- Email: [email protected]
Relation entre l'activité de la desoxyribonuclease acide et la croissance chez le rat
Experimental
335
Cell Research 28, 335-341 (1962)
RELATION
ENTRE
L’ACTIVITI?
DE LA
DESOXYRIBONUCLEASE ACIDE ET LA CROISSANCE CHEZ LE RAT R. GOIJTIER
et A. LEONARD
Laboratoire de Radiobiologie, Centre d’Etude de 1’Energie Nuckire, Rqu le 9 janvier
Mel, Belgique
1962
auteurs ont observe que la dPsoxyribonuclt!ase (DNAase) acide a une activitk plus 6levCe dans les tissus en croissance que dans les tissus au repos, aussi bien chez les mammif&res [l, 3, 4, 5, 61 que chez les vCgCtaux [lo, 201. Toutefois, d’aprks Blumenthal [2], l’activitk de la DNAase acide serait surtout like aux processus de destruction cellulaire. Comme cette question est controversee, nous en avons repris l’t%ude de : en nous adressant d’abord g diffkrents organes qui prCdeux man&es sentent des vitesses de croissance difft!rentes, et en utilisant, ensuite, une population cellulaire plus homog&ne dont les mitoses sont synchroniskes. Le premier groupe d’expPriences concerne le foie, le cerveau, le rein et la rate de rats sacrifitk de 1 h & 49 jours apr&s leur naissance. Le second groupe d’expkriences est effect& sur le foie de rat en rCg&-kration dans lequel la premike vague de mitoses, au moins, est synchronisee. PLUSIE~JRS
TECHNIQUES Animaux. - Des rats Wistar sont sacrifiCs par dkcapitation 1 h (IO rats), I jour (18 rats), 2 jours (15 rats), 6 jours (15 rats), 21 jours (3 rats) et 49 jours (2 rats) apr&s leur naissance. Pour 1’Ctude du foie en r6gCnCration, on utilise des rats Wistar pesant environ 180 g. Traitement des organes. - Le cerveau, le foie, la rate et le rein sont rapidement enlevCs de l’animal et pesCs. Un fragment de chaque organe est plong6 dans du liquide de Zenker pour les examens histologiques. Le reste est repesC et congeE. Au moment des dosages, les organes sont dCgel& et homogCnCisBs en eau distill&e glacCe. La concentration de 1’homogCnat est de 10 %. On prBEve 0,l ml pour les dosages de protCines, I ml pour les dosages de la DNase acide, le reste est destinB au dosage de 1’ADN. HCpatectomie partielle. - Selon la technique de Higgins et Anderson [12] avec anesthCsie & l’&her. Mesure de la DNAase acide. -Par viscosimetrie & 37°C [17], en prCsence de tampon acCtate 0,2 M pH 5,O contenant du citrate 0,015 M (concentration finale) et du Triton X-100 (0,5 %). Le substrat est de 1’ADN de thymus de veau p&par& selon la mCthode de Kay et al. [13]; sa concentration finale est de 0,9 mg par ml. Experimental
Cell Research 28
336
R. Goutier et A. Leonard
Dosages de L’ADN. - Selon une adaptation de la methode de Schneider [19], 1’ADN est precipite en acide perchlorique 0,5 N a froid; le culot est lave deux fois en HCIO, 0,5 N a froid, puis en acetone, alcool (2 fois), alcool-ether (l/l) et ether. Pour le foie, la delipidation se fait par extraction en acetone, alcool froid (1 fois), alcool chaud (2 fois), alcool-ether (l/l) et ether. L’ADN est extrait du culot seche en HClO, 0,5 N a 70°C pendant 2 fois 20 min. Une reaction a la diphenylamine selon Burton [7] est faite sur l’extrait. Dosages de prottines. - Au reactif de Folin-Ciocalteu selon Lowry et al. [IS]. Mesure de I’index mitotique. Fixation au liquide de Zenker et coloration de Feulgen. Les mitoses sont comptdes sur 50 champs microscopiques et le nombre total de noyaux dans 1 champ sur 10.
