur dense, beaucoup plus rares, de 600 ~ de diam~tre moyen. (c) Grandes v~sicules claires (type 3) dont le diambtre varie de 800/i 1600/~. Plusieurs types coexistent dans une m6me pattie du neurone. Ces v6sicules semblent s'accumuler dans les zones neuropilaires alors qu'elles sont beaucoup plus rares dans le cytoplasme des perikarya. 3 °. Les zones "synaptoi~les'. La figure 16 montre l'existence d'aires ressemblant aux synapses et appeldes 'synaptoides'. Toutes les catdgories de v6sicules, except6es les vdsicules revetues, peuvent s'y trouver m~16es aux vdsicules de type synaptique, en regard d ' u n espace intercellulaire dilat6, d'environ 250 ~ . Certaines de ces zones (fig. 16) en face d'une fibre ddpourvue de vdsicules mais contenant un peu de mat6riel dense, sont peut-etre des synapses chimiques; certaines, qui existent
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ell regard de l'espace sdparant deux fibres oat une nature plus incertaine. Dans ces deux cas, il existe, en gdndral, un matdriel intercellulaire de densit6 moyenne, entre les deux membranes plasmiques 16g~rement 6paissies. Certaines zones synaptoides ont 6te trouvdes au contact de cellule gliale (Chanussot et al., 19691, et /t coup sur ne sont pas des synapses : [a plupart de ces zones synaptoides sont sans doute c o m m e le sugg6re Scharrer (1968) des zones de rejet de substances actives dans les espaces extracellulaires. Discussion
La topographie g6n6rale des nerfs stomatogastriques extra-c6phaliques de Blabera cran#i/Pr correspond ~t celle d6crite par Zawarzin (1916) et Willey (1961) chez Periplaneta americana. L'histologie du ganglion ingluvial de Blabera craniifer est voisine de celle du m6me ganglion chez Schistocerca greg, aria (Dando, 1968) et du ganglion stomatogastrique des crustacds (Maynard, 1971). Ce ganglion, lindaire, /~ structure de neff, /ocalis6 dans la zone de bifurcation du neff oesophagien, est pourvu de corps cellulaires sur la face dotsale; lnal limit6, il se prolonge dans les nerfs ingluviaux par son neuropile et ses perikarya Dans la pattie distale du ganglion, et dans la partie proximale des nerfs ingluviaux, le neuropile, d'aspect neurosdcr6teur, se constitue par la disparition des enveloppes gliales des fibres, l'augmentation du n o m b r e des fibres d'aspect neuros6crdteur, de la quantit6 de matdriel extracellulaire, et l'apparition des zones synaptoides. Ce ganglion est, de plus, caract6ris6 par la pr6sence d'une assise continue de cellules gliales ~t microtubules, d ' u n rnat6riel extracellulaire abondant, et par une absence de glycog~ne. L'organisation du neuropile pose trois questions principale s: (a) Possibilit~ de conduction et de relais. Ce ganglion/~ structure de n e f f a un r6le de conduction par les fibres qui le traversent (Bullock et Horridge, 1965), en particulier p o u r des influx d'origine c6phalique qui contr61ent la vidange du j a b o t (Davey et Treherne, 1963). Certaines zones synaptoides (fig. 16), au niveau des fibres neuropilaires, ont l'aspect
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de synapses chimiques, mais nous ne p o u v o n s pas prdciser la p r o v e n a n c e de ces fibres. Le neuropile est peut-&re un centre de relais c o m m e cela existe classiquement dans les ganglions d'insectes (Smith et Treherne, 1963). (bl Origine des fibres d ' a s p e c t neuros~crdt e , r . L'existence de vesicules dans les fibres neuropilaires, semblables b. celles des perikarya, conduit /t a d m e t t r e que ces fibres a p p a r t i e n n e n t aux n e u r o n e s du ganglion; mais il y a beaucoup plus de telles fibres dans une section d ' u n nerf ingluvial que de perikarya dans le ganglion, ce qui conduit ~t penser soit que certaines fibres se ramifient, soit que certaines proviennent des perikarya observes dans les nerfs ingluviaux (fig. 5) ou sur le mesentdron (fig. 6), ou des perikarya cdphaliques (le n e r f oesophagien contient quelques fibres d'aspect neurosdcrdteur). (c) Le ganglion inglut~ia[ organe neuroh&na[. Des arguments histologiques tels clue F a b o n d a n c e des fibres d'aspect neurosecrdteur, les zones de rejet, et le g r a n d v o l u m e des espaces extracellulaires ont conduit ~t envisager le rejet par les n e u r o n e s de diverses substances dans le milieu extracellulaire. N o u s avons mis en 6videnee des amines biogbnes, vraisemblablement d o p a m i n e ou n o r a d r e n a l i n e dans le neuropile et un peu dans le cytoplasme des perikarya (Chanus-
sot e t a [ . , 1969). N o u s avons 6galement suggdr6 la nature aminergique des vdsicules de type 2 ce qui est en accord avec les rdsultats obtenus chez d'autres insectes (Mancini et Frontali, 1970) et les vertdbrds (H6kfelt, 1968; Taxi, 1968). Le contenu des vdsicules de type 1 et 3 n'est pas c o n n u chez les Blattes. Les grandes vdsicules ~t ceeur dense (type 1) ont l'aspect m o r p h o l o g i q u e des granules neurosdcrdteurs (Maddrell, 1967) mais chez les vertebrds elles peuvent stocker 6galement des amines (H6kfelt, 1968; Tranzer et al., 1969). Les grandes vdsicules claires sont interprdtdes p a r les auteurs soit c o m m e neurosdcretrices, soit c o m m e le rdsultat de la vidange des vdsicules de type 1. N o r m a n n (1969) et Smith (1970) out 6tudid les relations entre les types de vdsicules des axones. 11 est vraisemblable que le ganglion ingluvial, siege de fonctions de sdcretion, est 6galement un organe n e u r o h d m a l qui rejette diverses substances parmi lesquelles des catdcholamines d o n t le r e l e d e m a n d e ~t ~tre prdcis6 ainsi que leur site d'action.
Remereiernents N o u s tenons fi e x p r i m e r n o t r e reconnaissance au Professeur Ch. N o i r o t et au D o c t e u r M. Moulins, p o u r leur aide constante et leurs conseils 6clairds.
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