n° d'ordre 002
Universite Cheikh Anta Diop de Dakar
Facult.e des Sciences et Tecbniques
THESE
Presentee par
Etude ultrastructurale de la gametogenese
comparee des Cyprinodontidae Myers, 1955
(Poissons, Teleosteens) .
Relations entre la morphologie des gametes,
la phylogenie et la taxonomie.
soutenue le 29 janvier 1993 devant la commission d'examen :
President:
Mr.
Bernard
MARCHAND
Membres:
MM.
Roger
FOLLIOT
Xavier
MATIEI
Raymond
ROMAND
Yves
SIAU
Bhen Sikina
TOGUEBAYE

Je dedie ce travail å mes parents
å Sokhna Daba et Mariam
å mes amis

Remerciements
J e tiens il exprimer mes remerciements les plus sinceres il tous
ceux qui ont contribue il la realisation de ce travail.
Je dois ma carriere d'enseignant et de chercheur au Departement
de Biologie Animale il Monsieur le Professeur Xavier MA TTEI. Sa
competance,
sa disponibilite
constante et sa longue experience
d'encadreur ont marque ce travail. J'ai beneficie des relations que le
Professeur MATTEI a eues avec plusieurs institutions scientifiques
exterieures. Je lui dedie ce travail en signe d'amitie respectueuse et de
profonde gratitude. Sous son impulsion, le laboratoire de Zoologie a acquis
une dimension internationale. Qu'il me soit permis de rendre hommage
au travail remarquable qu'il accompli.
La distance et le temps n'ont pas emousse l'interet que vous avez
toujours porte, Monsieur le Professeur Roger FOLLIOT, il mon travail.
Vous avez participe il tous mes jurys. J'ai eu l'honneur de recevoir
regulierement vos encouragements et conseils. Le sejour de deux ans que
j'ai effectue dans votre laboratoire il Rennes reste pour moi un souvenir
inalterable. Il m'est particulierement agreable de vous dire mes
remerciements et ma consideration respectueuse.
Monsieur le Professeur Raymond ROMAND est l'initiateur de
l'etude de la famille des Cyprinodontidae dans le Departement de Biologie
Animale. Specialiste de la Systematique de cette famille de poissons
teleosteens, il a determine l'ensemble des especes qui ont fait l'~bjet de
cette etude. Il m'a appris les techniques de capture de ces poissons dans
nos differentes missions. Monsieur ROMAND m'a amicalement accueilli
dans son laboratoire il Clennond-Ferrand. Il a bien voulu accepter de se
deplacer il Dakar pour participer il ce jury. Ce m'est un honneur de lui
dire ma profonde gratitude.
Monsieur le Professeur Bernard MARCHAN D, vous avez eu la
generosite et la patience de realiser la mise en fonne de ce travail comme
c'etait dejil le cas pour ma these de 3eme Cycle. Vous avez fait preuve
d'Wle disponibilite constante il chacune de mes nombreuses sollicitations.
J e suis tres heureux de vous exprimer mes sinceres remerciements.
Vous m'avez fait l'honneur de bien vouloir presider ce jwy. Je vous en
sais particulierement gre.

Monsieur le Professeur Yves SIAU a fait montre d'mle grande
disponibilite å mon egard et s'est constamment interesse å mon travail.
J'ai trouve tme coIlaboration tres benefique aupres de lui. Il a bien voulu
accepter d'etre membre de ce jury. Il me plait de lui dire ma
sincere
gratitude.
Monsieur le Professeur Bhen Sikina TOGUEBAYE a accepte de juger
ce travail. En sa qualite de Chef de Departement il a degage des moyens
qui ont permis de faire venir å Dakar certains membres du Jury. Je lui
dis mes sinceres remerciements.
Monsieur le Professeur Baccio BACCETTI, vaus m'avez fait le grand
honneur de vous interesser å mon travail. Votre equipe et vous meme
avez fait preuve d'tme parfaite disponibilite lors de mon court sejour dans
vatre laboratoire. J'ai pu tirer profit de vatre immense connaissance de la
Spermatologie Comparee. Seules vas nombreuses occupations vous ont
empecher de
participer å ce jury. Je me rejouis de vous exprimer ma
sincere reconnaissance.
Sans les techniciens qui m'ont aide, ce travail n'aurait pas ete
possible. J e tiens å remercier de leur etroite collaboration tous les
techniciens du Service de Microscopie electronique : MM. CHAUVE, Ed.
COLY, Em. COLY, N'DAO et N'GOM.
J'adresse mes remerciements å tous mes COllegues qui m'ont
manifeste leur soutien et leur coIlaboration : MIle LEITE, MM. N'DIAYE,
FAYE, DIOUF et DIARRA qui ont assure mes enseignements pendant mes
missions; MIle AGBOGBA pour l'interet qu'elle a toujours manifeste å
mon travail et son amitie.
MM. GUISSE et MANE, respectivement Assistant au Departement
de Biologie Vegetale et Professeur au Lycee Technique M. DELAFOSSE ont
tente de debarasser de ce travail des fautes: je leur en suis siricerement
reconnaissant.
J'ai trouve ml appui precieux aupres de nombreuses personnes et
de certains organismes comme l'Organisation Mondiale de la Sante
(OMS), le Programme des Nations Unies pour le Developpement (PNUD)

et la Banque Mondiale. J'adresse a tous ma gratitude et particulierement
a:
M. le Doyen D. FALL. Sa disponibilite et ses conseils ont tres souvent
eclaire mon chemin. J e m 'incline pieusement il sa memoire ;
M. le Recteur del'Universite Cheikh Anta Diop de Dakar qui m'a
pennis d'avoir Wle bourse de specialisation et qui a toujours suivi avec
bienveillance mes travaux ;
M. et Mme N'DONG pour leur grande disponibilite ;
MM. P. THIAW et L. DIOUF qui se sont souvent occupe de mon
elevage de poissons.

I
Sommaire
INTRODUCTION
1
HISTORIQUE DE LA SYSTEMATIQUE DES
CYPRINODONTIDAE MYERS, 1955
.4
MATERIEL ET METHODES
11
MATERIEL
"
11
METHODES
15
La gametogenese måle
15
Microscopie photonique
15
Microscopie electronique
15
Technique classique
15
Technique particuliere
15
La gametogenese femelle
15
Microscopie photonique
16
Microscopie electronique il transmission
16
Fragments d'ovaires in toto
16
Technique classique
16
Cytochimie ultrastructurale
16
- Extraction enzymatique des proteines
16
- Mise en evidence des polysaccharides
16
Follicules ovariens
17
Microscopie electronique il balayage
17
RESULTATS
18
PREMIERE PARTIE. LA GAMETOGENESE MÅLE
19
~ATOMIE DES TESTICULES
~
OBSERVATIONS
~
DISCUSSION
23
LA SPERMATOGENESE
24
LA SPERMATOCYTOGENESE
24
Observations
'"
"
24
Discussion
æ
LES SPERMATOCYTES
'Zl
Observations
'Zl
Discussion
28
LA SPERMlOGENESE
ro
Observations
ro
Les spermatides jeunes
ro
La differenciation des spermatides
31
Le noyau
31
La forme du noyau
31
La chromatine
:
31
- La chromatine granulaire heterogene
35

II
- La chromatine granulaire uniformement repartie
35
La tubuline
36
La flage110genese
"
"
:rl
L'elimination du cytoplasme excedentaire
:rl
Discussion
38
Le noyau
38
La tubuline
41
La flage110genese
42
L'elimination du cytoplasme excedentaire
42
CONCLUSION
43
LE SPERMATOZOIDE
43
OBSERVATIONS
43
La tete
43
La largeur de la tete
43
Les structures disposees å l'avant du noyau
46
La fossette nucleaire
46
La chromatine
47
La piece intermediaire
47
La piece ~ntermediaire sans canal cytoplasmique
47
La piece intermediaire avec canal cytoplasmique
ro
Le complexe centriolaire et le flagelle
ro
Le complexe centriolaire
ro
Le flagelIe
52
Les ailettes flagellaires
52
L'axoneme
52
DISCUSSION
54
La tete
56
La largeur de la tete
56
Les structures disposees il l'avant du noyau
57
La fossette nucleaire
58
La chromatine
59
La piece intermediaire
00
Le complexe centriolaire et le flagelle
62
Le complexe centriolaire
62
Le flagelIe
64
Les ailettes flagellaires
64
L'axoneme
65
CONCLUSION
æ
DEUXIEME PARTIE. LA GAMETOGENESE FEMELLE
m
ANATOMlE DES OVAlRES
æ
OBSERVATIONS
;,
æ
DISCUSSION
æ
DEVELOPPEMENT DU FOLLICULE OVARIEN
æ

III
INTRODUCTION
æ
L'ENVELOPPE PRIMAIRE
71
Observations
" 71
Discussion
75
LES PRODUITS D'ACCUMULATION DANS L'OVOCYTE
TI
Observations
TI
Les alveoles corticales
TI
Les reserves vitellines
TI
Discussion
79
Les alveoles corticaIes
79
Les reserves vitellines
8)
LES FILAMENTS ADHESIFS ET L'APPAREIL
MICROPYLAIRE
8)
Observations
8)
Discussion
86
LA MORPHOGENESE DE L'ENVELOPPE SECONDAIRE
88
Observations
88
Sources et modalites de depot des constituants de renveloppe
secondaire
88
Structure de renveloppe secondaire de l'ovuIe
00
Discussion
00
Les sources des constituants de renveloppe secondaire
oo
Structure de renveloppe secondaire et mecanismes de depOt de ses
constituants
100
LE DIAMETRE DES <:EUFS
104
Observations
104
Discussion
104
CONCLUSION
104
TROISIEME PARTlE. ESSAIS D'UTILISATION DE L'ULTRA-
STRUCTURE DES GAMETES MÅLES ET FEMELLES COMME
OUTIL POUR LA TAXONOMIE ET LA PHYLOGENIE DES
CypRINODONTIDAE
106
LE GAMETE MÅLE
107
LE GAMETE FEMELLE
112
CONCLUSION
114
CONCLUSION GENERALE
115
BIBLIOGRAPHIE
116

IV
Liste des articles pu bUes joints en annexe
1. Mattei, X., Romand, R. & Thiaw, O. T. (1985). Microtubules and
macrotubules in fish meiosis. Journal of IDtrastructure Research,
91: 83-91.
2. Thiaw, O. T., Mattei, X., Romand, R. & Marchand, B. (1986).
Reinvestigation of spermatic flagella structure: the teleostean
Cyprinodontidae. Journal of Ultrastructure and Molecular
Structure Research, 97 : 109-118.
3. Thiaw,· O. T., Mattei, X. & Romand, R. (1988). Process of cytoplasmic
elimination during spermiogenesis in two Cyprinodontidae
(Teleostean Fishes). Journal of Ultrastructure and Molecular
Structure Research, 101 : 192-198.
4. Thiaw, O. T. & Mattei, X. (1989). Different aspects of tubulin
polymerization in spermatids of Cyprinodontidae (Fish, Teleost).
Journal of Ultrastructure and Molecular Structure Research, 102 :
122-131.
5. Mattei, X., Thiam, D. & Thiaw, O. T. (1989). Le spermatozoYde de
Ophidion
sp. (Poisson, TEHeosteen) : particularites ultra-
structurales du flagelle. Journal of IDtrastructure and Molecular
Structure Research, 102: 162-169.
6. Thiaw, O. T., Thiam, D. & Mattei, X. (1990). Extension of proximal
centriole in a teleost fish spermatozoon. Journal of Submicroscopic
CytOlogy and Pathology, 22: 357-360.
7. Thiaw, O. T. & Mattei, X. (1991). Morphogenesis of the secondary
envelope of the oocyte in a teleostean fish of the family
Cyprinodontidae Aphyosemion splendopleure. Journal of Submi-
croscopic Cytology and Pathology, 23 : 419-426.
8. Thiaw, O. T. & Mattei, X. (1992). Perimicropylar filaments in eggs of
Cyprinodontidae (Pisces, Teleostei). Canadian Journal of Zoology,
70 : 1064-1068.

v
9. Thiaw, O. T. & Mattei, X. (1992). Natural degenerating mitochondria in
ovarian follicles of a Cyprinodontidae fish, Epiplatys spilargyreus
(Teleost). Molecular Reproduction and Development, 32 : 67-72.
10. Mattei, X. & Thiaw, O. T. (1993). Acrosome-like structures in teleost
fish spermatozoa. Canadian Journal of Zoology, (sous presse).

INTRODUCTION
Les Cyprinodontidae sensu MYERS, 1955 sont des poissons
teIeosteens ovipares appartenant il l'ordre des Cyprinodontiformes sensu
PARENTI, 1981. lIs se rencontrent en eaux douce et saumåtre dans les
regions chaudes et temperees de tous les continents il l'exception de
l'Australie. lIs sont cependant plus representes dans les zones tropicaIes
(Figure 1).
L'etude de la biologie de leur reproduction montre qu'il existe
essentiellement des Cyprinodontidae annuels et des Cyprinodontidae non
annuels.
Les adultes annuels ne vivent guere plus d'une saison des pluies.
A la fin de cette saison, les femelles pondent des æufs qui sont enfouis
dans la vase et entrent en diapause pendant la saison seche. lIs eclosent
generalement au debut de la saison pluvieuse suivante. Les genres types
de Cyprinodontidae annuels sont Cynolebias et Nothobranchius .
. Les Cyprinodontidae non annuels typiques vivent generalement 2 il
3 ans et leurs æufs eclosent en moyenne 12 jours apres la ponte. Dans les
conditions naturelles, les femelles arrivees il maturite ont une activite
ovulatoire continue et les ovules sont generalement pondus un il un. Les
embryons peuvent survivre il une dessiccation plus ou moins prolongee.
HARRINGTON (1959) note que les æufs de Fundulus con{luentus peuvent
eclore apres 3 mois de dessiccation. Dans ce groupe les especes types
suivantes ont dejil ete examinees : Cyprinodon variegatus (SELMAN &
WALLACE, 1982) et Pterolebias longipinnis (SIEGEL, 1958).
Pendant longtemps, l'etude de la gametogenese måle et femelle des
Cyprinodontidae n'avait porte que sur quelques especes des genres
Fundulus (EIGENMANN, 1890 ; DUMONT & BRUMMETT, 1980 ; SELMAN &
W ALLAC'E, 1986), Aphani us (LISON , 1976 ; ABRAHAM et al., 1984),
Cynolebias (SIEGEL, 1958 ; STERBA & MULLER, 1962 ; MULLER & STERBA,
1963 ; FLUGEL, 1967), Cynopoecilus (SIEGEL, 1958 ; WOURMS, 1976 ;
WOURMS & SHELDON, 1976) et les especes Oryzias latipes (YAMAMOTO,
1955 ; ANDERSON, 1967 ; TESORIERO, 1977a et b), Pterolebias longipinnis
(SIEGEL, 1958), Epiplatys senegalensis (MATTEI et al., 1966 ; MATTEl,
1970) et Cyprinodon variegatus (YASUzUMI, 1971 ; NAGAHAMA, 1983 ;
SELMAN & WALLACE, 1982). Nous avons realise (THIAW, 1987) une etude
comparative preliminaire de la gametogenese måle sur 7 genres et 19
especes de la famille des Cyprinodontidae. Notre etude du developpement
des gametes femelles etaient limitee il 6 especes. Nous avions note de
nombreuses variations qui portaient sur les gametes et les modalites de
formation de ceux-ci.