R&SULTATS Jeunes
rats en croissunce. - D’apres la fig. 1, l’index plus Clew! dans la rate que dans les autres organes.
mitotique
est toujours
11 est toujours tres bas dans le rein et, surtout, dans le cerveau. 11 est eleve dans le foie pendant les premiers jours qui suivent la naissance. Ce fait est dQ a l’existence de foyers hematopoietiques abondants qui persistent jusqu’au 4” jour apres la naissance (fig. 2) et dont les cellules representent environ 40% de la population cellulaire totale. Des resultats non inclus dans la fig. 1 nous montrent que l’index mitotique du foie s’abaisse brutalement entre le 4” et le Se jour. Au 6” jour, cependant, les foyers hematopoietiques n’ont pas encore completement disparu (fig. 2). Pendant les 6 premiers jours, les quatre organes se classent
Fig. 3. Fig. 1. Fig. 1. -- Index mitotique (en %), en ordonnCes. Abscisses: age des rats en jours au moment du sacrifice 0 = 1 h. apr&s la naissance. Hachures horizontales, cerveau; Rectangles blancs, foie; Hachures obliques, rate; Rectangles noirs, rein. Fig. 3. - Activite specifique de la DNAase acide par mg d’ADN, en ordonnees Abscisses: voir fig. 1. Experimental
Cell Research 28
DNAase et croissance
Fig. 2. -
Foie de rat. (a). 2 jours aprks la naissance; (b) 6 jours aprhs la naissance.
done comme suit, dans l’ordre decroissant de leur index mitotique : rate, foie, rein, cerveau. Apres le 6” jour, seule la rate a un index mitotique important. La fig. 3 montre l’activite de la DNAase acide par rapport h l’ADK, c’est-a-dire approximativement pour un m&me nombre de cellules. Elle revele que les cellules qui se divisent plus activement semblent avoir moins de DNAase acide que les cellules de tissus moins proliferants. C’est dans la rate que l’activite sptkitique de la DNAase acide par mg ADr\; est la plus basse. Elle est toujours plus &levee dans le foie et, souvent, dans le rein. Le taux de DNAase acide par cellule ne semble done pas directement lie h l’activite mitotique des tissus. En examinant la teneur en proteines par rapport a l’ADN, c’est-a-dire par cellule, on remarque, dans la fig. 4, que, des le 2” jour, c’est la rate qui en a le moins et le cerveau et le foie qui en possedent le plus. Les variations du taux de proteines par cellule indiquent des modifications de taille des cellules que corroborent egalement les variations du nombre de noyaux par champ microscopique (Tableau I). A titre d’indication, signalons que, Experimental
Cell Research 28
338
R. Goutier et A. Leonard
pour le foie, la surface des noyaux passe de 28 k2 au 1”‘jour a 40 p2 au 4ge jour, ce qui correspond a une augmentation de volume de 1,7 fois, alors que la taux de proteines par cellule (fig. 4) augmente, dans le m&me temps, d’un facteur 3,12. L’augmentation de volume du cytoplasme est done probablement plus importante que celle du noyau. TABLEAU
Cerveau Foie Rate Rein
I. Nombre de noyaux par champ sur coupes de 5 ,u (grossissement : 1250).
lh
1 j.
2 j.
6 j.
21 j.
49 j.
42 112 206 162
40 110 208 160
34 107 220 160
32 78 268 166
25 64 258 160
18 51 254 95
Lorsqu’on exprime l’activite de la DNAase acide par rapport aux proteines (fig. 5), on observe alors que, dans tous les groupes d’animaux, c’est la rate qui possiide l’activite specifique la plus ClevCe et le cerveau, la plus basse. L’ordre decroissant d’activite enzymatique specitique dans les quatre organes s’etablit comme suit : rate, rein, foie, cerveau. 11 est done tres proche de celui des activites mitotiques (fig. 1). La seule exception est une activite specifique plus Clevee dans le rein que dans le foie, mais nous signalons dans la discussion que des facteurs autres que la croissance peuvent conditionner l’activite de la DNAase acide dans ces deux organes.
Fig. 5.
Fig. 4. Fig. 4. -- Teneur en protkines Fig. 5.- Activitk voir fig. 1. Experimental
spkcifique
(mg) par mg d’ADN, de la DNAase
Cell Research 28
en ordonnbes.
