Comparaison des effets de deux inhibiteurs de la synthèse d'ARN (Actinomycine D et α-amanitine) sur le développement embryonnaire d'un insecte: déterminisme génique du début de l'embryogénèse deLeptinotarsa decemlineata (Coleoptera)

  • Claude Maisonhaute
Article

Résumé

L'actinomycine D et l'α-amanitine on été injetées dans les oeufs deLeptinotarsa, depuis les stages de segmentation intravitelline jusqu'au stades gastrula. L'effet de l'injection a été vérifié. A la suite de ces traitements, l'embryogenèse est stoppée à divers stades: blastula (≃pseudo-blastula), gastrula anormale et bandelette embryonnaire atypique. Les stades atteints dépendent de l'âge de l'oeuf au moment du traitement. Le traitement de stades de segmentation intravitelline inhibe fortement la morphogenèse: les embryons sont bloqués en majorité au stade blastula (79 à 97%). Le traitement au cours de la formation du blastoderme provoque divers types de blocages: la gastrulation est d'abord bloquée dans 80% des cas, mais la capacité de gastrulation est ensuite rapidement acquise au cours du premier cycle cellulaire blastodermique; le stade bandelette est atteint par la plupart des embryons traités aux stades de blastoderme âgé.

A la suite de ces résultats, on peut distinguer deux périodes dans l'embryogenèse précoce deLeptinotarsa:
  1. 1.

    la période de segmentation intravitelline qui semble insensible aux inhibiteurs de la synthèse d'ARN. Toutes les informations nécessaires à la segmentation et au début de la formation du blastoderme sont déjà existantes dans l'oeuf fécondé probablement sous forme d'ARN messagers d'origine maternelle.

     
  2. 2.

    la période de formation du blastoderme est impliquée dans la morphogenèse ultérieure. Des informations nouvelles pour la réalisation de la blastula âgée, de la gastrula et de la bandelette embryonnaire sont produites au cours des cycles cellulaires blastodermiques.

     

Les traitements par l'actinomycine D et par l'α-amanitine montrent que l'acquisition de nouvelles capacités morphogénétiques est contemporaine de l'arrivée nucléaire dans le périplasme.

Effects of two inhibitors of RNA synthesis (Actinomycin D and α-amanitin) on embryonic development of an insect: Gene activity from the beginning of embryogenesis inLeptinotarsa decemlineata

Summary

Actinomycin D and α-amanitin were injected into the embryos ofLeptinotarsa from intravitelline cleavage stages to gastrula stages. The effect of injection was controlled. Following the treatment, embryogenesis was blocked at different stages: blastula (pseudo-blastula), abnormal gastrula and atypical germ band. The stages reached depend on the age of treatment. Treatment of intravitelline cleavage stages strongly inhibits morphogenesis: embryos are blocked mainly at the blastula stage (79 to 97%). Treatment of blastoderm formation stages shows different features: gastrulation is at first prevented in 80% of cases, but the capacity to gastrulate is acquired rapidly during the first blastodermic cell cycle; embryos treated at late blastoderm stages reach the germ band stage.

From these results, two periods have been characterized in the early embryogenesis ofLeptinotarsa:
  1. 1.

    the intravitelline cleavage period is unaffected by the inhibitor of RNA synthesis. All information needed for cleavage and early blastoderm formation is already present in the fertilized egg, probably in the form of materialmRNA.

     
  2. 2.

    The blastoderm formation period is involved in further morphogenesis. New information, for the development of late blastula, gastrula and germ band is produced during succesive blastoderm cell cycles.

     

The actinomycin D and α-amanitin treatments show that the acquisition of new morphogenetic capacities is contemporaneous with the arrival of nuclei in the periplasm.