2
Figure 1.
Repartition mondiale des Cyprinodontidae Myers, 1955.

3
L'apport de la spermatologie comparee il la taxonomie et il la
phylogenese s'est reve1e de nos jours tres utile (BACCETTI, 1985 ; JUSTINE,
1991 ; JAMIESON, 1991 ; MATTEl, 1991). Dans le cas particulier des
poissons te1eosteens, JAMIESON (1991) et MATTEI (1991) identifient les
differentes formes ,derivees (apomorphies) du spermatozoIde ancestral
theorique des Neopterigiens lequel presente une structure proche de celle
du gamete des invertebres aquatiques. Ce gamete est uniflagelle et sans
acrosome. Il possede un noyau spherique renfermant une chromatine
compacte et creuse il sa base d'une fossette, laquelle loge les centrioles
orthogonaux. Les mitochondries sont peu nombreuses, l'axoneme
presente des microtubules creux non associes il des structures
accessoires. MATTEI (1991) remarque que c'est essentiellement chez les
te1eosteens primitifs que les formes derivees de ce spermatozoIde simplifie
ont un interet taxonomique. Chez les Cyprinodontidae les etudes de
l'ultrastructure des gametes il des fins taxonomique et phylogenetique
sont tres'peu nombreuses (voir JAMIESON, 1991 ; MATTEl, 1991). Elles
n'ont porte que sur quelques structures ou sur peu d'especes et ne
concerne que le spermatozoIde.
Dans le cas du gamete femelle, de nombreux auteurs mentionnent
pour chaque espece, une specificitE~ de I'aspect de certaines structures
comme la region micropylaire (RIEHL & SCHULTE, 1977 ; RIEHL, 1979,
1980 ; MIKODINA & MAKEEVA, 1980 ; KOBAYASHI & YAMAMOTO, 1981 ;
MIKODINA, 1987), l'enveloppe primaire (LONNING, 1972 ; STEHR &
HAWKES, 1979) et I'enveloppe secondaire (WOURMS, 1976 ; WOURMS &
SHELDON, 1976 ; STEHR & HAWKES, 1983). IVANKOV & KURDYAYEVA
(1973) notent que chez la plupart des poissons la structure du chorion
(membrane secondaire sensu SOIN, 1968) indique le statut systematique
de I'espece.
Nous realisons ici l'etude ultrastructurale de la gametogenese
måle et femelle de nombreuses especes de Cyprinodontidae en les
comparant il celles precedemment observees. Nous essayons d'utiliser
I'ultrastructure des gametes comme outil dans la phylogenese et la
taxonomie des Cyprinodontidae.

4
HISTORIQUE DE LA SYSTEMATIQUE DES
CYPRINODONTIDAE MYERS, 1955.
L'ordre des Cyprinodontiformes (PARENTI, 1981) est constitue de
quatre familles de poissons vivipares, les Poeciliidae, Anablepidae,
Jenynsiidae et Goodeidae, et d'une famille de poissons ovipares, les
Cyprinodontidae. Ces poissons sont generalement c1asses dans l'ordre
des Atheriniformes dans lequel ils occupent le rang de sous-ordre
(ROSEN, 1964; GREENWOOD et al., 1966).
Depuis la c1assification de la famille des Cyprinodontidae par
MYERS en 1955, des divergences notables sont remarquees dans la
systematique de ce groupe de poissons.
MYERS (1955) reexamine ses anciennes propositions (MYERS, 1931)
et distingue les sous-familles suivantes : Cyprinodontinae, Fundulinae,
Rivulinae, Oryziatinae, Procatopodinae et Orestiatinae (Tableau 1).
C'est d'abord SETHI (1960) qui propose une c1assification dans
laquelle ces sous-familles sont elevees au rang de famille. Les sous-
familles Fundulinae, Rivulinae, Oryziatinae et Orestiatinae deviennent
respectivement les familles Fundulidae, Aplocheilidae, Oryziatidae et
Orestiatidae. La famille des Cyprinodontidae ne renferme plus que le
genre Cyprinodon et ses allies du Nouveau Monde. Le genre Aphanius et
ses allies constituent la famille des Aphaniidae tandis que les
procatopines et le genre Lamprichthys forment la famille des
Aplocheilichthyidae.
ROSEN (1964) ne modifie que tres Iegerement la c1assification de
MYERS (1955) en elevant la sous-famille des Oryziatinae au rang de
famille, laquelle est placee dans la super-famille des Adrianichthyoidea
alors epeles autres Cyprinodontidaesontcontenus dans celle des Cyprinodontoidea.
Les contradictions oilt porte par la suite essentiellement sur le
genre Aphyosemion Myers, 1924 jusqu'en 1981 lorsque PARENTI publie
une c1assification des Cyprinodontoidea. Nous representons au Tableau
II la synthese de 1'evolution de la systematique du genre Aphyosemion
d'apres GUGUEN-DOUCHEMONT (1983).
MYERS (1924) cree done ce genre et le subdivise en 2 sous-genres :
Aphyosemion, espece type A. castaneum et Fundulopanchax, espece type
Fundulus gularis. TI introduit en 1933 un nouveau sous-genre qu'il
denomme Callopanchax, espece type A. sjoestedti.
En 1966 et 1967, CLAUSEN decrit une espece A. occidentale pour
laquelle il cree le genre Roloffia et discute des sous-genres crees par
MYERS. CLAUSEN propose une fusion des sous-genres Aphyosemion et
Fundulopanchax arguant qu'entre les especes types de ces derniers il
existe tous les intermediaires possibles et refute le sous-genre
Callopanchax parce que reposant sur une espece non decrite.

5
Famille
Sous-famille
Genre
Cyprinodontinae
Aphanius
Cyprinodon
Fundulinae
Adinia
Fundulus
Rivulinae
Aphyosemion
Aplocheilus
Cynolebias
Cyprinodontidae
Cynopoecilus
Epiplatys
Nothobranchius
Fundulosoma
Pterolebias
Rivulus
Oryziatinae
Oryzias
Procatopodinae
Aplocheilichthys
Tableau I : Classification des Cyprinodontidae selon Myers (1955) et repartition
des genres. (Seuls les genres pour lesquels une etude sur les gametes a ete realisee sont
representes).

-----------------------------------------------------------------------------------------------------
I
+
Genre Aphyosemwn
Genre Fundulopanchax
Myers, 1924 [Parenti, 1981]
Myers, 1924 [Parenti, 1981]
...
...
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ IL
_
I
I
--------------~---------------------------r-------·
t
t
t
I
t
t
t
t
SG. Diapteron
SG.Aphyosemwn
SG. Mesoaphyosemwn
SG. Paludopanchax
SG. Fundulopanchax
SG. Gularopanchax
SG. Callopanchax
SG. Archiaphyosemion
Huber&
Myers, 1924
Radda,1977
Radda, 1977
Myers, 1924
Radda, 1977
Myers, 1933
Radda, 1977
Seegers,1977
[Seegers, 1980]
t
I
SG. Diapteron
SG. Rnddaella
l
-+
I
Huber&
Huber, 1977
I
Seegers, 1977
I
I
I
SG. Paraphyosemion
I
Kottelat, 1976
-+ I
SG. Chromaphyosemwn
' - Radda, 1971.
I
en
SG. Aphyosemwn
SG.Fundulopanchax
SG. Callopanchax
Myers,1924
Myers, 1924
--------
Myers, 1933
~
t
G.Aphyosemwn
G.Roloffia
Myers, 1924 [Clausen, 1967]
Clausen, 1966
~ --------
t
SG. Aphyosemwn
SG. Fundulopanchax
SG. Callopanchax
Myers, 1924
Myers, 1924
Myers, 1933
..
l
~
G. Aphyosemwn
Myers, 1924
Genreø : Fundulus LacepMe, 1803
Genres : Aplocheilus Mac CleIland, 1839
Epiplatys Gill, 1862
Epiplatys Gill, 1862
G.Fundulus
•
t
• G. Aplocheilus
Fundulosoma Ahl, 1924
Pøchypanchax Myers, 1933
LacepMe, 1803
Mac Clelland, 1839
Nothobranchius Peters, 1868
etc.
etc.
Tableau II : Synthese de 1'evolution de la c1assification du genre Aphyosemion Myers, 1924 d'apres GUGUEN-DOUCHEMONT, 1983.
(La mise entre crochets d'un auteur indique que celui-ci a revise le taxon.)

7
A la
suite
de
nombreuses
controverses,
la
Commission
Internationale de Nomenclature invaiide le genre Roloffia et homologue
les sous-genres Callopanchax, Fundulopanchax et Aphyosemion
representes respectivement par les especes types A. occidentale,
Fundulus gularis et A. castaneum.
Ces trois grands groupes vont eclater avec l'apport de nouvelles
especes et de nouveaux criteres d'identification par de nombreux auteurs
(RAnDA, 1971, 1977 ;KOTTEIAT, 1976; HUBER, llJ77 ;HUBER&~ 1977).
En 1981, PARENTI propose par la methode de l'osteologie une
classification basee sur les relations entre les differents groupes.
.L'ensemble constitue par les cinq familles traditionnelles est eleve au
rang d'ordre qui est subdivise en deux sous-ordres : Aplocheiloidei et
Cyprinodontoidei (Tableau III).
- Le sous-ordre des Aplocheiloidei comprend 2 familles :
Aplocheilidae Bleeker, 1860 et Rivulidae Myers, 1925.
La famille des Aplocheilidae est scindee en deux groupes monophy-
1etiques : Aphyosemion-Nothobranchius et Aplocheilus-Pachypanchax-
Epiplatys (Figure 2). Dans cette classification, les genres Aphyosemion et
Epiplatys sont qualifies de groupes non monophy1etiques. Le genre
Aphyosemion Myers, 1924 est scinde en deux genres comportant chacun
cinq sous-genres (Tableau III). Le genre Epiplatys est subdivise en quatre
sous-genres (Tableau III). TI a ete remarque que des especes comme
E. bifasciatus et E. spilargyreius sont plus proches par certains de leurs
caracteres derives du groupe Aphyosemion-Nothobranchius que des
autres especes du genre Epiplatys. Le genre Fundulosoma est presente
comme sous-genre primitif de Nothobranchius.
La famille des Rivulidae comporte des genres comme Rivulus,
Pterolebias et Cynolebias (Figure 3). Le genre Cynolebias Steindachner,
1876 est polyphyletique et presente plusieurs sous-genres comme
Cynopoecilus.
- Le sous-ordre des Cyprinodontoidei comprend l'ensemble des
groupes vivipares traditionnels et certains anciens representants
ovipares de la famille des Cyprinodontidae Myers, 1955. C'est notamment
le cas de la famille des Fundulidae dans laquelle figurent en particulier
les genres Adinia et Fundulus, le genre Aplocheilichthys classe dans la
famille des Poeciliidae Garman, 1895 et les Cyprinodontidae Gill, 1865
(Figures 4 et 5).
La partition du genre Aphyosemion Myers, 1924 est loin d'etre
partagee par les specialistes de la systematique de ce groupe qui
conservent encore au taxon Fundulopanchax son statut de sous-genre
(GUGUEN-DOUCHEMONT, 1983 ; WILDEKAMP et al., 1986 ; AMIET et al.,
1987 ; ROMAND, 1992). RADDA & PURZL (1987) creent le sous-genre
Scriptaphyosemion qu'ils placent dans le genre Aphyosemion.

8
Sous-ordre
Famille
Sous-famille
Genre
Sous-genre
Aplocheiloidei
Aplocheilidae
Aphyosemion
Archiaphyosemion Radda, 1977
Chromaphyosemion Radda, 1971
Diapteron Huber & Seegers, 1977
Kathetys Huber, 1977
Mesoaphyosemion Radda, 1977
Fundulopanchax
Padulopanchax Radda, 1977
Paraphyosemion Kottelat, 1976
Gularopanchax Radda, 1977
Callopanchax Myers, 1933
Raddaella Huber, 1977
Aplocheilus
Epiplatys
Lycocyprinus Peters, 1868
Parepiplatys Clausen, 1967
Pseudepiplatys Clausen, 1967
Aphyoplatys Clausen, 1967
Nothobranchius
Fundulosoma
Rivulidae
Cynolebias
Cynopoecilus
Pterolebias
Rivulus
Cyprinodontoidei
Fundulidae
Fundulus
Adinia
Poeciliidae
Aplocheilichthyinae
Aplocheilichthys
Cyprinodontidae
Cyprinodontinae
Aphanius
Cyprinodon
Tableau III:
Classification des Cyprinodontidae Myers, 1955 selon PARENTI
(1981) et repartition des genres. (Seuls les genres pour lesquels une etude sur les gametes
a ete realisee sont representes.

9
Aplocheilus-Pachypanchax-
Aphyosemion·Nothobr-anchius
Epiplatys
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Figure 2.
Cladogramme des relations phylogenetiques des Aplocheiloidei du Vieux
Monde d'apres PARENTI, 1981.
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•
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6
Figure 3.
Cladogramme
des
relations
phylogenetiques
des
Aplocheiloidei
neotropicaux d'apres PARENTI, 1981.

10
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Cladogramme des relations
d'apres
PARENTI, 1981.
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Figure 5.
Cladogramme des relations phylogenetiques des Poeciloidea d'apres
p ARENTI, 1981.

11
La
c1assification
realisee
par
NE L S O N
(1984) sur les
Cyprinodontidae (Tableau IV) est en accord avec celle de PARENTI (1981)
sur la creation de l'ordre des Cyprinodontiformes regroupant les
Cyprinodontidae Myers, 1955, Poeciliidae, Goodeidae, Jenynsiidae et
Anablepidae. Ces deux auteurs divergent notamment .sur le decoupage et
la repartition des taxons inferieurs dans cet ordre.
Une certaine confusion regne dans la c1assification des Cyprino-
dontidae. Nous essayons de montrer comment les especes etudiees se
repartissent en fonetion de l'ultrastructure de leurs gametes måles et
femelles. Nous comparons cette repartition aux c1assifications existantes.
,
,
MA TERIEL ET METHODES
MATERIEL
Cette etude est realisee sur 10 genres de poissons teIeosteens
appartenant å la famille des Cyprinodontidae Myers, 1955.
Nous avons etudie plusieurs especes des genres Aphyosemion,
Aplocheilichthys et Epiplatys. Nous designons ces especes en utilisant
pour les noms de genre, respectivement, A., Apl. et E. Dans le genre
Aphyosemion,nous avons examine chez certaines especes plusieurs
populations differentes : pour les denommer nous avons ajoute au nom de
l'espece et entre parentheses le nom de la localite d'origine. Nous portons
sur les Tableaux V et VI la liste des especes chez lesquelles la
gametogenese måle et la gametogenese femelle sont connues. La plupart
des especes que nous avons etudiees sont non annuelles. Elles sont
reparties dans les genres Adinia, Aphyosemion, Aplocheilichthys,
Aplocheilus, Cyprinodon, Epiplatys et Rivulus. Nous disposons de 3
especes annuelles : Cynolebias wittei, Nothobranchius steinforti et
Fundulosoma thierryi. Les especes types suivantes sont observees :
E. sexfasciatus,
Apl.
spilauehen,
Fundulosoma
thierryi
p o u r
respectivement les genres Epiplatys, Aplocheilichthys et Fundulosoma.
N ous
avons
pu
determiner
la
duree
du
developpement
embryonnaire dans 3 genres. Celle-ci est de 10 jours chez Aphyosemion,
13 chez Epiplatys et 19 chez Aplocheilichthys.
Les Cyprinodontidae recoltes dans une meme riviere sont repartis
differemment en fonetion du genre. Les especes du genre Aphyosemion
se rencontrent toujours pres des berges des rivieres li environ 10 cm de
profondeur, dans des zones d'eau calme. Les especes du genre Epiplatys
par contre se trouvent dans des zones plus profondes et en eau courante.
Les representants du genre Aplocheilichthys vivent å des niveaux encore
plus profonds avec un courant plus fort aussi bien en eau douce (Apl.
lamberti et Apl. normani) qu'en eau saumåtre (Apl. spilauehen).