Abscisses: voir fig. 1.
acide par 100 mg de protkines,
en ordonnkes. Abscisses:
DNAase et croissance Foie en rt!gtkt!ration. - D’apriis le Tableau II, on voit que l’activite de la DNAase acide augmente fortement entre la 12” et la 18” heure qui suivent l’hepatectomie. A ce moment, il n’y a ni synthitse d’ADN ni mitoses. 11 s’agit done bien d’une hausse du taux de DNAase acide par cellule, comme l’indiquent les variations de l’activite enzymatique par mg ADX. TABLEAU
II.
DNAase
acide dans le foie de rat, ic diffkrents l’hkpatectomie partielle. ActivitB
Heures aprks hbpatectomie
DiVase/lOO mg proteines DNase/mg ADN
+ erreur standard
moments aprt?s
de la moyenne.
0
6
12
0,30 I!I 0,02
0,39 F0,04 0,52 i 0,05
0,32 FO,O2
0,51+
0,04
0,40 * 0,Ol
0,43 + 0,02
0,78 + 0,06
0,49 k 0,02
0,39 i- 0,02
18
24
DISCUSSION
Dans les groupes de jeunes rats en croissance, il existe certainement des differences beaucoup plus prononcees entre les index mitotiques des quatre organes Ctudies qu’entre les activites de leur DNAase acide. Nous devons nous borner h comparer les ordres de classement des actirites mitotiques et enzymatiques decroissantes. Cela nous revele que, par cellule, l’activite de la DNAase acide, enzyme cytoplasmique, est en relation directe avec la quantite de cytoplasme des cellules. Les tissus A index mitotique eleve (la rate) ont des cellules plus petites. Celles-ci, plus pauvres en cytoplasme, contiennent moins de DNAase acide que des cellules plus grosses comme celles du cerveau et du foie. Mais, par contre, l’enzyme parait plus concentre dans les cellules de tissus en croissance, puisqu’il represente une plus grande fraction des proteines totales que dans les autres tissus. Le foie est le siege d’un changement de population de cellules puisqu’audela du 6” jour apres la naissance, les foyers hematopoietiques disparaissent. Ceux-ci representent environ 40 % de la population cellulaire totale du foie pendant les 5 premiers jours. 11 y a cependant peu de differences entre l’activite de la DNAase acide par mg d’ADN ou par mg de proteines au 2” et au 21” jour. La cause en reside peut-&tre dans le fait que le foie joue un role metabolique particulier dans l’organisme. Kurnick et Carrera [16] ont en effet montre que la DNAase neutre du sang est retenue au passage par le foie. Comme le sang contient aussi de la DNAase acide [ 151, il n’est pas Experimental
Cell Research
28
R. Goutier et A. Leonard impossible que la DNAase dosee dans le foie provienne en partie d’une contamination par le sang, malgre la perfusion de l’organe, et que la DNAase intracellulaire soit, en partie, d’origine plasmatique. Une contamination par le sang et l’urine, sources de DNAase acide [ 11, 151 peut aussi expliquer les activites enzymatiques elevees trouvees dans le rein, dont l’index mitotique reste assez has. Done, en comparant difierents organes a vitesse de croissance differente, seule l’activite specihque de la DNAase acide par mg de proteine peut &tre mise en parallele avec la croissance. D’autres facteurs que la croissance peuvent determiner l’activite de la DNAase acide dans les. homogenats de foie et de rein. Dans les racines de pois [lo], nous avons observe recemment que l’activite de la DNAase acide etait beaucoup plus elevee au niveau du meristeme qu’au niveau de la portion sus-jacente oti les mitoses sont plus rares. La relation entre l’activite de la DNAase acide et la vitesse de croissance est nette dans ce cas, car l’activite enzymatique est plus &levee dans le meristeme aussi bien quand on l’exprime par cellule (par mg d’ADN) que par rapport a l’azote total. Toutefois, les differences entre les deux portions de la racine sont plus marquees quand on rapporte I’activite enzymatique a l’azote qu’a I’ADN. Le foie en regeneration donne aussi des resultats bien nets. L’activite de la DNAase acide augmente en l’absence de