Key words

Early insect embryogenesis D-Actinomycin α-amanitin 

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. Agrell, I.: Mitotic gradients in the early insect embryo. Ark. Zoöl.15, 143–148 (1963)Google Scholar
  2. Anderson, D.T.: The development of holometabolous insects. In: Developmental systems: Insects,1, 166–242, New York et Londres: Acad. Press (1972)Google Scholar
  3. Barros, C., Hand, G.S., Jr., Monroy, A.: Control of gastrulation in the starfish,Asterias forbesii. Expl. Cell. Res.,43, 167–182 (1966)Google Scholar
  4. Bergerard, J., Maisonhaute, C.: Activité mitotique des premiers stades embryonnaires du DoryphoreLeptinotarsa decemlineata Say (Coléoptère Chrysomelidae). Paris: C.R. Acad. Sc.264, 2134–2137 (1967)Google Scholar
  5. Bluzat, R.: Evolution de la radiosensibilité au cours de l'embryogenèse du doryphore (Leptinotarsa decemlineata Say). Paris, C.R. Acad. Sc.272, 1542–1545 (1971)Google Scholar
  6. Bluzart, R.: Etude expérimentale de la radiosensibilité embryonnaire du Doryphore,Leptinotarsa decemlineata Say. Thèse Université de Paris-sud-Orsay (1973)Google Scholar
  7. Bluzart, R.: Etude expérimentale des variations de la radiosensibilité embryonnaire chez le doryphore,Leptinotarsa decemlineata (Coleoptera, Chrysomelidae) I-Variation de la radiosensibilité au cours de la segmentation, Bull. Soc. Zool. Fr.,101, 249–264 (1976); II-Variation de la radiosensibilité au cours de l'organogenèse et conclusions. Bull. Soc. Zool. Fr.,101, 265–275 (1976)Google Scholar
  8. Brachet, J., Denis, H.: Effects of actinomycin D on morphogenesis. Nature198, 205–206 (1963)PubMedGoogle Scholar
  9. Brachet, J., Denis, H., de Vitry, F.: The effects of actinomycin D and puromycin on morphogenesis in amphibian eggs andAcetabularia mediterranea. Develop. Biol.9, 398–434 (1964)Google Scholar
  10. Brachet, J., Hubert, E., Lievens, A.: The effects of α-amanitin and rifampicins on amphibian egg development. Rev. Suisse Zool.79 (suppl.), 47–63 (1972)Google Scholar
  11. Chen, P.S.: Biochemical aspects of insect development. In: Monographs in Developmental Biology. Vol. 3. S. Karger, Bâle (1971)Google Scholar
  12. Collier, J.F.: The transcription of genetic information in the spiralian embryo. Curr. Top. Develop. Biol.1, 39–59 (1966)Google Scholar
  13. Conce, S.J.: The causal analysis of insect embryogenesis. In: Developmental Systems: Insects,2, 1–156 (1973)Google Scholar
  14. Davidson, E.H.: Gene activity in early development. New York et Londres: Acad. Press (1968)Google Scholar
  15. Denis, H.: Précis d'embryologie moléculaire. Presses Universitaires de France (1974)Google Scholar
  16. Devries, J.: Activité génétique au cours de l'embryogenèse de l'oligochèteEisenia foetida (autoradiographie à l'uracile-3H et traitement à l'actinomycine D). J. Embryol. exp. Morph.35, 403–424 (1976)PubMedGoogle Scholar
  17. Feigenbaum, L., Goldberg, E.: Effect of Actinomycin D on morphogenesis inIlyanassa. Amer. Zool.5, 198 (1965)Google Scholar
  18. Giudice, G., Mutolo, V., Donatuti, G.: Gene expression in sea urchin development. Wilhelm Roux' Archiv.161, 118–128 (1968)Google Scholar
  19. Graziosi, G., Roberts, D.B.: Molecular anisotropy of the earlyDrosophila embryo. Nature,258, 157–159 (1975)PubMedGoogle Scholar
  20. Gross, P.R., Cousineau, G.H.: Effects of actinomycin D on macromolecule synthesis and early development in sea urchin eggs. Biochem. Biophys. Res. Comm.10, 321–326 (1963)PubMedGoogle Scholar