12
Sous-ordre
Famille
Genre
Adrianichthyoidei
Oryziatidae
Oryzias
Cyprinodontoidei
Aplocheilidae
Aphyosemion
AplocMilus
Epiplatys
Nothobranchius
Fundulosoma
Cynolebias
Cynopoecilus
Rivulus
Pterolebias
Cyprinodontidae
Adinia
Aphanius
AplocMilichthys
Cyprinodon
Fundulus
Tableau IV: Classification des Cyprinodontidae Myers, 1955 selon NELSON (1984)
et repartition des genres. (Seuls les genres pour lesquels une etude sur les gametes a ete
realisee sont representes).

13
Espece et Population
Origine
Eau
References
Adinia xenica
USA
douce
Thiaw & Mattei, 1989
..
..
A bivittatum
Cameroun
..
..
..
A cam.eronense (Asseng)
..
..
A cam.eronense (Eseka)
"..
A. gardneri
?
Jamie80n, 1991
..
A geryi
Senegal
Thiaw & Mattei, 1989
..
A. guigna,rdi
Guinee
Thiawet aL, 1986 ; Thiaw & Mattei, 1989
..
A M1"%ogi
Gabon
"
..
..
A. nigrifluvi
Guinee
..
A. riggenbachi
Cameroun
"
(Ndokama)
..
A. riggenbachi
"
Thiawet al., 1986, 1988 ; Thiaw & Mattei,
(Somakak)
l.æ:J
..
..
A riggenbachi (Yabassi)
Thiaw et al., 1986 ; Thiaw & Mattei, 1989
..
A schmitti
Liberia
Thiaw & Mattei, 1989
A splendopleure
Cameroun
"
Mattei et aL, 1985; Thiaw et aL, 1986, 1988;
(Ekondo-Titi)
Thiaw & Mattei, 1989
..
..
..
A splendopleure (Meme)
..
..
..
A splendopleure (Tiko)
..
..
A splendopleure (Yato)
"
..
A. volcanum
"
Thiaw & Mattei, 1989
..
Apl. lamberti
Guinee
Thiaw et al., 1986 ; Thiaw & Mattei,1989
..
Apl. normani
Senegal
"
..
..
Aplocheilus lineatus
Inde
..
..
Cynolebias wittei
Bresil
..
Cyprinodon nevadensis
USA
Thiaw & Mattei, 1989
..
Cyprinodon variegatus
"
Yasuzumi,1971
..
E. ansorgei
Gabon
Thiaw et aL, 1986 ; Thiaw & Mattei, 1989
..
..
E. bifasciatus
Senegal
..
E. chaperi
Cate d'Ivoire
"
..
E. fasciolatus
Guinee
"
E. senegalensis
Senegal
"
Mattei, 1970
E. sexfasciatus
Cameroun
"
Thiaw & Mattei, 1989
..
E. singa
Gabon
"
..
E. spilargyreius
Senegal
"
Fundulosoma thierryi
Burkina
"
Thiaw et aL, 1986 ; Thiaw & Mattei, 1989
Faso
Fundulus Mteroclitus
USA
saumåtre
Yasuzumi, 1971; Brummett & Dumont,
1979 ; Selman & Wallace, 1986
Nothobranchius steinforti
Tanzanie
douce
Thiaw et al., 1986 ; Thiaw & Mattei, 1989
Oryzias latipes
Japon
"
Sakai, 1976 ; Grier, 1976
Riuulus guyane
Guyane
"
Inedit
fran~aise
Riuulus xiphidius
"
"
Thiaw & Mattei, 1989
Tableau V : Liste des Cyprinodontidae dont la gametogenese måle est
connue. L'origine, le milieu dans lequel ils vivent ainsi que les references
bibliographiques sont indiques.

14
Espece et Population
Origine
Eau
References
Aphanius dispar
?
douce
Lison, 1976 ; Abraham et aL, 1984
..
A bertholdi
Sierra Leone
Inedit
..
..
..
A etzeli
..
A geryi (Casamance)
Senegal
Thiaw & Mattei, 1992a
..
A geryi (Koumalou river)
Sierra Leone
Inedit
..
..
A maeseni
Guinee
..
.
A riggenbachi
Cameroun
Thiaw & Mattei, 1992a
..
..
A splendopleure (Ekondo-
Thiaw & Mattei, 1991, 1992a
Titi)
..
..
A splendopleure (Mbonge)
Thiaw & Mattei, 1992a
..
..
..
A splendopleure (Yato)
..
Apl. lamberti
Guinee
Inedit
..
..
Apl. normani
Senegal
..
..
Apl. spilauchen
saumåtre
Cynolebias bellotti
?
douce
Siegel, 1958 ; Sterba & Maller, 1962 ;
Flagel, 1967
..
..
Cynolebias nigripinnis
Siegel, 1958
..
Cynopoecilus ladigesi
Amerique du
Wourms, 1976; Wourms & Sheldon,
Sud
1976
..
..
..
Cynopoecilus melanotaenia
..
..
Cynopoecilus splendens
Siegel, 1958
..
Cyprinoc1on variegatus
USA
Selman & Wallace, 1982 ;
Nagahama, 1983
..
E. annulatus
Guinee
Inedit
..
E. ansorgei
Gabon
Thiaw & Mattei, 1992a
..
E. bifasciatus
Senegal
Inedit
..
E. chaperi .
COte d'Ivoire
Thiaw & Mattei, 1992a
..
..
E. fasciolatus
Guinee
..
..
E. hildegardae
Inedit
..
..
..
E. lamottei
..
..
E. sexfasciatus
Cameroun
..
..
E. linKa
Gabon
..
E. spilargyreius
Senegal
Thiaw & Mattei, 1992a, b
..
Fundulosoma thierryi
Burkina Faso
Thiaw & Mattei, 1992a
Fundulus diaphanus
USA
saumåtre
Eigenmann, 1890
..
..
Fundulus heteroclitus
Boyd & Simmonds, 1974; Brummett
(Caroline du Sud)
& Dumont, 1981
..
..
..
Fundulus heteroclitus (Woods
Hole)
..
Fundulus ocellaris
USA
Brummett & Dumont, 1981
Oryzias latipes
Japon
douce
Aketa, 1954; Yamamoto, 1955a;
Hirose, 1972; Nakashima &
I
Iwamatsu, 1989
..
Pterolebias longipinnis
?
Siegel, 1958
Tableau VI : Liste des Cyprinodontidae dont la gametogenese femelIe
est connue. L'origine, le milieu dans lequel ils vivent et les references
bibliographiques sont indiques.

15
METHODES
La gametogenese måle
Les observations sont faites en microscopie photonique a contraste
de phase et en microscopie electronique a transmission.
Microscopie photonique
Nous avons ecrase des fragments de testicules dans une goutte
d'eau entre lame et lamelle et nous avons verifie la mobilite des
spermatozoIdes au microscope photonique a contraste de phase Zeiss
ultraphot.
Microscopie electronique
Technique classique
Des fragments de testicules sont fixes 1 heure a 48 heures dans du
glutaraldehyde å 2,5 % dans du tampon cacodylate de sodium 0,1 M ;
saccharose 0,1 M ; CaCl2 0,2 mM a pH 7,2 puis par du tetroxyde
d'osmium a 1 % dans le meme tampon. TIs sont deshydrates par l'ethanoI
et l'oxyde de propylene et inclus dans l'epon. Les coupes sont realisees a
l'ultramicrotome Porter Blum MTl et Reichert ultracut E puis
contrastees a l'acetate d'uranyle et au citrate de plomb. Les observations
sont faites aux microscopes electroniques Siemens Elmiskop 101 et Jeol
100 CX II du service de microscopie electronique de l'Universite Cheikh
Anta Diop de Dakar.
Technique particuliere
Nous avons mis en evidence la pinocytose par la technique
suivante: des fragments de testicules sont incubes pendant 30 mn å
1 heure dans une solution de rouge de ruthenium å 1 % dans de l'eau
physiologique. TIs sont ensuite rinces dans la solution tampon de
cacodylate puis traites comme precedemment.
La gametogenese femelle
Nous avons realise une etude au microscope photonique et aux
microscopes electroniques å transmission et å balayage.

16
Microscopie photonique
Des fragments d'ovaires sont fixes et deshydrates, comme pour le
testicule, en prolongeant la post-fixation durant 3 heures dans du
tetroxyde d'osrnium il 1 %, pour une meilleure penetration aux travers
des membranes ovocytaires. L'impregnation et l'inclusion sont faites
dans l'epon ou dans le Spurr. Des sections serni-fines sont colorees au
bleu de toluidine et observees au rnicroscope photonique.
Microscopie electronique il transmission
Fragments d' ovaires in toto
Technique classique
Des follicules ovariens sont traites suivant la technique c1assique
utilisee au laboratoire. Des sections fines sont contrastees il l'acetate
d'uranyle et au citrate de plomb
Cytochim ie ultrastructurale
- Extraction enzyTTiatique des proteines (MONNERON, 1966 ;
MONNERON & BERNHARD, 1966). Les echantillons sont inc1us dans
l'epon. Les coupes sont recuperees sur des grilles en or puis mises il
flotter dans une solution d'acide periodique il 1 % dans de l'eau distilIee.
Elles sont ensuite incubees sur une solution de Pronase (Calbiochem®) il
0,5 % dans du tampon phosphate 0,1 M il une temperature comprise entre
37 et 40°C pendant 1 heure, 3 heures ou 6 heures. Des temoins sont
realises en faisant flotter les grilles dans le tampon correspondant il la
meD;\\e temperature et aux memes temps.
Les coupes sont ensuite colorees il l'acetate d'uranyle et au citrate
de plomb, recouvertes d'un film de carbone puis observees.
- Mise en euidence des polysaccharides (THIERY, 1967). Les
echantillons sont prepares selon la methode courante de fixation. Des
coupes sont mises il flotter successivement sur de l'acide periodique, du
thiosemicarbazide (T.S.C.) et du proteinate d'argent. Des temoins sont
realises en omettant l'action de l'acide periodique ou en le rempla~ant par
de l'eau oxygenee. Le sejour dans le T. S. C. est de 12 å 72 heures.

17
Follicules ovariens
Les ovaires de femelles matures sont ouverts et les follicules
ovariens sont coIlectes et separes par classes de taille puis fixes,
deshydrates et inclus.
Genre
1
2
3
4
Aplocheilichth.ys
DSI00
100<D <800
800 <D < 1500
D~1500
Autres ~enres
D s; 50
50<D< 150
150<D <750
D~750
Tableau VII : Diametre (D) en Ilm des follicules ovariens des genres
examines en microscopie electronique il transmission.
Les observations sont faites aux microscopes electroniques Siemens
Elmiskop 101 et Jeol 100 -CX II du service de microscopie electronique de
l'Universite Cheikh Anta Diop de Dakar, Hitachi H-600 de la Faculte des
Sciences de Padoue, et Philips EM 301 et 400 de l'Universite de Sienne.
Microscopie electronique il balayage
Des ovules fraichement preleves du tractus genital femelle et des
æufs fecondes sont fixes par une solution de glutaraldehyde il 2,5 % dans
le tampon cacodylate de sodium pendant 12 il 24 heures. Apres un rin~age
d'une heure dans le tampon, les echantillons sont deshydrates dans des
solutions d'acetone de plus en plus concentrees. TIs sont places ensuite
dans de l'acetone pur pendant une nuit puis traites selon la methode du
point critique. TIs sont fixes sur des plots, metallises puis observes aux
microscopes Jeol JSM 35 CF du service de microscopie electronique de
l'Universite Cheikh Anta Diop de Dakar et Cambridge Stereoscan 250 de
l'Universite de Padoue.
La surface des æufs qui ont sejourne dans l'eau comporte
generalement des impuretes qui les rendent difficiles il -exploiter. Les
images que nous montrons sont celles d'ovules propres, recoltes dans la
cavite ovarienne et dans l'oviducte.

18
RESULTATS

19
PREMIERE PARTIE
LA GAMETOGENESE MÅLE

ANATOMlE DES TESTICULES
OBSERVATIONS
Chez les Cyprinodontidae, il ya une paire de testicules. Ce sont des
organes allonges de couleur blanchåtre qui reposent dorsalement dans la
cavite abdominale. Leurs extremites anterieures sont reliees il la region
posterieure de la tete par un mesorchium. Chaque testicule se prolonge
posterieurement par un court spermiducte et les deux spermiductes
fusionnent en un spermiducte impair qui s'ouvre il l'exterieur de merne
que 1'intestin et l'uretere dans le cloaque situe il la base de la nageoire
anale.
Le testicule presente une grande uniformite de structure chez les
Cyprinodontidae. Il est constitue de tubules limites d'une couche de
cellules tres aplaties, "les boundary cells" et d'une lame basale (PI. I,
Fig. 1). Chaque tubule renferme des cystes qui presentent une paroi
formee de cellules de Sertoli (PI. I, Fig. 2). La cystogenese debute il
l'extremite aveugle des tubules (PI. I, Fig. 1). A ce niveau, une cellule de
Sertoli s'associe il une spermatogonie
·:$Qrdiale. Ces cellules
germinales ne sont pas completemen __~~C;"~tz? ar les cellules de
Sertoli. Le cyste se developpe par mu "
~tion de
'
rmatogonies, les
cellules de Sertoli emettent des extens qn ~'pon :
et entourent les
cellules germinales. Il s'eloigne prog ~ s',v~m~ Ytremite aveugle
-
.....
du tubule OU s'organisent de nouvea"
tes
\\~ e fait toutes les
r
generations spermatogoniales sont rencb'if~-s cette region. Les
cystes il spermatocytes et ceux il spermatides sont repartis dans la region
mediane. Les cystes arrives il maturite sont observes dans la region
proche du spermiducte. C'est il ce niveau que les cystes s'ouvrent et que
les spermatozoIdes s'engagent dans le spermiducte. Les cystes
contiennent des cellules qui sont au meme stade de developpement. Nous
avons cependant observe que 1'evolution est imparfaitement synchrone
dans certains cystes. Ainsi certaines cellules ont une evolution plus
avancee que d'autres comme cela apparait chez A. biuittatum (PI. II,
Fig. 3). Certains cystes des especes Cynolebias wittei, E. ansorgei,
E. bifasc.iatus ainsi que E. chaperi et A.
riggenbachi
(Ndokama)
contiennent il la fois des spermatocytes, des spermatides et des
spermatozoIdes (PI. II, Fig. 4).

PLANCHE I
Fig. 1 : Structure
du
testicule
des
Cypronodontidae.
Cas
de
A. cameronense. Section de l'extremite aveugle d'un tubule testiculaire
ou sont localisees les spermatogonies (Sg). Le tubule est limite par une
couche de cellules tres aplaties, les "boundary cells" (BC) et une lame
basale (LB). Les cellules de Sertoli (CS) n'entourent pas completement les
spermatogonies. La fleche indique le ciment intermitochondria1. X 5 000.
Fig. 2 : Section d'un tubule testiculaire au niveau de la region mediane
chez Adinia xenica. Des cystes il spermatocytes (Se) et il spermatides (Sd)
sont observes il ce niveau. CS, cellule de Sertoli. X 5 000.

PLANCHE II
Fig. 3 : Evolution asynchrone des cellules germinales du testicule chez
A. bivittatum. Des spermatocytes II (Sc II) en division et des spermatides
jeunes (Sd) sont observes dans la lumiere du cyste. X 5 000.
Figs. 4 et 5: Sections de tubules testiculaires chez Cynolebias wittei.
Fig. 4 : Des spermatozoIdes (Sz), des spermatides (Sd) et des
spermatocytes (Sc) sont associes dans un cyste. La fleche indique une
spermatogonie (Sg) en cours de degradation dans une cellule de Sertoli.
My, corps myelinique. X 4 500.
Fig. 5 : Phagocytose de spermatozoides (Sz) et de spermatides (Sd) dans
une cellule de Sertoli (CS). L, lysosomes. X 5000.