mitoses et de synthese d’ADK. 11 s’agit done d’une hausse de DNAase par cellule, dans un organe au debut de sa croissance et oti la population de cellules n’a pas encore augment& Dans l’uterus en hyperplasie provoquee, Hrody et Westman [6] ont aussi observe que la DNAase acide augmente avant que ne debute la synthese d’ADN. Le fait que la hausse de DNAase precede, dans ces deux cas, le debut de la synthese d’ADN suggirre une intervention possible de cet enzyme dans la synthese d’ADN, ainsi que le postulent les auteurs deja cites [l, 3, 61 et les travaux de Chitvremont et al. [8, 91. Les derniers auteurs ont obtenu une synthese cytoplasmique d’un materiel Feulgen positif et marque par la thymidine tritiee en ajoutant de la DNAase acide B des cultures de tissus. Les quantites de DNAase ajoutites dans ces experiences sont assez fortes et des concentrations bloquent l’activite mitotique des cultures. l?n utilisant beaucoup plus faibles de DNAase neutre (la seule DNAase cristallisee), Zahn et al. [14, 21, 221 stimulent la vitesse de developpement d’ceufs de d’une maniere directe, l’influence grenouille et d’oursins et confirment, positive que cet enzyme (la DNAase exogene tout au moins) peut avoir sur la croissance des tissus. Experimental
Cell Research 28
DNAase et croissance SUMMARY The activity of acid deoxyribonuclease and the mitotic indexes have been determined in the liver, spleen, kidneys and brain of rats killed 1 hr, 1, 2, 6, 21 and 49 days after birth. The activity of the enzyme expressed per mg DNA, i.e. per cell, is lower in the most actively dividing tissue (spleen). When expressed per mg protein, however, the specific activity of acid DNAase is always highest in the spleen and lowest in the brain, as is also the case for the mitotic indexes. In regenerating liver, the activity of acid DNase markedly increases at the 18th hr post-operation, at a time when no mitosis and no DNA synthesis are observed. A correlation between acid DNAase activity and rate of growth definitely exists in a homogeneous population of synchronized cells, but is not so unequivocal when one compares different organs exhibiting different rates of grovvth. Nous remercions vivement Monsieur le Professeur Errera (UniversitC de Bruxelles) pour ses conseils et pour 1’intCrCt qu’il tkmoigne & nos travaux. BIBLIOGRAPHIE 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
ALLFREY, V. et MIRSKY, A. E., J. Gen. Physiol. 36, 227 (1952). BLUMENTHAL, G., J. Embryol. Expfl Morphol. 5, 377 (1957). BRODY, S., Nature (London) 182, 1386 (1958). ~ Cancer Research 20, 1469 (1960). BRODY, S. et BALIS, E. M., ibid. 19, 538 (1959). BRODY, S. et WESTMAN, A., Acfa Obsfet. Gynecof. Stand. 39, 566 (1960). BURTON, K., Biochem. J. 62, 315 (1956). CHEVREMONT, M., BAECKELAXD, E. et CHEVREMOXT-COMIIAIRE, S., Bull. Belg. 25, 349 (1960).
Acad. Roy. Med.
9. ~ Biochem. Pharmacol 4, 67 (1960). 10. GOUTIER, R. et GOUTIER-PIROTTE, M., Nature (London) 192, 371 (1961). A. A., Clin. Chim. Acfa 4, 484 (1959). 11. HAKIM, 12. HIGGINS, G. M. et ANDERSON, R. M., Am. Med. Ass. Arch. Pnfhol. 12, 186 (1931). 13. KAY, E. R. M., SIMMONS, N. S. et DOUNCE, A. L., .I. Am. Chem. Sot. 74, 1724 (1952). 14. KIEFER, G., KIEFER, R., ZAHX, G. et ZAHN, R. K., Biochem. 2. 334, 49 (1961). 0. D., ALTMAN, K. I. et HEMPELMANX, L. H., Arch. Biochem. 54, 355 (1955). 15. KOWLESSAR, N. B. et CARRERA, A. E., Proc. Sot. Expfl Biol. Med. 84, 618 (1953). 16. KURNICK, 17. LASKOWSKI, L. et SEIDEL, M., Arch. Biochem. 7, 465 (1945). N. J., FARR, A. L. et RANDALL, R. J., J. Biol. Chem. 193,265 18. LOWRY, 0. H., ROSEBROUGH, (1951). 19. SCHNEIDER, W. C., J. Biof. Chem. 161, 293 (1945). 20. STERN, H., J. Biophys. Biochem. Cyfol. 9, 271 (1961). 21. ZAHN, R. K. et KIEFER, G. G., Expfl Cell Research 19, 460 (1960). 22. ZAHN, R. K., MULLER, H. K., MULLER, G. et ZAHN, G., Biochem. Z. 331, 518 (1959).