  21. Gross, P.R., Cousineau, G.H.: Macromolecule synthesis and the influence of actinomycin on early development. Exp. Cell Res.33, 368–395 (1964)PubMedGoogle Scholar
  22. Haget, A.: Analyse expérimentale des facteurs de la morphogenèse embryonnaire chez le ColéoptèreLeptinotarsa. Bull. Biol. Fr. Belg.87, 123–217 (1953b)Google Scholar
  23. Haget, A.: Le développement abortif de l'oeuf du Doryphore après brûlure de la première ou de la deuxième mitose de maturation: «prédispositions» cytoplasmiques P.V. Soc. Sc. Phys. Nat. Bordeaux, 1962–1963, 48–57 (1963)Google Scholar
  24. Hansen-Delkeskamp, E., Sauer, H.W., Duspiva, F.: Ribonucleinsäuren in der Embryogenese vonAcheta domestica L. Z. Naturforsch.22b, 540–545 (1967)Google Scholar
  25. Harris, S.E., Forrest, H.S.: RNA and DNA synthesis in developing eggs of the milkweed bug,Oncopeltus, fasciatus (Dallas). Science156, 1613–1615 (1967)PubMedGoogle Scholar
  26. Illmensee, K., Mahowald, A.P.: Transplantation of posterior polar plasm inDrosphila. Induction of germ cells at the anterior pole of the egg. Proc. Nat. Acad. Sci. USA71, 1016–1020 (1974)PubMedGoogle Scholar
  27. Illmensee, K., Mahowald, A.P.: The autonomous function of germ plasm in a somatic region of theDrosophila egg. Exp. Cell. Res.97, 127–140 (1976)PubMedGoogle Scholar
  28. Johannsen, O.A., Butt, F.H.: Embryology of Insects and Myriadpods Mc Graw-Hill, New-York (1941)Google Scholar
  29. Kamine, J., Forrest, H.S.: DNA-dependent RNA polymerase activities during embryogenesis in the bug,Oncopeltus fasciatus. J. Insect Physiol.21, 355–365 (1975)PubMedGoogle Scholar
  30. Kedinger, C., Gniazdowski, M., Mandel, J.L., Jr, Gissinger, P., Chambon, P.: α-amanitine: a specific inibitor of one of two DNA-dependent RNA polymérase activities from calf thymus. Biochem. Biophys. Res. Comm.,38, 165–171 (1970)PubMedGoogle Scholar
  31. Krause, G., Sander, K.: Ooplasmic reaction systems in insect embryogenesis. Adv. Morphogensis2, 259–303 (1962)Google Scholar
  32. Küthe, H.W.: Autoradiographische Untersuchungen zur Proteinsynthese während der Frühentwicklung vonDermestes frischii (Coleoptera). Z. Naturforsch.27b, 193–195 (1972a)Google Scholar
  33. Küthe, H.W.: Synthese und Einbaumuster von Eiproteinen während der Blastodermentwicklung in der frühen Embryogenese vonDermestes frischii (Coleoptera). Wilhelm Roux' Archiv.171, 307–311 (1973a)Google Scholar
  34. Küthe, H.W.: Protein Einbaumuster in der frühen Organogenese vonDermestes frischii (Coleoptera) Wilhelm Roux' Archiv.,172, 58–65 (1973b)Google Scholar
  35. Lallier, R.: Effets de l'actinomycine D sur le développement normal et sur les modifications expérimentales de la morphogenèse de l'oeuf d'oursinParacentrotus lividus. Experientia,19, 572–573 (1965)Google Scholar
  36. Lamb, M.M., Laird, C.D.: Increase in nuclear poly(A)-containing RNA at syncytial blastoderm inDrosophila melanogaster embryos. Develop. Biol.52, 31–42 (1976)PubMedGoogle Scholar
  37. Lill, U., Santo, R., Sippel, A., Hartmann, G.: Inhibitors of the RNA Polymerase reaction. In: Inhibitors Tools in Cell Research (Th. Bucher et H. Sies, eds.), Berlin-Heidelberg-New York: Springer 1969Google Scholar
  38. Lockshin, R.A.: Insect embryogenesis: Macromolecular synthesis during early development. Science,154, 775–776 (1966)PubMedGoogle Scholar