22
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~ ....
.."
( )
3

23
Les extensions des cellules de Sertoli qui entourent les cellules
germinales reposent sur une lame basale. Elles sont reliees par des
jonctions serrees au niveau ou elles se chevauchent. Les cellules de
Sertoli sont caracterisees par la formation de nombreuses digitations
laterales. Des lysosomes et des corps d'aspect myelinique sont observes.
Leur cytoplasme renferme des cellules germinales qui ont avorte a
differents stades de developpement ainsi que les corps residuels rejetes
par les spermatozoi'des (PI. II, Figs. 4 et 5).
Les cellules de Leydig se disposent isolement ou en petits groupes
dans les espaces intercystiques. Elles sont caracterisees par uh reticulum
endoplasmique tres developpe et de nombreuses mitochondries aux cretes
tubulaires tres serrees. Des capillaires sont frequemment observes au
voisinage· des cellules de Leydig.
DISCUSSION
GRIER et al. (1980), GRIER (1981) et BILLARD (1986, 1990) montrent
que la structure du testicule des poissons teleosteens est soit de type
tubulaire soit de type lobulaire. Les Cyprinodontidae possedent un
testicule a structure tubulaire. Les cellules germinales se developpent
dans des cystes. Generalement, lorsque des cellules se developpent dans
un cyste elles sont reliees entre elles par des ponts cytoplasmiques et
evoluent de ce fait de fa~on synchrone. Nos observations ainsi que celles
de GRIER (1976) chez Oryzias latipes et SELMAN & WALLACE (1986) chez
Fundulus
heteroclitus revelent chez les Cyprinodontidae
un
developpement legerement asynchrone des cellules germinales.
Chez Lepadogaster lepadogaster (MATTEI & MATTEl, 1978b) et chez
Ophidion sp. (Annexe 5) coexistent des spermatides et des spermatozoi'des
a l'inter~eur d'un meme tubule seminitere. Nous avons fait des
observations similaires dans le testicule chez 5 especes de Cyprino-
dontidae. Ce melange de cellules a differents stades d'evolution resulte
vraisemblablement de l'ouverture precoce de differents cystes liberant
leur contenu dans la lumiere du tubule. Une ouverture prematuree de
cystes liberant leurs contenus dans la lumiere des tubules seminiferes a
deja ete meritionnee chez des poissons teleosteens (BILLARD, 1983a ;
LAHNSTEINER & PATZNER,1990a et b; Annexe 5).
A l'instar des cellules de Sertoli observees chez les Mammiteres
(ABEL & LEE, 1969), les cellules qui constituent la paroi des cystes du
testic"ule de nombreux poissons montrent une intense activite de
phagocytose envers les cellules sexuelles avortees. Elles sont de ce fait
appelees cellules de Sertoli (GRIER, 1981 ; SOLEY & VUREN, 1984 ; VUREN
& SOLEY, 1990). Ceci est egalement observe chez les Cyprinodontidae å
l'exception de Fundulus
heteroclitus. Chez ce poisson, SELMAN &

24
WALLACE (1986) notent que les cellules qui constituent la paroi n'ont pas
une activite de phagocytose et que celle-ci s'effectue au niveau des cellules
du canal efferent. Ces cellules presentent selon ces auteurs des
inclusions denses et des digitations laterales rappelant les cellules de
Sertoli.
La structure des cellules de Leydig chez les Cyprinodontidae est
semblable a celle observee chez les autres poissons teleosteens. Le
reticulum endoplasmique tres abondant et les mitochondries acretes
tubulaires qui caracterisent ces cellules temoignent d'une activite
steroidogenique (CHRISTENSEN & GILLIM, 1969 ; NICHOLLS & GRAHAM,
1972; SELMAN & WALLACE, 1986 ; VUREN & SOLEY, 1990).
LA SPERMA TOGENESE
LA SPERMATOCYTOGENESE
C'est le processus de formation des spermatocytes primaires a
partir des spermatogonies.
Observations
Les spermatogonies primordiales (PI. I, Fig. 1) sont des cellules de
grande taille. Elles presentent un noyau generalement spherique avec
une chromatine finement granulaire. Le nucIeole est globulaire. Le
cytoplasme des spermatogonies apparait toujours moins dense que celui
des generations cellulaires suivantes. Il renferme un abondant reticulum
endoplasmique lisse et de nombreuses mitochondries disposees autour du
noyau. Les mitochondries sont toujours associees a
un ciment
intermitochondria1. Elles presentent deux aspects distincts suivant
l'espece (PI. III, Figs. 6 et 7). Elles ont une matrice opaque et des cretes
dilatees chez A. cameronense, A. geryi, A. guignardi, A. splendopleure
(Yato) de meme que chez Cynolebias wittei, Fundulosoma thierryi et
Nothobranchius steinforti. La matrice des mitochondries est claire aux
electrons et les cretes sont peu developpees chez les autres especes
etudiees. De nombreux microtubules et quelques dictyosomes sont
observes au voisinage des centrioles.
Les spermatogonies primordiales se divisent et les cellules qui en
resultent font de meme. Au terme d'un nombre indetermine de divisions,
les cellules de la derniere generation spermatogoniale s'accroissent et
deviennent des spermatocytes primaires.
De
nombreuses
particularites
sont
remarquees
dans
les
spermatogonies de diverses especes.

PLANCHE III
Figs. 6 et 7 : Spermatogonies flagelIees
chez Adinia xenzca e t
A. cameronense.
Fig. 6 : Chez Adinia xenica, le centriole distal developpe un court
axoneme (fleche). Le diplosome migre Iegerement dans le cytoplasme. La
portion de membrane plasmique associee å du materiel extracellulaire
s'est detachee ; elle apparait sous la forme d/une vesicule entourant
lt axoneme. X 5 500.
Fig. 7 : Le flagelle est bien developpe chez A. cameronense et un veritable
canal cytoplasmique (CC) se constitue autour de l'axoneme. Sy,
cytoplasme syncytial ; mt, microtubules ; P, ebauche de pont cytoplas-
mique. L'asterisque indique le ciment intermitochondria1. X 20 000.
Figs. 8 et 9 : Spermatocytogenese chez A. cameronense.
Fig. 8 : Formation d'excroissances nucIeaires. La membrane nucIeaire
interne s'insinue entre les excroissances (fleches) et les separe. X 4000.
Fig. 9 : Formation de noyaux fils. La fleche 1 indique une region OU les
noyaux fils sont separes uniquement par la membrane nuc1eaire interne.
Les fleches 2 indiquent des enveloppes nuc1eaires constituees de 2
membranes pourvues de pores. Dans ces regions les noyaux fils sont bien
individualises. X 18 000.
Fig. 10 : Spermatocytes au stade pachytene chez Adinia xenica. L a
presence de sections de flagelles (F) dans les espaces intercellulaires
temoignent du developpement du flagelle dans ces cellules. X 10 000.

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Certaines spermatogonies de Adinia xenica et de A. cameronense
sont pourvues d'un flagelle. Dans le eas de Adinia xe nica le centriole
distal est relie å la membrane plasmique, il organise un court flagelle.
Une legere migration du diplosome se produit dans le cytoplasme et
s'arrete avant que le centriole proximal n'atteigne le noyau. Le centriole
distal entraine å sa suite une portion de la membrane plasmique qui se
detache en entrainant du materiel extracellulaire. Elle apparait sous la
forme d'~e vesicule dans laquelle le flagelle est entierement contenu
(PI. III, Fig. 6). Chez A.
cameronense,
le flagelle
se
developpe
longuement dans l'abondant cytoplasme des spermatogonies organisees
en syncytium et il est entoure par un veritable canal cytoplasmique
(PI. III, Fig. 7).
Les deux premieres divisions presentent des aspects atypiques chez
la plupart des especes examinees. Lorsqu'une spermatogonie se divise, la
separation des noyaux fils n'est pas immediatement suivie de celle du
cytoplasme. Il se forme ainsi un syncytium å partir duquel les cellules
s'organiseront par la suite.
La spermatocytogenese est particuliere chez. A. cameronense. Nous
n'avons
observe
aucune
figure
de
mitose
c1assique
dans
les
spermatogonies de ce poisson. Le noyau d'une spermatogonie s'accroit et
emet des excroissances qui se developpent. Une fine chromatine
granulaire .uniformement distribuee emplit ces excroissances. La
membrane nuc1eaire interne s'allonge et separe les excroissances ; la
membrane externe en fait autant dans un second temps. Les
excroissances nuc1eaires se separent puis s'eloignent les unes des autres
et forment des noyaux qui demeurent dans la meme .masse cytoplasmique
realisant de ce fait une structure syncytiale (PI. III, Figs. 8 et 9). Dans ce
eas la cytodierese ne se produit essentiellement que dans les
spermatocytes (voir spermatocytes). Cependant des elements membra-
naires caracteristiques des ponts cytoplasmiques sont observes il. la
peripherie de la masse syncytiale, ce qui temoigne d'un debut de
cytodierese (PI. III, Fig. 7).
Discussion
Il est admis que les spermatocytes I proviennent des spermato-
gonies par divisions mitotiques successives. Nos observations montrent
chez les Cyprinodontidae que la multiplication des spermatogonies
presente des aspects inhabituels il. l'echelle ultrastructurale.
Les especes Adinia xenica et A. cameronense presentent quelques
spermatogonies pourvues de flagelles. Cette particularite n'a ete observee
que chez Poecilia reticulata (BILLARD & FLECHON, 1969) et Oryzias latipes
(GRIER, 1976). Le flagelle des spermatogonies de Poecilia debouche

directement dans l'espace intercellulaire. Chez Oryzias latipes,
l'axoneme est nu dans le cytoplasme des spermatogonies ; il n'existe pas
de canal intracytoplasmique. Dans le cas de Adinia xenica le centriole qui
donne le flagelle est relie å la membrane plasmique. Au cours de sa
courte migration dans le cytoplasme, il entraine å sa suite une portion de
la membrane plasmique laquelle se detache et forme une vesicule logeant
le flagelle. Le flagelle des spermatogonies de A. cameronense est entoure
par un veritable canal cytoplasmique. Il est remarquable de noter que
dans le regne animal, un flagelle n'a ete observe dans les spermatogonies
que chez des Cyprinodontiformes : Poeciliidae (BILLARD & FLECHON, 1969)
et Cyprinodontidae (GRIER, 1976 ; cette etude).
Le second aspect est relatif å la structure syncytiale resultant de
l'absence d'une cytodierese apres la formation de noyaux fils plus
particulierement pendant les deux premieres divisions des sperma-
togonies. Ce phenomene observable chez plusieurs especes est singuliere-
ment net chez A. cameronense.
Dans de nombreux groupes animaux et en particulier chez les
poissons parmi lesquels figurent des Cyprinodontidae comme Oryzias
latipes (GRIER, 1976) et Fundulus heteroclitus (SELMAN & WALLACE, 1986)
les spermatogonies d'un meme cyste sont reunies par des ponts
cytoplasmiques. Les auteurs ont interprete ces associations cellulaires
comme un syncytium (CLEROT, 1971 ; BILLARD, 1986 ; SILVEIRA et al.,
1990) ma~s dans ces cas les cellules sont bien individualisees, ce qui n'est
pas le cas chez A. cameronense.
Generalement
la
transformation
des
spermatogonies
en
spermatocytes procede par mitoses successives avec formation d'un
fuseau de division et evolution de la chromatine en chromosomes. Chez
A. cameronense nous n'avons pas observe de mitoses. Les noyaux fils
semblent se constituer å partir de noyaux qui ont grossi pour former des
excroissances emplies de chromatine finement granulaire. L'enveloppe
nuc1eaire s'insinue entre les excroissances et l'ensemble forme autant de
noyaux qu'il y a d'excroissances. Une etude approfondie est indispensable
pour rechercher une mitose classique et determiner si ce mecanisme
particulier de division ne correspond pas en fait å une anomalie.
LES SPERMATOCYTES
Observations
Les spermatocytes I sont identifies par la presence des complexes
synaptonemaux caracteristiques du stade pachytene de la prophase de la
premiere division de meiose. Ces cellules montrent une polarite marquee
par le rassemblement des mitochondries et des dictyosomes dans la

region centriolaire tandis que le noyau est 1egerement deporte dans la
region opposee. L'enveloppe nuc1eaire disparait å la fin de la prophase.
Les chromosomes s'individualisent et le fuseau de division se met en
place. Dans la plupart des especes, le fuseau a une structure c1assique, il
est constitue d'un ensemble de microtubules. Le fuseau de division
comporte en plus des macrotubules chez les populations A. riggenbachi
(Yabassi), et A. splendopleure (Ekondo-Titi, Mbonge, Tiko et Yato) ainsi
que les especes A. bivittatum, A. volcanum et Apl. lamberti. Chez
A. bivittatum les macrotubules sont tres peu nombreux et sont rarement
observes. Ces macrotubules ont un diametre qui varie de 30 å 60 nm. TIs
sont situes au voisiIiage des centrioles et å la peripherie du fuseau de
microtubules. 11s ne presentent pas de liaison avec les chromosomes. A la
fin de la premiere division de meiose le fuseau disparait par
depolymerisation des microtubules. Les macrotubules sont conserves
dans le cytoplasme des spermatocytes II (Annexe 1). Chez Adinia xenica
le flagelle dejå present dans les spermatogonies s'accroit et sort de la
cellule ce qui se traduit par la presence de sections de flagelles dans les
espaces intercellulaires (PI. III, Fig. 10). Chez A. cameronense les
cellules associees en syncytium se separent. Des vesicules au contenu peu
dense s'alignent entre les noyaux, fusionnent entre elles puis avec la
membrane plasmique fractionnant ainsi le syncytium en autant de
cellules que de noyaux (PI. IV, Fig. 11).
Les spermatocytes II qui sont issus des spermatocytes I sont
fugaces. lIs se divisent rapidement pour constituer les spermatides
jeunes. Les differentes etapes de la meiose ne sont pas synchrones dans
un meme cyste, quelques spermatides rondes sont observees parmi des
spermatocytes II notamment chez Adina xenica et A. bivittatum (PI. II,
Fig. 3). Au cours de la seconde division de meiose les macrotubules ne se
disposent pas autour du fuseau. TIs sont repartis sans ordre dans le
hyaloplasme comme les organites cytoplasmiques. Les spermatocytes II
eliminent des fragments de cytoplasme chez A. geryi, A. guignardi, A.
riggenbachi (Somakak) etA. splendopleure (Ekondo-Titi) (PI. IV, Fig. 12).
Discussion
Notre etude des spermatocytes I et II des Cyprinodontidae nous a
permis de mettre en evidence la formation de macrotubules, l'elimination
de fragments cytoplasmiques et une evolution 1egerement asynchrone des
cellules germinales dans les cystes.
La division des cellules animales est marquee par la production il
la prophase de nombreux microtubules qui vont constituer avec les
centrioles l'appareil de division. Ces microtubules disparaissent apres
chaque division. Dans les spermatocytes I de certains Cyprinodontidae,

PLANCHE IV
Fig. 11 : Cytodierese des spermatoeytes ehez Adinia xenica. Des vesicules
(V) s'alignent entre les noyaux des syneytiums et leur fusion (fleehe)
provoque la separation des eellules. X 12000.
Fig. 12 : Elimination preeoee de eytoplasme dans les spermatocytes II des
Cyprinodontidae : eas de A. splendopleure (Ekondo-Titi). Les fleehes
indiquent les residus eytoplasmiques elimines. X 13000.