Experimental
Cell Research 28
335
Cell Research 28, 335-341 (1962)
RELATION
ENTRE
L’ACTIVITI?
DE LA
DESOXYRIBONUCLEASE ACIDE ET LA CROISSANCE CHEZ LE RAT R. GOIJTIER
et A. LEONARD
Laboratoire de Radiobiologie, Centre d’Etude de 1’Energie Nuckire, Rqu le 9 janvier
Mel, Belgique
1962
auteurs ont observe que la dPsoxyribonuclt!ase (DNAase) acide a une activitk plus 6levCe dans les tissus en croissance que dans les tissus au repos, aussi bien chez les mammif&res [l, 3, 4, 5, 61 que chez les vCgCtaux [lo, 201. Toutefois, d’aprks Blumenthal [2], l’activitk de la DNAase acide serait surtout like aux processus de destruction cellulaire. Comme cette question est controversee, nous en avons repris l’t%ude de : en nous adressant d’abord g diffkrents organes qui prCdeux man&es sentent des vitesses de croissance difft!rentes, et en utilisant, ensuite, une population cellulaire plus homog&ne dont les mitoses sont synchroniskes. Le premier groupe d’expPriences concerne le foie, le cerveau, le rein et la rate de rats sacrifitk de 1 h & 49 jours apr&s leur naissance. Le second groupe d’expkriences est effect& sur le foie de rat en rCg&-kration dans lequel la premike vague de mitoses, au moins, est synchronisee. PLUSIE~JRS
TECHNIQUES Animaux. - Des rats Wistar sont sacrifiCs par dkcapitation 1 h (IO rats), I jour (18 rats), 2 jours (15 rats), 6 jours (15 rats), 21 jours (3 rats) et 49 jours (2 rats) apr&s leur naissance. Pour 1’Ctude du foie en r6gCnCration, on utilise des rats Wistar pesant environ 180 g. Traitement des organes. - Le cerveau, le foie, la rate et le rein sont rapidement enlevCs de l’animal et pesCs. Un fragment de chaque organe est plong6 dans du liquide de Zenker pour les examens histologiques. Le reste est repesC et congeE. Au moment des dosages, les organes sont dCgel& et homogCnCisBs en eau distill&e glacCe. La concentration de 1’homogCnat est de 10 %. On prBEve 0,l ml pour les dosages de protCines, I ml pour les dosages de la DNase acide, le reste est destinB au dosage de 1’ADN. HCpatectomie partielle. - Selon la technique de Higgins et Anderson [12] avec anesthCsie & l’&her. Mesure de la DNAase acide. -Par viscosimetrie & 37°C [17], en prCsence de tampon acCtate 0,2 M pH 5,O contenant du citrate 0,015 M (concentration finale) et du Triton X-100 (0,5 %). Le substrat est de 1’ADN de thymus de veau p&par& selon la mCthode de Kay et al. [13]; sa concentration finale est de 0,9 mg par ml. Experimental
Cell Research 28
336
R. Goutier et A. Leonard
Dosages de L’ADN. - Selon une adaptation de la methode de Schneider [19], 1’ADN est precipite en acide perchlorique 0,5 N a froid; le culot est lave deux fois en HCIO, 0,5 N a froid, puis en acetone, alcool (2 fois), alcool-ether (l/l) et ether. Pour le foie, la delipidation se fait par extraction en acetone, alcool froid (1 fois), alcool chaud (2 fois), alcool-ether (l/l) et ether. L’ADN est extrait du culot seche en HClO, 0,5 N a 70°C pendant 2 fois 20 min. Une reaction a la diphenylamine selon Burton [7] est faite sur l’extrait. Dosages de prottines. - Au reactif de Folin-Ciocalteu selon Lowry et al. [IS]. Mesure de I’index mitotique. Fixation au liquide de Zenker et coloration de Feulgen. Les mitoses sont comptdes sur 50 champs microscopiques et le nombre total de noyaux dans 1 champ sur 10.