  39. Maisonhaute, C.: Etude de l'activité mitotique des premiers stades embryonnaires chez le Doryphore. D.E.S., Faculté des Sciences d'ORSAY (1966)Google Scholar
  40. Maisonhaute, C.: Observations cytologiques et autoradiographiques sur les premiers stades embryonnaires du doryphore (Leptinotarsa decemlineata Say) Paris: C.R. Acad. Sc.272, 1398–1401 (1971)Google Scholar
  41. Maisonhaute, C.: Action de l'actinomycine D en fin de multiplication nucléaire intravitelline et pendant la formation du blasoderme chezLeptinotarsa decemlineata Say (Coléoptère Chrysomelide) Paris: C.R. Acad. Sc.277, 2405–2408 (1973)Google Scholar
  42. Maisonhaute, C.: Action de l'a-amanitine au cours des premiers stades embryonnaires deLeptinotarsa decemlineata Say (Coléoptère-Chrysomélide). Paris: C.R. Acad. Sc.280, 1817–1820 (1975)Google Scholar
  43. Maisonhaute, C.: Etude radioautographique de l'incorporation de leucine tritiée pendant le début du développement embryonnaire du Doryphore (Leptinotarsa decemlineata Say — Coléoptère — Chrysomélide). Paris: C.R. Acad. Sc.282, 485–487 (1976)Google Scholar
  44. Maisonhaute, C.: Contribution à l'étude de l'embryogenèse précoce du ColéoptèreLeptinotarsa: cycles cellulaires, activités de synthèse et action d'inhibiteurs de la synthèse d'ARN. Thèse, Université Paris-sud — Orsay (1976)Google Scholar
  45. Novello, F., Fiume, L., Stirpe, F.: Inhibition by α-amanitine of ribonucleic acid polymerase solubilized from rat liver nuclei. Biochem. J.116, 177–180 (1970)PubMedGoogle Scholar
  46. Pearse, A.G.E.: Histochemistry, Third edition. J. & A. Churchill. London. (1972)Google Scholar
  47. Pietruschka, F., Bier, K.: Autoradiographische Untersuchungen zur RNS- und Protein-Synthese in der frühen Embryogenese vonMusca domestica. Wilhelm Roux' Archiv.169, 56–69 (1972)Google Scholar
  48. Sargent, T.D., Raff, R.A.: Protein synthesis and messenger RNA stability in activated, enucleate sea urchin eggs are not affected by actinomycin D. Develop. Biol.48, 327–335 (1976)PubMedGoogle Scholar
  49. Schnetter, W.: Experimente zur Analyse der morphogenetischen Funktion der Ooplasmabestandteile in der Embryonalentwicklung des Kartoffelkäfers (Leptinotarsa decemlineata Say). Wilhelm Roux' Archiv.155, 637–692 (1965)Google Scholar
  50. Schnetter, W.: Ribonucleinsäuren in der Embryonalentwicklung vonLeptinotarsa decemlineata (Coleoptera). Zool. Anz. (Suppl.)33, 108–112 (1969)Google Scholar
  51. Schnetter, W.: Zur Proteinsynthese in der frühen Embryonalentwicklung vonLeptinotarsa decemlineata (Coleoptera): Rolle der mütterlichen und der embryoeigenen Messenger-RNS. Verh. Dtsch. Zool. Ges.1974, 197–201; St. (1975)Google Scholar
  52. Wallace, H., Elsdale, T.R.: Effects of actinomycin D on amphibian development. Acta Embryol. Morph. Exp.6, 275 (1963)Google Scholar
  53. Wieland, Th.: Struktur und Wirkung der Amatoxine. Naturwiss.59, 226–231 (1972)Google Scholar
  54. Zalokar, M.: Autoradiographic study of protein and RNA formation during early development ofDrosophila eggs. Develop. Biol.49, 425–437 (1976)PubMedGoogle Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag 1977

Authors and Affiliations

  • Claude Maisonhaute
    • 1
  1. 1.Laboratoire de Zoologie, Equipe de recherche associée au CNRS no 227Université de Paris-SudOrsayFrance

Personalised recommendations