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A. riggenbachi (Yabassi), A. splendopleure (Ekondo-Titi, Mbonge, Tiko et
Yato), A. volcanum et Apl. lamberti il se forme egalement des macro-
tubules. Ces derniers persisteront au cours de la spermiogenese et
comme il ne s'en forme pas de nouveaux au niveau du fuseau pendant la
division des spennatocytes II, les spermatocytes I sont les seu1es cellu1es
ou a lieu l'initiation de la polymerisation de la tubu1ine en macrotubu1es.
La formation de macrotubules dans les conditions naturelles est
remarquable. Des macrotubules ont dejå ete decrits mais ils ont ete
obtenus dans des conditions experimentales par traitement å une
temperature basse (TILNEY & PORTER, 1967), par la colchicine (TILNEY,
1968), la hyaluronidase (BURTON & FERNANDEZ, 1973), la digitonine
(HANZELY & OLAH, 1970), la vincristine (NEVE et al., 1972), la vinblastine
(TYSON & BULGER, 1972, 1973) et certains anesthesiques volatiles
(ALLISON et al., 1970 ; BURTON & FERNANDEZ, 1973).
Dans la lignee animale le rejet de cytoplasme s'effectue
generalement å la fin de la spermiogenese. LAI-FOOK (1982) chez un
crustace, Calpodes ethlius et MATTEI et al. (1978) chez des poissons
teIeosteens, Citharinus sp. et Lampanyctus sp. ont mis en evidence un
rejet precoce de cytoplasme dans les spermatocytes et les spermatides
jeunes. Nous signaIons chez les Cyprinodontidae ce phenomene
particulier dans les spennatocytes II de poissons du genre Aphyosemion.
Les, cystes sont par definition des structures dans lesquelles des
cellules evoluent de facon synchrone. Les especes Adinia xenica et
A. bivittatum presentent la particularite de contenir dans les tubules
seminiferes des cystes imparfaitement synchrones. Des observations
similaires ont dejå ete faites dans la famille des Cyprinodontidae chez
Oryzias latipes (GRIER, 1976) et Fundulus heteroclitus (SELMAN &
WALLACE, 1986).
LA SPERMIOGENESE
Observations
Les sperm atides jeunes
Elles sont spheriques ou ovofdes. Le noyau se trouve en position
centrale et la chromatine est toujours inegalement repartie dans le
nucleoplasme.
Les
mitochondries,
les
elements
du
reticulum
endoplasmique et eventuellement les macrotubules sont repartis sans
ordre dans le cytoplasme. Les dictyosomes se situent au voisinage du
complexe centriolaire et ils emettent de nombreuses vesicules. Quelques
microtubules sont generalement associes au materiel pericentriolaire.
Des formations particulieres se constituent dans les spermatides jeunes

31
de certaines espeees. Ainsi s'organisent une structure intercentriolaire
chez Adinia xenica, des formations paracentriolaires faites de deux arnas
denses chez Fundulosoma
thierryi
et d'une radicule striee chez
A. splendopleure (Ekondo-Titi). La structure intercentriolaire est
constituee de disques empiles. Le disque median presente une fine
striation (PI. V, Fig. 13). Elle persiste dans le spermatozoi'de chez Adinia
xenica. Chez Fundulosoma thierryi (PI. V, Figs. 14 et 15) et A. splendo-
pleure (Ekondo-Titi), les formations paracentriolaires disparaissent
rapidement et nous ne les retrouvons pas dans les spermatides ågees.
La differencia tion des sperm a tides
Le noyau
La forme du noyau
Le noyau des spermatides des Cyprinodontidae ne presente pas en
general, une evolution de forme notable au cours de la spermiogenese. 11
demeure ovoi'de ou spherique (Figure 6A). Chez A. geryi cependant le
noyau s'allonge lateralement par rapport a l'axe du flagelle. n s'arrondit
dans les spermatides ågees et les spermatozoi'des presentent un noyau
spherique (Figure 6B).
Le noyau des spermatides qui evoluent est creuse dans sa region
posterieure d'une invagination ou fossette chez toutes les especes. Les
centrioles presentent une orientation l'un par rapport a l'autre qui est
generalement conservee dans le spermatozoIde. Dans le cas particulier
des deux especes, A. geryi et A. guignardi, nous avons remarque une
variation de cette orientation dans les spermatides chez le roerne animaI.
ns sont paralleles, obliques ou perpendiculaires. 'La disposition des
centrioles par rapport a la fossette nuc1eaire ainsi que leur orientation
l'un par rapport a l'autre et la forme definitive de la fossette seront
decrites dans le spermatozoIde.
Le noyau migre dans la region anterieure de la spermatide. Chez
A. riggenbachi (Sornakak), A. splendopleure (Ekondo-Titi) et Apl.
normani , des membranes empilees sont emprisonnees entre la
membrane plasmique et l'enveloppe nuc1eaire anterieure.
La chromatine
La chromatine inegalement repartie dans le noyau des jeunes
spermatides evolue rapidement et se presente des le debut de l'evolution
desspermatides sous deux aspects : la chromatine granulaire heterogene
et la chromatine granulaire uniformement repartie (Figure 7).

PLANCHE V
Fig. 13 : Le complexe centriolaire d'une jeune spermatide de Adinia
xenica. Une structure intercentriolaire faite de disques empiles s'est
organisee entre les 2 centrioles. Le disque median (fleche) comporte une
striation. CD, centriole distal ; ep, centriole proximal ; mt, microtubules
associes au materiel pericentriolaire. X 45 000.
Figs. 14 et 15 : Fonnations paracentriolaires constituees de 2 arnas denses
(fleches) dans les spermatides jeunes de Fundulosoma thierryi. Elles sont
reliees au materiel pericentriolaire. N, noyau il. chromatine heterogene.
Fig. 14, X 18 000 ; Fig. 15, X 22 000.
Figs. 16 et 17 : "Microtubules organizing center" dans les spermatides de
A. schmitti. Les microtubules divergent il. partir d'elements de 50 nm de
diametre. Les fleches indiquent le contact entre ces elements et les
microtubules. mt, microtubules. Fig. 16, X 7 000 ; Fig. 17, X 70 000.

32
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Figure 6.
Flagellogenese et evolution du noyau au cours de la spermiogenese des
Cyprinodontidae.
A. Modalite classique de formation du flagelle : eas de A. cameronense.
Le centriole distal est
relie il. la
membrane
plasmique dans la
spermatide
jeune (a). Il entraine
la membrane
plasmique dans sa
migration en direction du noyau.. L'åxoneme s'organise et le canal
cytoplasmique se constitue dans les spermatides moyennement ågees (b).
L'axe du flagelle (F) subit une rotation et se confond avec l'axe
anteroposterieur du noyau dans les spermatides ågees (c) et tres ågees
(d).
B. Modalite particuliere de flagellogenese: eas de A. geryi. Dans les
spermatides jeunes les centrioles sont libres (a). L'axoneme qui se
developpe n'entraine pas la membrane plasmique et il est nu dans le
cytoplasme. Des vesicules disposees autour de cet axoneme (b) fusionnent
et constituent le canal cytoplasmique (c et d). Le noyau s'al1onge
lateralement puis redevient spherique. ax, axoneme ; F, flagelle ; mt,
microtubule ; V, vesicule.

33
A: A. cameronense
B: A. ge ryi
a
b
c
d

Figure 7.
Aspects de la chromatine dans les spermatides jeunes (1), moyennement ågees (2 et 3), ågees (4-7), tres ågees (8-13)
et les spermatozoi"des (14-19) dans la famille des Cyprinodontidae.
Adinia xe nica
3 6 12 17
Apl. lamberti
3 7 13 18
A. geryi
Apl. normani
3 6 13 18
A. schmitti
Fundulus heteroclitus
3 7 13 19
A. 'guignardi
2 4 8 14
I
A. nigri{luvi
A. came ronense
Fundulosoma thierryi
A. volcanum
3 5 9
14
I
autres Epiplatys
Cynolebias wittei
A. bivittatum
lE. sexfasciatus
12 5 10 15
I A. herzogi
A. splendopleure (Tiko, Yato)
2 5
9 14
I
A. riggenbachi (Sornakak, Ndokama)
A. riggenbachi (Yabassi)
A. splendopleure (Ekondo-Titi)
2 5 11 16
I
Rivulus
Cyprinodon nevadensis

:c
/5\\
11 2
8\\ /9
10
1
r1
et -17
18
19
16
15
14

35
- La chromatine granulaire heterogene
C'est la forme de chromatine que l'on >trouve chez 'la plupart des
especes examinees (Figure 7, 2) : toutes les especes des genres Epiplatys et
Rivulus, 8 especes du genre Aphyosemion (A. bivittatum, A. geryi;
A. guignardi, A. herzogi, A. nigrifluvi,' A. riggenbachi, A. schmitti et
A. splendopleure), les espeees Cyprinodon nevadensis, Fundulosoma
thierryi et Nothobranchius steinforti. Cette ehromatine prend un aspeet
granulaire uniforme dans les spermatides intermediaires (moyennement
ågees et ågees) de A. bivittatum, A. herzogi, A. riggenbachi, A. splendo-
pleure, Cyprinodon nevadensis, E. sexfasciatus et des deux espeees
examinees du genre Rivulus. Chez toutes les autres espeees de ee groupe
elle demeure heterogene et de larges zones claires aux eleetrons sont
visibles dans le nucleoplasme. La chromatine se eondense progressive-
ment en une masse de plus en plus dense; des zones de nueIeoplasme
clair apparaissent ou persistent dans le noyau des spermatides tres
ågees. Le plus generalement le noyau dense presente des enclaves de
nueIeoplasme clair (Figure 7). Les spermatozordes ont une ehromatine
homogene ehez E. sexfasciatus. Dans le eas particulier de Cyprinodon
nevadensis et de trois populations, A. riggenbachi (Somakak et Ndokama)
et A. splendopleure (Ekondo-Titi) et de l'espeee Nothobranchius steinforti
une ealotte de nueIeoplasme clair se forme il. l'avant du noyau.
. La chromatine granulaire uniformement repartie
Elle est observee chez Adinia xenica, A. cameronense, A.
volcanum, Apl. lamberti, Apl. normani et Cynolebias wittei (Figure 7, 3).
Dans le eas de A. cameronense, A. volcanum et Cynolebias wittei, elle
evolue de la meme facon que chez les espeees qui possedent des
spermatides moyennement ågees il. ehromatine granulaire uniforme du
premier groupe. Les granules ehromatiniens peuvent grossir et se
transformer en baguettes dans les spermatides moyennement ågees ehez
Adinia xenica et Apl. normani. La formation de ces baguettes debute
toujours dans la region anterieure et se poursuit dans la region
posterieure du noyau. Ces granules grossissent considerablement chez
Apl. låmberti. lIs forment finalement, de meme que les baguettes
chromatiniennes, des grains fortement denses dans les spermatozordes.
Une ealotte de nueIeoplasme c1air est egalement observee il. la peripherie
du noyau des spermatides tres ågees et du spermatozorde de Adinia
xenzca.

36
~a tubuline
La tubuline polymerise de differentes fa~ons dans les spermatides
des Cyprinodontidae (Annexe 4).
Chez la plupart des especes examinees les quelques microtubules
observes dans les spermatides jeunes depolymerisent rapidement et nous
ne les retrouvons plus dans les spermatides ågees. Ce phenomene est
remarque dans tous les genr~s.
Dans certains eas, la tubuline polymerise intensement des le debut
de l'evolution des spermatides. il se forme ainsi de tres nombreux
microtubules dans le cytoplasme. Les macrotubules qui se sont constitues
en prophase I s'allongent. Les cellules qui subissent une spermiogenese
normale contiennent des microtubules nombreux chez trois especes du
genre Aphyosemion (A. geryi, A. guignardi, et A. nigrifluvi) et chez
E. bifasciatus.
La spermiogenese est caracterisee chez A. schmitti, Apl. normani
et E. fasciolatus par un taux eleve de spermatides degenerescentes.
Celles-ci possedent un cytoplasme volumineux qui renferme de tres
nombreux microtubules alors que les cellules saines qui evoluent
normalement en sont depourvues. Dans le eas particulier de A. schmitti,
la formation des microtubules n'est pas induite au niveau des centrioles
comme c'est le eas chez les autres espeees. Les microtubules des
spermatides de A. schmitti divergent a partir d'un ensemble d'e1ements
denses de 50 nm de diametre. Ces elements sont situes dans une zone qui
differe de la region centriolaire, laquelle semble ,depourvue de
microtubules (PI. V, Figs. 16 et 17).
Les microtubules presentent des particularites diverses chez les
Cyprinodontidae (Annexe 4). Chez A. geryi, des microtubules de diametre
plus petit, de l'ordre de 15 nm, sont observes a cate des microtubules
c1assiques. Des microtubules relies par des ponts ou ornementes de
crochets ayant l'aspect de tubules incomplets sont notes dans des
spermatides qui ont une evolution normale (A. geryi) et dans celles qui
degenerent (A. schmitti, Apl. normani et E. fasciolatus).
Dans les spermatides des especes A. volcanum, Apl. lamberti et
chez les populations A.
riggenbachi (Yabassi) et A.
splendopleure
(Ekondo-Titi, Mbonge, Tiko et Yato), la tubuline apparait sous la forme de
macrotubules. Certains macrotubules presentent un axe central. Dans le
eas de A. volcanum, cet axe s'epaissit et emplit les tubules qui le
contiennent.

La ·flagel1ogenese
La formation du flagelle procede par elongation des tubules A et B
du centriole distal et constitution des tubules centraux. Au debut de sa
formation, l'axe flagellaire est oblique ou perpendiculaire ål'axe
anteroposterieur du noyau. Ces deux axes vont se confondre par la suite
par rotation du noyau ou du diplosome dans le cytoplasme des
spermatides chez toutes les especes que nous' avons examinees å
l'exception de Cyprinodon nevadensis. Chez cette espece, un angle de 40 å
45° persiste entre ces deux axes (voir spermatozofde). Au cours de la
spermiogenese, le flagelle de la spermatide va se trouver loge dans un
canal creuse dans son cytoplasme. C'est le canal cytoplasmique. TI se met
en place selon deux modalites (Figure 6).
Dans le premier cas, le centriole distal est associe å la membrane
plasmique et le flagelle pousse directement å l'exterieur de la spermatide.
Le diplosome migre dans le cytoplasme en direction du noyau et entraine
la membrane plasmique, ce qui constitue le canal cytoplasmique. Le
flagelle de toutes les especes observees s'organise de cette facon
(Figure 6A) a l'exception de A. geryi.
Le flagelle des spermatides de ce poisson se forme suivant la
deuxieme modalite. Le diplosome est libre dans le cytoplasme. Le
centriole distal organise l'axoneme dans le cytoplasme de la spermatide.
Des vesicules se disposent ensuite autour de l'axoneme, fusionnent et
constituent le canal cytoplasmique (Figure 6B).
L' elimination du cytoplasme excedentaire
Le cytoplasme des spermatides des Cyprinodontidae contient des
vesicules. Les spermatides du genre Aphyosemion que nous avons
etudiees presentent un aspect spongieux en raison de l'abondance de ces
vesicules. Ces dernieres sont peu nombreuses chez Adinia xenica et dans
le genre Epiplatys.
Ces vesicules ont une origine diverse. Elles proviennent du
reticululD: endoplasmique, de.l'appareil de Golgi et de la pinocytose. Les
vesicules issues de ces trois sources sont rencontrees chez la plupart des
·especes mais la part de chacune d'elles varie en fonction de l'espece. Elles
evoluent pendant la spermiogenese et interviennent dans l'elimination du
cytoplasme excedentaire å la fin de celle-ci.
Dans le cas particulier de cinq especes (A. cameronense, A.
herzogi, Cyprinodon nevadensis, Fundulosoma thierryi et Nothobran-
chius stein{ortiJ quelques vesicules sont conservees et nous les observons
dans la piece intermediaire du spermatozoIde.