R&SULTATS Jeunes
rats en croissunce. - D’apres la fig. 1, l’index plus Clew! dans la rate que dans les autres organes.
mitotique
est toujours
11 est toujours tres bas dans le rein et, surtout, dans le cerveau. 11 est eleve dans le foie pendant les premiers jours qui suivent la naissance. Ce fait est dQ a l’existence de foyers hematopoietiques abondants qui persistent jusqu’au 4” jour apres la naissance (fig. 2) et dont les cellules representent environ 40% de la population cellulaire totale. Des resultats non inclus dans la fig. 1 nous montrent que l’index mitotique du foie s’abaisse brutalement entre le 4” et le Se jour. Au 6” jour, cependant, les foyers hematopoietiques n’ont pas encore completement disparu (fig. 2). Pendant les 6 premiers jours, les quatre organes se classent
Fig. 3. Fig. 1. Fig. 1. -- Index mitotique (en %), en ordonnCes. Abscisses: age des rats en jours au moment du sacrifice 0 = 1 h. apr&s la naissance. Hachures horizontales, cerveau; Rectangles blancs, foie; Hachures obliques, rate; Rectangles noirs, rein. Fig. 3. - Activite specifique de la DNAase acide par mg d’ADN, en ordonnees Abscisses: voir fig. 1. Experimental
Cell Research 28
DNAase et croissance
Fig. 2. -
Foie de rat. (a). 2 jours aprks la naissance; (b) 6 jours aprhs la naissance.
done comme suit, dans l’ordre decroissant de leur index mitotique : rate, foie, rein, cerveau. Apres le 6” jour, seule la rate a un index mitotique important. La fig. 3 montre l’activite de la DNAase acide par rapport h l’ADK, c’est-a-dire approximativement pour un m&me nombre de cellules. Elle revele que les cellules qui se divisent plus activement semblent avoir moins de DNAase acide que les cellules de tissus moins proliferants. C’est dans la rate que l’activite sptkitique de la DNAase acide par mg ADr\; est la plus basse. Elle est toujours plus &levee dans le foie et, souvent, dans le rein. Le taux de DNAase acide par cellule ne semble done pas directement lie h l’activite mitotique des tissus. En examinant la teneur en proteines par rapport a l’ADN, c’est-a-dire par cellule, on remarque, dans la fig. 4, que, des le 2” jour, c’est la rate qui en a le moins et le cerveau et le foie qui en possedent le plus. Les variations du taux de proteines par cellule indiquent des modifications de taille des cellules que corroborent egalement les variations du nombre de noyaux par champ microscopique (Tableau I). A titre d’indication, signalons que, Experimental
Cell Research 28
338
R. Goutier et A. Leonard
pour le foie, la surface des noyaux passe de 28 k2 au 1”‘jour a 40 p2 au 4ge jour, ce qui correspond a une augmentation de volume de 1,7 fois, alors que la taux de proteines par cellule (fig. 4) augmente, dans le m&me temps, d’un facteur 3,12. L’augmentation de volume du cytoplasme est done probablement plus importante que celle du noyau. TABLEAU
Cerveau Foie Rate Rein
I. Nombre de noyaux par champ sur coupes de 5 ,u (grossissement : 1250).
lh
1 j.
2 j.
6 j.
21 j.
49 j.
42 112 206 162
40 110 208 160
34 107 220 160
32 78 268 166
25 64 258 160
18 51 254 95
Lorsqu’on exprime l’activite de la DNAase acide par rapport aux proteines (fig. 5), on observe alors que, dans tous les groupes d’animaux, c’est la rate qui possiide l’activite specifique la plus ClevCe et le cerveau, la plus basse. L’ordre decroissant d’activite enzymatique specitique dans les quatre organes s’etablit comme suit : rate, rein, foie, cerveau. 11 est done tres proche de celui des activites mitotiques (fig. 1). La seule exception est une activite specifique plus Clevee dans le rein que dans le foie, mais nous signalons dans la discussion que des facteurs autres que la croissance peuvent conditionner l’activite de la DNAase acide dans ces deux organes.
Fig. 5.
Fig. 4. Fig. 4. -- Teneur en protkines Fig. 5.- Activitk voir fig. 1. Experimental
spkcifique
(mg) par mg d’ADN, de la DNAase
Cell Research 28
en ordonnbes.
Abscisses: voir fig. 1.
acide par 100 mg de protkines,
en ordonnkes. Abscisses:
DNAase et croissance Foie en rt!gtkt!ration. - D’apriis le Tableau II, on voit que l’activite de la DNAase acide augmente fortement entre la 12” et la 18” heure qui suivent l’hepatectomie. A ce moment, il n’y a ni synthitse d’ADN ni mitoses. 11 s’agit done bien d’une hausse du taux de DNAase acide par cellule, comme l’indiquent les variations de l’activite enzymatique par mg ADX. TABLEAU
II.