38
Nous avons mis en evidence trois modalites de rejet du cytoplasme
excedentaire.
Les vesicules peuvent fusionner de facon orientee et se rassembler
dans une goutte cytoplasmique qui se detache de la spermatide ågee en
organisant un corps residuel forme
de citerne s membranaires
concentriques. Ce mecanisme est observe chez A.
riggenbachi et
A. splendopleure (Annexe 3).
Chez Adinia xenica, A. nigrifluvi, A. schmitti et E. bifasciatus, des
vesicules fusionnent en realisant un sillon anteroposterieur qui elimine
en un bloc le cytoplasme excedentaire (Figure B).
Dans le troisieme mecanisme, les vesicules fusionnent et liberent
des fragments de cytoplasme. Cette modalite est tres repandue chez les
Cyprinodontidae.
Dans tous les cas, les vesicules fusionnent avec le canal
cytoplasmique qui s'est edifie dans la spermatide. Cette fusion se fait
selon deux modalites. Lorsque la confluence des vesicules aboutit a la
base du canal cytoplasmique, le spermatozorde libere sera depourvu de
canal cytoplasmique (Figures Bc et e). Si les vesicules confluent avec le
canal cytoplasmique a une certaine distance du centriole distal, le
spermatozorde possedera une piece intermediaire avec un canal
cytoplasmique (Figures Bd et {).
Discussion
Le noyau
Chez les
poissons
teleosteens
le
noyau
peut subir
des
transformations de forme notables qui se traduisent par un allongement
important comme cela apparait en particulier chez les Poeciliidae
(JAMIESON, 1991 ; MATTEl, 1991). Des transformations de forme de cette
ampleur ne sont pas observees chez les Cyprinodontidae. Le noyau
demeure ovorde ou spherique dans les spermatides et les spermatozordes.
Dans le cas particulier de A. geryi, le noyau spherique des spermatides
rondes
s'allonge
d'abord
lateralement
dans
les
spermatides
moyennement ågees puis retrouve une forme spherique dans le
spermatozorde. Le noyau des spermatides de Fundulus heteroclitus n'est
pas spherique. La region posterieure est aplatie (YASUZUMI, 1971, Figs. 10
et 11). L~ fossette nuc1eaire creusee dans cette region est superficielle.
Ceci resulte probablement du fait que le flagelle est demeure oblique par
rapport a l'axe anteroposterieur du noyau lors de sa migration dans le
cytoplasme. Ainsi le noyau est lateral par rapport a l'axe du flagelle
(YASUZUMI, 1971, Fig. 12). Sa region posterieure s'etend le long de la base

39
a
b
c
d
e
f

Figure 8.
MEkanisme d'elimination du cytoplasme excedentaire par sillon de rejet.
Dans la spermatide moyennement ågee, des vesicules se disposent
autour du noyau (a). Ces vesicules vont ensuite fusionner. Cette fusion
debute dans la region anterieure de la spermatide ågee (b). Le sillon de
rejet fusionne avec le canal cytoplasmique a des niveaux variables (c et d).
Il en resultera un spermatozoYde depourvu (e) ou pourvu (f) de canal
cytoplasmique.

40
de celui-ci. Son extremite anterieure correspondant il l'emplacement de
la fossette apparait sous la forme d'un crochet autour du diplosorne.
Dans le monde animal, la chromatine nuc1eaire des spermatides
subit une condensation qui conduit il une chromatine generalement
compacte dans les spermatozo'ides. Notre etude montre qu'il en est
egalement ainsi chez les Cyprinodontidae. Il existe deux types de
chromatine granulaire au debut de la spermiogenese. Chaque type
presente plusieurs formes d'evolution. La chromatine peut se condenser
en une masse compacte (E. sexfasciatus). Elle peut donner dans les
spermatides des baguettes et des grains denses. Chez Fundulus
heteroclitus les grains sont une forme immature de chromatine
puisqu'ils evoluent finalement en une masse uniformement dense dans
le spermatozoIde. Chez Adinia xenica, Apl. lamberti et Apl. normani les
grains constituent la forme definitive de chromatine
dans le
spermatozoIde.
Des aspects differents de la chromatine dans la spermatide jeune
peuvent avoir une evolution convergente. La chromatine granulaire
heterogene observee chez A. geryi et celle homogene de A. cameronense
aboutissent il un meme aspect de la chromatine dans le noyau des
spermatozoIdes.
La transformation de la chromatine dans les cellules sexuelles
måles est liee il la substitution des histones par les protamines (ZIRKIN,
1975 ; GRIER, 1981 ; BILLARD, 1983a). MUNOZ-GUERRA et al. (1982)
montrent que le noyau des spermatozoIdes de Carassius auratus contient
des histones comme proteines basiques et que celles-ci ne presentent pas
de difference significative avec les histones standards. KENNEDY &
DAVIES (1980) indiquent chez Pseudopleuronectes americanus que des
histones et une molecule basique de haut poids moleculaire coexistent
dans le noyau des spermatozoIdes. Des protamines ne sont pas detectees.
Il existe des proteines basiques diverses et en quantite variable. La
substitution ou non des histones par les protamines d'une part et la
diversite des proteines basiques dans les spermatozoIdes pourraient etre il
l'origine . des variations de structure de la chromatine dans les
spermatides des Cyprinodontidae. Cette diversite diminue dans les
spermatides tres ågees au moment de la condensation de la chromatine
laquelle resulterait de la dephosphorylation des protamines il ce stade
comme le postule GRIER (1981).
•

41
La tubuline
Nos observations mettent en evidence la presence de microtubules
et de macrotubules dans les spermatides des Cyprinodontidae.
Les microtubules presents dans les spermatides ne realisent pas
une manchette comme c'est le cas de nombreux groupes animaux
invertebres et vertebres (FAWCETI' et al., 1971). Leur rale est enigmatique.
Les microtubules s'organisent a partir de la region centriolaire qui
correspond au centre organisateur des microtubules (MTOC). Nous avons
pu mettre ceci en evidence dans de nombreuses especes : A. ge ryi,
A. guignardi, A. nigri{luvi, Apl. normani, E. bifasciatus et E. fasciolatus.
A. schmitti presente un mode different de formation des
microtubules dans les spermatides degenerescentes. Des elements denses
sans aucun rapport 'avec les centrioles constituent le centre organisateur
des microtubules. Les MTOC qui ont eM jusqu'a present decrits sont
essentiellement formes des centrosomes des cellules en interphase ou des
paIes du fuseau de division associes a du materiel amorphe dense, des
corpuscules basaux (BRINKLEY, 1985) ou de groupements disperses de
fines particules (PETERSON & BERNS, 1980). BRINKLEY (1985) remarque
que la structure la plus impliquee dans l'induction des microtubules est
le complexe centriolaire.
La proliferation des microtubules n'intervient que dans certaines
especes. Elle est dans certains cas liee a une spermiogenese anormale
(Annexe 4).
Les macrotubules sont presents dans deux genres, Aphyosemion et
Aplocheilichthys. A. volcanum se distingue aisement des especes du
meme genre qui comportent des macrotubules du fait que chez ce poisson
certains macrotubules sont plelns. A. splendopleure (Meme) ne comporte
pas de macrotubules dans les spermatides alors que celles de toutes les
autres populations de l'espece en presentent. Nous avons note (Annexe 1) ,
que la formation desmacrotubules est induite par les paIes du fuseau de
division. Cependant les macrotubules sont dejS. visibles dans les
spermatocytes en prophase I de meiose. C'est bien le complexe
centriolaire qui est le centre organisateur des macrotubules (MacroTOC)
et non les paIes du fuseau de division.
Chez les poissons teleosteens, des microtubules ont ete decrits dans
les jeunes spermatides. lIs ont ete consideres comme un embryon de
manchette qui avorte rapidement chez Upeneus (BOISSON et al., 1969),
Lepadogaster (MATTEI & MATTEl, 1978a) et Ophidion (Annexe 5).
Ictalurus presente dans les spermatides et spermatozordes une
concentration importante de microtubules au niveau de la piece
intermediaire (YASUZUMI, 1971 ; POIRIER & NICHOLSON, 1982). TIs ne
constituent pas non plus de manchette.

42
La flagellogenese
La formation du canal cytoplasmique par entralnement de la
membrane plasmique lorsque le centriole distal migre est tres largement
repandue dans le monde animal et en particulier chez les poissons
te!eosteens (MATIEI & MATIEI, 1976).
Chez Oryzias latipes (SAKAI, 1976) et A. geryi des vesicules se
disposent autour de I'axoneme nu dans le cytoplasme et forment en
fusionnant le canal cytoplasmique. Selon SAKAI (1976) ces vesicules sont
d'origine golgienne. Chez A. geryi nous n'avons pas pu determiner la
provenance des vesicules qui forment le canal cytoplasmique du fait que
les spermatides renferment des vesicules d'origines differentes. La
formation du canal cytoplasmique a partir de vesicules fusionnees est un
phenomlme exceptionnel. 11 n'a ete mis par ailIeurs en evidence dans un
gamete animal que chez un amphibien (PISANO & ADLER, 1968) et chez
des mammiferes (RHODIN, 1963 ; SAPSFORD et al., 1967).
L' elimination du cytoplasme excedentaire
A la fin de la spermiogenese, les spermatides qui se transforment
en spermatozoi'des eliminent une partie de leur cytoplasme. TI existe
plusieurs modalites d'elimination de ce cytoplasme excedentaire. Les
cellules de Sertoli peuvent intervenir (FAWCETT & PHILLIPS, 1969 ;
FOUQUET, 1974 ; ARSENAULT et al., 1980) ainsi que le reticulum
endoplasmique ou I'appareil de Golgi des spermatides (BACCETTI, 1975 ;
JESPERSEN & HARTWICK, 1973 ; SPRANDO & RUSSELL, 1988). Chez les
Cyprinodontidae, nous avons mis en evidence trois modalites de rejet du
cytoplasme excedentaire qui resultent de la fusion de vesicules cytoplas-
miques d'origines diverses. Il s'agit premierement, de la transformation
du cytoplasme et de l' elimination de lamelles concentriques chez
A. riggenbachi et A. splendopleure (Annexe 3). Dans le cas de Adinia
xenica, A. nigrifluvi, A. schmitti et E. bifasciatus, selon la d~uxieme
modalite une citerne intracytoplasmique est EJ. I'origine du rejet en bloc du
cytoplasme excedentaire. Ce processus a ete observe chez des invertebres
(JUBERTI:IIE & MANIER, 1978). Nous le signaIons pour la premiere fois
chez des poissons teIeosteens. Dans une troisieme modalite, le cytoplasme
est libere par fragments. C'est ce que nous avons observe chez toutes les
autres especes examinees y compris Oryzias latipes (GRIER, 1976) et
Fundulus heteroclitus (SELMAN & WALLACE, 1986). Cette derniere
modalite est de regle chez de nombreux te!eosteens (MATTEI et al., 1978 ;
GRIER et al., 1980 ; BACCETI'I et al., 1984).
Le mode de confluence des vesicules avec le canal cytoplasmique
introduit
une
variation
supplementaire
avec
deux
types
de

43
spermatozoIdes possibles pour chaque modalites : les spermatozoIdes avec
ou sans canal cytoplasmique (voir le spermatozoIde).
CONCLUSION
L'etude de la spermatogenese des Cyprinodontidae montre de
nombreuses variations. Les spermatogonies ont un mode de division
particulier et elles peuvent posseder un flagelle. Ces variations portent
egalement sur l'aspect de la chromatine, les modalites de formation du
canal cytoplasmique et d'elimination du cytoplasme excedentaire, les
centres organisateurs de tubules ainsi que la presence de microtubules et
de macrotubules.
Un mode de formation singulier du canal cytoplasmique, unique
chez les poissons a ete trouve chez Oryzias latipes et une seule espece
d'Aphyosemion, A. geryi. L'evolution de la chromatine en grains est
commune il Fundulus
heteroclitus,
Adinia xenica
et au genre
Aplocheilichthys.
LE SPERMA TOZOIDE
OBSERVATIONS
Le spermatozoIde des Cyprinodontidae examines comporte une tete
sans acrosome, une courte piece intermediaire et un flagelle. Ce
spermatozoIde est mobile dans une goutte d'eau entre lame et lamelle.
La tete
La tete est ovolde ou spherique. Le noyau renferme une chromatine
forte ment condensee et il est creuse dans sa region posterieure d'une
cavite ou fossette nucleaire. De nombreuses variations de la structure de
la tete sont observees chez les Cyprinodontidae. Elles portent sur la
largeur de la tete, l'aspect de la chromatine spermatique, la forme et la
profondeur de la fossette nucleaire (Tableau VIII) ainsi que sur
l'existence de structures disposees il l'avant du noyau.
La largeur de la tete
La largeur de la tete
du
spermatozoIde varie
chez les
Cyprinodontidae de 1,2 il 2,3 11m (Tableau VIII). Cette variation est
observee dans tous les genres et en particulier chez Epiplatys et
Aphyosemion ou de nombreuses especes ont ete observees (Figure 9). La
tete du spermatozoIde est large d'environ 1,5 11m chez E. chaperi, 1,7 11m

44
Espeee et Population
Largeur
fossette nuc1eaire
chromatine
chromatine
moyenne (~m)
compacte
en grains
Minia xenica
2,1
simple et profonde
-
+
A biuittatum
2
simple et peu
+
-
profonde
..
A. cameronense
2,2
\\
+
-
..
A gardneri
2,3
+
-
..
A geryi
2
+
-
..
A guignardi
1,5
+
-
..
A lu!rzogi
2,2
+
-
..
A
nigrifluui
1,2
+
-
..
A riggenbachi
1,8
+
-
(Ndokama)
..
A riggenbachi (Somakak)
2,2
+
-
..
A riggenbachi <Yabassi)
1,6
+
-
..
A .chmitti
2
+
.
..
A splendopleure (Ekondo-
1,8
+
-
Ti ti)
..
A splendopleure (M~m~)
2,3
+
-
..
A .plendopleure (Tiko)
2,3
+
-
..
A splendopleure (Yato)
2
+
-
..
A uolcanum
2,2
+
-
Apl. lamberti
2
double et peu
-
+
profonde
..
ApL normani
2,2
-
+
Aplocheilu. lineatus
2,3
simple et peu
+
-
profonde
..
Cynolebia. wittei
2
+
-
Cyprinodon nevadensi.
2,3
double et profonde
+
-
E. an.orgei
2
simple et peu
+
-
profonde
..
E. bifasciatus
l, 7
+
-
..
E. chaperi
1,5
+
-
..
E. fasciolatus
l, 7
+
-
..
E.•ufa.ciatus
1,9
+
.
..
E. •pilargyreius
1,6
+
-
..
Fundulosoma thierryi
1,9
+
-
Fundulus heteroclitus
1,3
simple et laterale
+
-
Nothobranchius steinforti
2
simple et peu
+
-
profonde
Oryzias latipes
1,4
simple et profonde
+
-
Riuulus xiphidius
1,8
simple et peu
+
-
profonde
Tableau VIII: Caracteristiques ultrastructurales du noyau sper-
matique chez les Cyprinodontidae : largeur du noyau, aspect de la fossette
nuc1eaire et de la chromatine.

Figure 9.
Les differentes formes de spermatozoIdes observees chez les Cyprinodontidae.
1 :
Adinia xenica
2 :
Aphyosemion
a, A. cameronense
b, A. riggenbachi (Ndokama)
c, A. geryi etA. herzogi
d, A. riggenbachi (Somakak), A. splendopleure (Ekondo-Titi)
e, A. schmitti
f, A. guignardi, A. nigrifiuvi, A. volcanum, A. splendopleure (Meme,
Tiko) etA. riggenbachi (Yabassi)
3 :
Aplocheilichthys
a, Apl. lamberti
b, Apl. normani
4 :
Aplocheilus lineatus
5 :
Cynolebias wittei
6 :
Cyprinodon nevadensis
7 :
Epiplatys
a, E. bifasciatus
b, E. chaperi
c, E. spilargyreius
d, E. sexfasciatus
8:
Fundulosoma thierryi
9 :
Fundulus heteroclitus
10 :
Nothobranchius steinforti
11:
Oryzias latipes
12 :
Rivulus xiphidius

45
I
II
I
l
\\ ~ II
,~
a
Cl
@@J II~~
f
d
2
III b
a
4
c
7
a
b
d
9
12
11
G
10

46
chez E. bi{asciatus et E. {asciolatus, 1,9 JlIIl chez E. sex{asciatus et 2 Jlm
chez E. ansorgei. Dans ce genre la difference maximale interspecifique de
la largeur de la tete est de 0,5 Jlm. Le genre Aphyosemion montre une
plus grande amplitude de variation entre especes : A. nigrifluvi (1,2 JlIIl)
et A. splendopleure (Tiko) (2,3 1JlIl).
Les structures disposees å l' avant du noyau
A. riggenbachi, A. splendopleure et Apl. normani sont les seules
especes qui presentent des structures disposees å l'avant du noyau du
spermatozoide (Annexe 10). Ce sont des empilements de membranes
compris entre la membrane plasmique et l'enveloppe nuc1eaire
(Figure 9). Ces membranes recouvrent presque entierement toute la
surfaee du noyau å l'exception de la region centriolaire. Nous avons
etudie differentes populations de chacune des especes A. riggenbachi et
A. splendopleure, ces membranes ne sont presentes que dans deux
populations: A. riggenbachi (Somakak) et A. splendopleure (Ekondo-Titi).
L'empilement membranaire est moins important dans cette derniere
population.
La fossette nuc1eaire
Elle se presente sous la forme d'une encoche simple et peu profonde
chez toutes les especes des genres Aphyosemion, Epiplatys et Rivulus et
chez les especes Aplocheilus lineatus, Cynolebias wittei, Fundulosoma
thierryi et Nothobranchius stein{orti (Tableau VIII). Dans ce eas, le
centriole proximal se situe juste å l'entree de cette fossette. Chez
A. riggenbachi (Somakak) des microtubules s'etendent du centriole
proximal å l'enveloppe nucIeaire. La fossette nuc1eaire est egalement
simple mais plus profonde chez Adinia xenica et elle loge le centriole
proximal. Une fossette nucIeaire composee de deux lobes, l'un se situant
dans l'axe anteroposterieur du spermatozoide et l'autre lateral est
observee chez Apl. normani, Apl. lamberti et Cyprinodon nevadensis
(Tableau VII!). Chez cette derniere espece la fossette apparait plus
profonde et renferme le centriole proximal et divers structures comme un
faisceau de microfilaments et des vesicules (Figure 9). Les centrioles sont
tous les deux loges dans la fossette chez les especes du genre
Aplocheil.ichthys.

47
La chromatine
La chromatine se condense soit en globules denses soit en une
masse dense (Tableau VIII).
La chromatine en globules denses est rencontree dans le noyau de
trois especes : Adinia xenica, Apl. lamberti et Apl. normani. Chez Adinia
xenica une calotte superficielle de nucleoplasme c1air aux electrons
s'etend sur les 3/4 de la surface du noyau å l'exception de la region
centriolaire (Figures 7 et 9). Cette calotte est epaisse d'environ 300 run et
elle renferme quelques grains denses au voisinage de l'axe antero-
posterieur du gamete.
La chromatine se condense en une masse compacte dense
uniforme chez E. sexfasciatus ou avec des enc1aves c1aires aux electrons
chez toutes les autres especes. Les enc1aves sont particulierement
nombreuses chez Cynolebias wittei (Figure 9). Le plus souvent, la
chromatine epouse intimement les contours de l'enveloppe nucleaire.
Chez A . .riggenbachi, A. splendopleure, Cyprinodon neuadensis et
Nothobranchius steinforti une calotte superficielle semblable il celle
decrite chez Adinia xenica est egalement notee. Dans le cas particulier de
Cyprinodon neuadensis la calotte de nuc1eoplasme c1air atteint la fossette
nucleaire.
La piece intermediaire
Chez les Cyprinodontidae, il existe deux types de piece interme-
diaire suivant qu'il y ait ou non un canal cytoplasmique (Tableau IX). La
piece intermediaire est reliee å la tete du spermatozoide au niveau de la
base du noyau qui peut presenter une constriction appelee cou.
La piece in term ediaire sans canal cytoplasmique
Une piece intermediaire de ce type est observee chez plus de la
moitie des poissons examines (Figure 9 et Tableau IX). Le flagelle est libre
sur toute ·sa longueur et la piece intermediaire est comprise entre la base
du flagelle et l'enveloppe nuc1eaire. Sa longueur varie entre 0,5 et 0,9 Jlm
(Tableau IX) et elle montre sur des coupes transversales une dizaine de
mitochondries spheriques et de petite taille. Celles-ci sont generalement
disposees en une rangee, elles ne presentent pas de modifications
significatives par rapport å celles qui sont observees dans les
spermatides. Ce type de piece intermediaire presente un cou peu
prononce qui est meme absent chez Aplocheilus lineatus et Riuulus
xiphidius..

48
Espece et Population
Longueur de la
Canal
Vesicules
piece inter-
cytoplasmique
mediaire (Ilm)
Adinia xenica
3,5
+
-
A. cameronense (Asseng)
1,4
+
+
A. cameronense (Eseka)
1,5
+
+
A. gardneri
0,7
,
+
-
A. geryi
1,6
+
-
A. guignardi
0,7
-
-
A. herzogi
1,3
+
+
A. nigrifluvi
0,8
-
-
A. riggenbachi (Ndokama)
0,6
.
-
A. riggenbachi (Sornakak)
0,8
-
-
A. riggenbachi (Yabassi)
0,6
-
-
A. schmitti
1,1
+
-
A. splendopleure
0,6
-
-
A. volcanum
0,5
-
-
Apl. lamberti
1,2
+
-
Apl. normani
1,0
+
-
Aplocheilus lineatus
0,5
-
-
Cynolebias wittei
0,5
-
-
Cyprinodon nevadensis
1,2
+
+
E. ansorgei
0,6
-
-
E. bifasciatus
0,6
-
-
E. chaperi
0,9
-
-
E. fasciolatus
0,5
-
-
E. sexfasciatus
0,5
-
-
E. spilargyreius
0,5
-
-
Fundulosoma thierryi
1,1
+
+
Fundulus heteroclitus
0,5
+
-
Nothobranchius steinforti
1,0
+
+
Oryzias latipes
2,3
+
-
Rivulus xiphidius
0,6
-
-
Tableau IX : Caracteristiques ultrastructurales de la plece inter-
mediaire' des Cyprinodontidae : longueur presence ou absence de canal
t
cytoplasmique et de vesicules.

Figure 10.
Coupes longitudinales et transversales de la plece intermediaire des
spermatozofdes de 4 especes de Cyprinodontidae. V, vesicule, cc, canal
cytoplasmique.
1:
Chez E. spilargyreius, les mitochondries sont disposees en une
rangee autour des centrioles. Il n'existe pas de canal cytoplasmique.
2:
Chez Adinia xenica, un canal cytoplasmique est present, les
mitochondries se disposent en plusieurs rangees.
3:
La piece intermediaire renferme de nombreuses mitochondries et
des vesicules chez A. cameronense.
4:
Les vesicules fusionnent avec le canal cytoplasmique chez
Fundulosoma thierryi.

49
1
2
4

50
La piece intermediaire avec canal cytoplasmique
Les spermatozordes qui possedent un canal cytoplasmique
presentent un cou bien net. La piece intermediaire a une longueur qui
varie suivant les especes de 1 a 3,5 Jlm en fonction du developpement de la
portion de cytoplasme qui s'etend autour du cana! cytoplasmique (Figure
9 et Tableau IX). Elle renferme un nombre variable de mitochondries.
Generalement les II1itochondries sont tres nombreuses, nous en
avons compte jusqu'a 13 dans des coupes longitudinales de sperma-
tozoi"des de Adinia xenica et plus de 20 dans celles de A. cameronense et
Nothobranchius steinforti. Elles sont le plus souvent disposees en
plusieurs rangees. Dans le cas particulier de Nothobranchius steinforti
les mitochondries sont reparties en deux ensembles: certaines sont tres
fortement agglutinees sans toutefois fusionner autour de la region
centriolaire. Les autres mitochondries, eloignees des centrioles, sont plus
espacees et des vesicules se disposent entre elles.
Dans certaines especes les mitochondries sont moins nombreuses.
Nous en avons denombre de 4 a 6 dans le genre Aplocheilichthys. Elles
sont volumineuses chez Apl. normani et le sont encore plus chez
Apl. lamberti. Dans ce dernier genre, nous avons de plus observe une
modification des mitochondries dans le spermatozorde. La densite de la
matrice a diminue au niveau de tout l'organite chez Apl. lamberti et
uniquement dans la region centrale chez Apl. normani (Figure 9).
La piece intermediaire renferme egalement diverses structures
comme quelques microtubules disposes sans ordre chez Adinia xenica et
un nombre variable de vesicules (Tableau IX). Ces vesicules sont en
communication avec le canal cytoplasmique chez A. cameronense et
Fundulosoma thierryi (Figure 10).
Le complexe centriolaire et le flagelle
Le complexe cen triolaire
Les centrioles ont une disposition variable l'un par rapport a l'autre
(Figure 11). Les centrioles sont generalement paralleles et de maniere
variable decaIes l'un par rapport a l'autre. lIs sont obliques chez
Apl. lamberti, Apl. normani .et orthogonaux chez E. chaperi et Adinia
xenica. Les centrioles observes dans les spermatozordes de A. geryi et
A. guignardi sont paralleles l'un par rapport a l'autre. Chez Adinia
xenica, le centriole proximal montre sur certaines coupes transversales
des doublets associes aux triplets. Certains tubules sont emplis de
substances denses. La formation intercentriolaire persiste sans
modification dans le spermatozorde (Figures 9 et 11).

51
--
-
~mt
~fi
•
1
2
3
4
5
IImn
I I
I I
I I
I l
I I
• g
6
7
8
9
10
Figure 11.
Complexe centriolaire des
spermatozoIdes des
Cyprinodontidae.
fi, formation
intercentriolaire; g, granule dense ; mt, microtubules ;
rs, radicule striee.
1 : E. chaperi et Fundulus heteroclitus
2 : Adinia xenica
3: Oryzias latipes
4 : Apl. lamberti
5 : Apl. normani
6 : A. geryi, A. guignardi et E. sexfasciatus
7 : A. schmitti, A. splendopleure, Aplocheilus lineatus, Cynolebias wittei,
E. ansorgei et Nothobranchius steinforti
8 : A. gardneri
9 : A. riggenbachi (Somakak)
10 : A. cameronense, A. nigrifluvi, A. riggenbachi (Ndokama, Yabassi),
A. volcanum, Cyprinodon nevadensis, E. bifasciatus, E. spilargyreius
et Fundulosoma thierryi.

52
Chez A. riggenbachi (Somakak), le centriole proximal comporte å
l'interieur de son extremite contigue å l'enveloppe nuc1eaire un granule
dense et ses triplets se prolongent par des tubules qui s'engagent dans la
fossette nuc1eaire (Figure 11).
Le flagelle
TI comporte l'axoneme qui s'est developpe dans uD. manchon de
cytoplasme qu'entoure la membrane flagelIaire. Dans le cas particulier
de A. cameronense (Eseka), le manchon de cytoplasme renferme de
petites vesicules. L'axoneme est du type 9 + 2. Chez A. riggenbachi ou
nous avons pu observer l'extremite distale du flagene, l'axoneme se
termine dans une poche contenant une substance dense aux electrons. Le
flagelle spermatique des Cyprinodontidae presente de nombreuses
variations de structure que 1'on note au niveau de la membrane
flagellaire et de l'axoneme. Ces variations sont relatives aux extensions
laterales ou ailettes de la membrane flagellaire et aux differenciations
intratubulaires (D.I.T.) de l'axoneme (Annexe 2).
Les ailettes flagelIaires
Des comptages realises sur des coupes transversales de flagelles
spermatiques montrent que le nombre d'ailettes est variable.
Le nombre d'ailettes varie de O å 3. Dans certaines rares especes un
seul type flagellaire est represente. Ainsi chez A. nigrifluvi e t
Fundulosoma thierryi taus les flagelles possedent 1 seule ailette. Le plus
generalement plusieurs types flagelIaires sont presents et un type
domine. Ce sera le flagelle alailette (A. geryi et A. guignardi), å 2
ailettes (Aplocheilichthys) ou 3 ailettes (E. (asciolatus) (Tableau X).
Dans le cas particulier de Adinia xenica, la membrane flagellaire
apparait toujours dilatee autour de l'axoneme et sa structure est
irreguliere. Nous n'avons pas pu realiser de comptage chez cette espece.
L'axoneme
Les tubules A des doublets portent un seul bras externe å
l'exception de ceux de A. guignardi, Aplocheilus lineatus et E. spilar-
gyreius qui en sont totalement depourvus.
L'aspect des D.I.T. et leur localisation dans les differents tubules de
l'axoneme sont tres variables (Annexe 2). Les D.I.T. se presentent sous la
forme d'un granule emplissant plus ou moins completement le tubule ou
d'un axe dense ou encore d'une c1oison qui traverse le tubule. Nous avons
schematise
les
differents
types
d'axoneme
observes
chez les

53
Espece et Population
Oailette
1 ailette
2 ailettes
3 ailettes
Adinia xenica
+
+
+
O
A. cameronense (As seng)
6
150
160
O
A. cameronense (Eseka)
O
10
184
O
A. gardneri
non signale
+
+
non signaIe
A. geryi
O
152
12
O
A. guignardi
O
392
2
O
A. herzogi
O
3
373
O
A. nigrifluvi
O
182
O
O
A. riggenbachi (Ndokama)
7
66
273
O
A. riggenbachi (Sornakak)
6
29
253
O
A. riggenb"achi (Yabassi)
12
215
443
O
A. schmitti
19
231
6
O
A. splendopleure (Ekondo-Titi)
6
99
47
O
A. splendopleure (Meme)
O
15
112
O
A. splendopleure (Tiko)
10
112
111
O
A splendopleure (Yato)
4
93
127
O
A. volcanum
O
21
125
O
Apl. lamberti
3
3
138
O
Apl. normani
2
5
404
O
Aplocheilus lineatus
271
60
385
O
Cynolebias wittei
26
137
291
O
Cyprinodon nevadensis
O
O
370
17
E. ansorgei
44
149
5
O
E. bifasciatus
22
8
619
4
E. chaperi
27
33
784
11
E. fasciolatus
16
3
210
267
E.
sexfasciatus
25
25
125
O
E. spilargyreius
3
10
143
O
Fundulosoma thierryi
O
164
O
O
Fundulus heteroclitus
non signale
non signaIe
+
non signaIe
Nothobranchius steinforti
16
282
186
O
Oryzias latipes
+
non signale
+
non signale
Rivulus guyane
O
11
130
O
Rivulus xiphidius
20
23
265
O
Tableau X : Repartition du nombre d'ailettes trouvees au niveau des
flagenes spermatiques au cours de comptages realises sur des coupes
transversales de flagenes de spermatozoIdes. + signifie que des flagenes de
ce type sont presents mais que des comptages n'ont pas ete faits.