DNAase
acide dans le foie de rat, ic diffkrents l’hkpatectomie partielle. ActivitB
Heures aprks hbpatectomie
DiVase/lOO mg proteines DNase/mg ADN
+ erreur standard
moments aprt?s
de la moyenne.
0
6
12
0,30 I!I 0,02
0,39 F0,04 0,52 i 0,05
0,32 FO,O2
0,51+
0,04
0,40 * 0,Ol
0,43 + 0,02
0,78 + 0,06
0,49 k 0,02
0,39 i- 0,02
18
24
DISCUSSION
Dans les groupes de jeunes rats en croissance, il existe certainement des differences beaucoup plus prononcees entre les index mitotiques des quatre organes Ctudies qu’entre les activites de leur DNAase acide. Nous devons nous borner h comparer les ordres de classement des actirites mitotiques et enzymatiques decroissantes. Cela nous revele que, par cellule, l’activite de la DNAase acide, enzyme cytoplasmique, est en relation directe avec la quantite de cytoplasme des cellules. Les tissus A index mitotique eleve (la rate) ont des cellules plus petites. Celles-ci, plus pauvres en cytoplasme, contiennent moins de DNAase acide que des cellules plus grosses comme celles du cerveau et du foie. Mais, par contre, l’enzyme parait plus concentre dans les cellules de tissus en croissance, puisqu’il represente une plus grande fraction des proteines totales que dans les autres tissus. Le foie est le siege d’un changement de population de cellules puisqu’audela du 6” jour apres la naissance, les foyers hematopoietiques disparaissent. Ceux-ci representent environ 40 % de la population cellulaire totale du foie pendant les 5 premiers jours. 11 y a cependant peu de differences entre l’activite de la DNAase acide par mg d’ADN ou par mg de proteines au 2” et au 21” jour. La cause en reside peut-&tre dans le fait que le foie joue un role metabolique particulier dans l’organisme. Kurnick et Carrera [16] ont en effet montre que la DNAase neutre du sang est retenue au passage par le foie. Comme le sang contient aussi de la DNAase acide [ 151, il n’est pas Experimental
Cell Research
28
R. Goutier et A. Leonard impossible que la DNAase dosee dans le foie provienne en partie d’une contamination par le sang, malgre la perfusion de l’organe, et que la DNAase intracellulaire soit, en partie, d’origine plasmatique. Une contamination par le sang et l’urine, sources de DNAase acide [ 11, 151 peut aussi expliquer les activites enzymatiques elevees trouvees dans le rein, dont l’index mitotique reste assez has. Done, en comparant difierents organes a vitesse de croissance differente, seule l’activite specihque de la DNAase acide par mg de proteine peut &tre mise en parallele avec la croissance. D’autres facteurs que la croissance peuvent determiner l’activite de la DNAase acide dans les. homogenats de foie et de rein. Dans les racines de pois [lo], nous avons observe recemment que l’activite de la DNAase acide etait beaucoup plus elevee au niveau du meristeme qu’au niveau de la portion sus-jacente oti les mitoses sont plus rares. La relation entre l’activite de la DNAase acide et la vitesse de croissance est nette dans ce cas, car l’activite enzymatique est plus &levee dans le meristeme aussi bien quand on l’exprime par cellule (par mg d’ADN) que par rapport a l’azote total. Toutefois, les differences entre les deux portions de la racine sont plus marquees quand on rapporte I’activite enzymatique a l’azote qu’a I’ADN. Le foie en regeneration donne aussi des resultats bien nets. L’activite de la DNAase acide augmente en l’absence de mitoses et de synthese d’ADK. 11 s’agit done d’une hausse de DNAase par cellule, dans un organe au debut de sa croissance et oti la population de cellules n’a pas encore augment& Dans l’uterus en hyperplasie provoquee, Hrody et Westman [6] ont aussi observe que la DNAase acide augmente avant que ne debute la synthese d’ADN. Le fait que la hausse de DNAase precede, dans ces deux cas, le debut de la synthese d’ADN suggirre une intervention possible de cet enzyme dans la synthese d’ADN, ainsi que le postulent les auteurs deja cites [l, 3, 61 et les travaux de Chitvremont et al. [8, 91. Les derniers auteurs ont obtenu une synthese cytoplasmique d’un materiel Feulgen positif et marque par la thymidine tritiee en ajoutant de la DNAase acide B des cultures de tissus. Les quantites de DNAase ajoutites dans ces experiences sont assez fortes et des concentrations bloquent l’activite mitotique des cultures. l?n utilisant beaucoup plus faibles de DNAase neutre (la seule DNAase cristallisee), Zahn et al. [14, 21, 221 stimulent la vitesse de developpement d’ceufs de d’une maniere directe, l’influence grenouille et d’oursins et confirment, positive que cet enzyme (la DNAase exogene tout au moins) peut avoir sur la croissance des tissus. Experimental
Cell Research 28
DNAase et croissance SUMMARY The activity of acid deoxyribonuclease and the mitotic indexes have been determined in the liver, spleen, kidneys and brain of rats killed 1 hr, 1, 2, 6, 21 and 49 days after birth. The activity of the enzyme expressed per mg DNA, i.e. per cell, is lower in the most actively dividing tissue (spleen). When expressed per mg protein, however, the specific activity of acid DNAase is always highest in the spleen and lowest in the brain, as is also the case for the mitotic indexes. In regenerating liver, the activity of acid DNase markedly increases at the 18th hr post-operation, at a time when no mitosis and no DNA synthesis are observed. A correlation between acid DNAase activity and rate of growth definitely exists in a homogeneous population of synchronized cells, but is not so unequivocal when one compares different organs exhibiting different rates of grovvth. Nous remercions vivement Monsieur le Professeur Errera (UniversitC de Bruxelles) pour ses conseils et pour 1’intCrCt qu’il tkmoigne & nos travaux. BIBLIOGRAPHIE 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
ALLFREY, V. et MIRSKY, A. E., J. Gen. Physiol. 36, 227 (1952). BLUMENTHAL, G., J. Embryol. Expfl Morphol. 5, 377 (1957). BRODY, S., Nature (London) 182, 1386 (1958). ~ Cancer Research 20, 1469 (1960). BRODY, S. et BALIS, E. M., ibid. 19, 538 (1959). BRODY, S. et WESTMAN, A., Acfa Obsfet. Gynecof. Stand. 39, 566 (1960). BURTON, K., Biochem. J. 62, 315 (1956). CHEVREMONT, M., BAECKELAXD, E. et CHEVREMOXT-COMIIAIRE, S., Bull. Belg. 25, 349 (1960).
Acad. Roy. Med.
9. ~ Biochem. Pharmacol 4, 67 (1960). 10. GOUTIER, R. et GOUTIER-PIROTTE, M., Nature (London) 192, 371 (1961). A. A., Clin. Chim. Acfa 4, 484 (1959). 11. HAKIM, 12. HIGGINS, G. M. et ANDERSON, R. M., Am. Med. Ass. Arch. Pnfhol. 12, 186 (1931). 13. KAY, E. R. M., SIMMONS, N. S. et DOUNCE, A. L., .I. Am. Chem. Sot. 74, 1724 (1952). 14. KIEFER, G., KIEFER, R., ZAHX, G. et ZAHN, R. K., Biochem. 2. 334, 49 (1961). 0. D., ALTMAN, K. I. et HEMPELMANX, L. H., Arch. Biochem. 54, 355 (1955). 15. KOWLESSAR, N. B. et CARRERA, A. E., Proc. Sot. Expfl Biol. Med. 84, 618 (1953). 16. KURNICK, 17. LASKOWSKI, L. et SEIDEL, M., Arch. Biochem. 7, 465 (1945). N. J., FARR, A. L. et RANDALL, R. J., J. Biol. Chem. 193,265 18. LOWRY, 0. H., ROSEBROUGH, (1951). 19. SCHNEIDER, W. C., J. Biof. Chem. 161, 293 (1945). 20. STERN, H., J. Biophys. Biochem. Cyfol. 9, 271 (1961). 21. ZAHN, R. K. et KIEFER, G. G., Expfl Cell Research 19, 460 (1960). 22. ZAHN, R. K., MULLER, H. K., MULLER, G. et ZAHN, G., Biochem. Z. 331, 518 (1959).
Experimental
Cell Research 28