54
Cyprinodontidae en fonction du contenu de ces tubnles (Tableau XI). TI
apparait 7 cas differents :
- L' axoneme ne comporte pas de D.I. T.
C'est le cas de toutes les especes du genre Epiplatys, de nombreux
Aphyosemion, de Aplocheilus lineatus et de Cyprinodon nevadensis.
- Tous les tubules A portent des D.I.T. mais les tubules B
et centraux n' en presentent pas
Ceci est observe chez A. riggenbachi, A. splendopleure (Ekondo-
Titi, Meme et Yato), Cynolebias wittei et Fundulosoma thierryi. En outre,
chez A. riggenbachi les tubules A des doublets 1, 5 et 6 son pleins.
- Une D.I. T. existe dans tous les tubules de l' axoneme
Rivulus guyane est la seule espece OU nous avons observe un
axoneme de ce type.
- Beuls les tu bules B ne porten t pas de D. I. T.
Des axonemes de ce type sont trouves chez Adinia xenica et Rivulus
guyane.
- Une D.I. T. est portee sur tous les tubules A et sur un
seul tubule central
Ce cas est observe chez Adinia xenica et Rivulus guyane.
- Les D.I.T. ne sont presentes que sur quelques tubules A.
Les doublets concernes peuvent etre toujours les memes et dans ce
cas il s'agit generalement des doublets numeros 1, 5, et 6 selon la
numerotation de Mzelius (1959) comme chez Fundulus heteroclitus et
Rivulus xiphidius. Ces doublets difThrent d'un axoneme å un autre chez
notamment Apl. lamberti et Rivulus guyane.
- Tous les tubules B et centraux contiennent une D.I.T.
mais les tubules A en sont depourvus
Ce cas est propre aNothobranchius steinforti.
DI SCUSSION
Une grande diversite de formes et de structures du spermatozorde
est observee dans toutes les parties du gamete chez les poissons
teIeosteens (BILLARD, 1970 ; MATTE I , 1970, 1991 ; JAMIESON, 1991).
Certains aspects de ces structures sont evolues (apomorphies) et d'autres
primitifs (pIesiomorphies).

55
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Population
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~J2P~ ' ......f
~~~~
ll-4t)..,f
'f>-40p:>Cl
Q;HJ/J
Aciinia "enica
+
+
A. cameronenBe
+
(Aøseng)
A. cameronenae
+
(Eseka)
A. geryi
\\
+
l
A. guignarcli *
+
A. Mnogi
+
A. riggenbachi
+
1, 5, 6
(Ndokama)
A. riggenbochi
+
1,5,6
(Somakak)
A. riggenbochi
+
1,5,6
(Yabassi)
A. Bchmitti
+
A. Bplenclopleure
+
(Ekondo-Titi)
A. Bplenclopleure
+
(M~m.s)
A, splendopleure
+
(Tiko)
:
A. Bplenclopleure
+
(Yato)
A. uoleønum
+
1,2; 1,2,6;
Apl. lamberti
2, 6, 7, 9 ;
1,2,4,5,8
Apl. normani
+
AplocMiluB
+
lineatus *
CynolebiaB wittei
+
Cyprinodon
+
neuadenBiB
E. Bpilargyreius *
+
Autres EpipiatYB
+
FunduloBoma
+
thierryi
FunduluB"
1,5,6
heterocJituB
NothobranchiuB
+
Bteinforti
OryziaB latipes
Riuulus guyane
+
+
+
+
Riuulus ""iphidius
1,5,6
Tableau XI : Caracteristiques ultrastructurales de l'axoneme du
flagelle spermatique des Cyprinodontidae et repartition des D.I.T. * absence
totale de bras.

56
La tete
La largeur de la tete
Une variation de la tete des spermatozoIdes des poissons
te!eosteens, de la forme spherique å la forme allongee, est observee dejå
en microscopie photonique (HANN, 1930) puis plus recemment en
microscopie electronique (MATTEI, 1970, 1991 ; BACCETTI et al., 1984 ;
JAMIESON, 1991). Les poissons qui forment une meme famille presentent
generalement une meme forme generale des spermatozoIdes. C'est
notamment le cas des Cyprinidae (STEIN, 1981 ; BACCETTI et al., 1984),
des Salmonidae et Coregonidae (STEIN, 1981), des Poeciliidae (JAMIESON,
1991) et de diverses familIes des Elopomorphes (MATl'EI & MATl'EI, 1974).
Les spermatozoIdes de toutes les especes de Cyprinodontidae examinees
dans ce travail ainsi que ceux de Oryzias
latipes (GRIER, 1976 ;
IWAMATSU & OHTA, 1981) et de Fundulus heteroclitus (HANN, 1930 ;
BRUMMETl' & DUMONT, 1979) ont une tete ovofde ou spherique. Dans la
famille ~es Cottidae, HANN (1930) et dans celle des Blenniidae,
LAHNSTEINER & PATZNER (1990a) et MATTEI (1991) ont mis en evidence
une diversite de la forme de la tete du spermatozofde. TIs remarquent
egalement des differences entre especes mais HANN (1930) note que la
forme de la tete du spermatozofde est quasi uniforme chez les especes tres
apparentees. Ces auteurs pensent que ces variations morphologiques
refletent des differences phylogenetiques ou taxonomiques. La forme de la
tete du spermatozofde n'est pas necessairement liee au mode de
fecondation (GRIER et al., 1978 ; MATTEI, 1991). Dans ces conditions, la
grande homogeneite de forme de la tete du spermatozoIde dans la famille
des
Cyprinodontidae
devrait
traduire
une
grande
uniformite
phylogenetique.
Au sein d'une meme famille, la largeur de la tete du spermatozofde
varie selon les especes. L'amplitude de la variation, 1,2 å 2,3 Jlffi que nous
trouvons dans la famille des Cyprinodontidae est tres proche de celle qui
est observee chez les Melanotaeniidae (MARSHALL, 1989) : 0,9 å 1,8 J.1II1.
Elle est nettement superieure å celle relevees dans d'autres familIes de
poissons te!eosteens : Cyprinidae, 1,8 å 2 llm (BACCETTI et al., 1984) et
Salmonidae, 1,5 å 2 llm (JAMIESON, 1991). Les familIes Cyprinodontidae et
Melanotaeniidae appartiennent å la serie des Atherinomorpha.
La variation de la largeur de la tete dans le genre Aphyosemion est
de la meme ampleur que celle trouvee au niveau de la famille. Le genre
Epiplatys montre une variation nettement moins importante. La largeur
de la tete du spermatozorde varie egalement entre populations apparte-
nant å une meme espece. Cette variation est cependant relativement
moderee. La tete plus large du spermatozorde de A. riggenbachi

57
(Somakak) par rapport aux autres populations etudiees resulte
probablement du systeme important de membranes qui entoure le noyau.
TI apparait ainsi que la largeur de la tete du spermatozoIde ne constitue
pas un eritere tres utile en systematique.
Les struetures disposees il l' avant du noyau
Le spermatozoIde
des poissons
teleosteens
est
depourvu
d'acrosome~ Cependant differentes struetures ont ete observees il l'avant
du noyau de la spermatide ou du spermatozofde : des vesieules, des
differeneiations de l'enveloppe nue1eaire et des empilements de
membranes.
Vesieules. Elles sont generalement situees dans la region
anterieure entre la membrane plasmique et le noyau. Ces vesieules sont
le plus souvent petites et nombreuses il l'exeeption de Oncorhynchus
mykiss (BILLARD, 1983b), Neoceratias spinifer (JESPERSEN, 1984),
Melanotaenia duboulayi, M. maccullochi (MARSHALL, 1989) et Oreochro-
mis niloticus (LOU & TAKAHASHI, 1989) ehez lesquelles une seule vesicule
est observee. Dans le eas de Gambusia affinis, JAMIESON (1991) deerit une
vesicule alors que BACCE'ITI et al. (1988) en observent plusieurs.
Dans le eas de Lepadogaster lepadogaster, Neoceratias spinifer et
Gambusia affinis, les vesieules sont presentes il l'avant du noyau dans les
spermatides jeunes. Elles disparaissent rapidement ehez Lepadogaste r
lepadogaster (MATTEl, 1978a) et Oncorhynchus mykiss (BILLARD, 1983b),
pendant la spermiogenese ehez Neoceratias spinifer (JESPERSEN, 1984) et
pendant la maturation du spermatozofde ehez Gambusia
affinis
(JAMIESON, 1991). L'origine de ces vesieules n'a ete mentionnee que ehez
Gambusia affinis OU selon BACCETTI et al. (1988) elles proviennent en
partie de l'appareil de Golgi.
Differenciation de l' enveloppe nucleaire. Elle peut prendre
deux for~es. Premierement, elle peut eorrespondre il une densifieation
ou il une fusion des deux membranes de l'enveloppe nueIeaire. Ceei a ete
observe ehez Oncorhynchus tshawytscha (ZIRKIN, 1975) Salmo trutta et
Oncorhynchus mykiss (BILLARD, 1983a et b), Polymetme corythaeola,
Searsia sp. et Xenodermichthys sp. (MATTEl, 1991). Dans le eas de
Oncorhynchus mykis8 (BILLARD, 1983b), la densifieation de l'enveloppe
nueIeaire se situe dans la region de eontigulte entre la vesieule et le
noyau. Ceei donne une image qui ressemble il la vesicule aerosomienne
classique trouvee dans les jeunes spermatides des mammiferes
(BILLARD, 1983b). Cette densifieation de l'enveloppe nueIeaire est retenue
dans le spermatozoIde.

58
Deuxiemement, elle peut correspondre il une differenciation
intermembranaire comme cela a ete decrit chez Lepadogaster
lepadogaster (MAITEI. & MAITEI, 1978a et b).
Empilements de membranes. Un empilement de membranes
apposees a l'enveloppe nuc1eaire est observe dans la region anterolaterale
du noyau chez Pomacentrus leucosticus (MATTEI & MATTEI, 1976). La
proliferation des membranes s'effectue chez cette espece durant la
formation de l'enveloppe nuc1eaire a la fin de la meiose. Chez Apl.
normani, A. riggenbachi (Somakak) et A. splendopleure (Ekondo-Titi) les
membranes empi1ees s'etendent sur toute la surface du noyau a
l'exception de la region centriolaire. Nous ne les avons observees que dans
les spermatides moyennement ågees et les spermatozoIdes (Annexe 10).
Un acrosome temporaire est decrit chez Neoceratias spinifer
(JESPERSEN, 1984) mais il disparait dans la spermatide ågee.
Un' "acrosome" associe a un "double perforatorium" est decrit chez
Lepidogalaxias salamandroides (LEUNG, 1988). L'auteur utilise des
guillemets car les spermatozoIdes de ce poisson rare ont ete fixes dans de
mauvaises conditions et les images qu'il obtient ne sont pas de bonne
qualite.
En conc1usion aucun acrosome identifie sans aucun doute n'a ete
jusqu'a present decrit chez les poissons te1eosteens. Des traces de
l'acrosome perdu sont trouvees chez certaines especes.
Les empilements de membranes que nous decrivons chez les 3
Cyprinodontidae, Apl.
normani, A.
riggenbachi (Somakak) et A.
splendopleure (Ekondo-Titi) ne presentent aucun caractere acrosomien.
La fossette nuc1eaire
La fossette peut etre simple ou bilobee et plus ou moins profonde
mais il existe une remarquable uniformite de structure de cette formation
au niveau du genre. Ainsi dans le genre Aplocheilichthys, les deux
especes etudiees presentent une fossette bilobee et peu profonde. De meme
l'ensemble des especes examinees dans les genres Aphyosemion d'une
part et Epiplatys d'autre part ont des spermatozoi'des avec des fossettes
nuc1eaires simpIes et peu profondes. Une variation de la structure de la
fossette nuc1eaire a ete remarquee chez d'autres poissons te1eosteens.
Chez les Cyprinidae, BACCETTI et al. (1984) ont montre que chez
Chondrostoma toxostoma la fossette nuc1eaire est bilobee alors que les 6
autres especes examinees ont des spermatozoIdes avec une fossette
nuc1eaire simple. Dans le sous-ordre des Blennioidei la fossette nuc1eaire
est bilobee chez Clinus nuchipinnis et simple chez Blennius cristat~s
(MATTEI, 1970). Le spermatozoIde de Fundulus heteroclitus presente une

59
structure particuliere resultant de la disposition laterale du flagene par
rapport au noyau. Ce spermatozo'ide a ete considere comme possedant
une fossette nuc1eaire profonde ouverte renfermant la base du flagene.
JAMIESON (1991) compare de ce fait le spermatozoIde de ce poisson il celui
des Goodeidae il fecondation interne. Nous pensons il la lumiere des
differentes images presentees par YASUZUMI (1971) et SELMAN &
WALLACE (1986) que le spermatozoIde de Fundulus heteroclitus rappene
celui de Perca
fluviatilis (STEIN, 1981). Nous le schematisons
provisoirement comme le montre la Figure 9. 9 en attendant une etude
plus detail1ee.
La chromatine
La chromatine condensee du noyau spermatique se presente chez
les CypriJ?-0dontidae soit sous la forme d'une masse compacte soit sous la
forme de grains denses.
Chez la plupart des especes animales et chez les poissons
te1eosteens en particulier, la chromatine des spermatides evolue et
devient une masse compacte dans les spermatozoIdes. LOu & TAKAHASHI
(1989) remarquent que chez Oreochromis niloticus la chromatine evolue
en une forme atypique constituee de grains denses separes par des
espaces clairs. TIs insistent s'ur le caractere particulier de cette forme de
la chromatine spermatique. Nous avons realise une revision des aspects
de la chromatine observes dans l'ensemble des poissons. Une chromatine
en grains denses apparait pour la premiere fois chez les poissons au
niveau des te1eosteens. Dans certains eas, elle constitue une forme
immature de la chromatine puisque les gt:ains presents dans la
spermatide fusionnent finalement, donnant une chromatine compacte
comme chez Ophioblennius atlanticus (BOISSON et al., 1968) et Clarias
senegalensis (MATTEI, 1969). Ceci a ete observe chez une espece de
Cyprinodontidae, Fundulus heteroclitus (SELMAN & WALLACE, 1986).
Dans d'autres eas les grains chromatiniens constituent la forme
definitive de la chromatine du spermatozoIde. Une chromatine
spermatique en grains a ete observee chez quelques especes appartenant il
plusieurs famines : Mugilidae (BRUSLE, 1981), Cichlidae (MATTEl, 1970 ;
THIAW, 1984 ; Lou & TAKAHASHI, 1989), Haemulidae et Polynemidae
(MAITEI, 1969), Esocidae et Salmonidae (BILLARD, 1970), Apteronotidae et
Centropomidae (JAMIESON, 1991). Elle est tres repandue dans la famille .
des Percichthyidae (JAMIESON, 1991). Dans l'ordre des Atheriniformes
NELSON, 1984,lriatherina werneri est la seule espece connue qui possede
des spermatozo'ides ne presentant pas de chromatine en grains
(MARSHALL, 1989). Nous avons observe ce type de chromatine dans les
spermatozoi"des de Adinia xenica, Apl. lamberti et Apl. normani chez les

00
Cyprinodontidae. L'identite d'aspect de la chromatine spermatique chez
ces trois especes est remarquable. Selon PARENTI (1981), ces trois
poissons ainsi que Fundulus heteroclitus et Cyprinodon
nevadensis
appartiennent au sous-ordre des Cyprinodontoidei. L'espece Cyprinodon
nevadensis presente la particularite de ne posseder de chromatine en
grains ni dans les spermatides ni dans le spermatozoIde comme dans le
cas des Aplocheiloidei sensu PARENTI, 1981.
Des zones claires aux electrons sont dispersees au sein de la
chromatine spermatique en masse dense ou en grains. Ces enclaves sont
communes dans la chromatine du noyau spermatique de nombreux
groupes animaux (FAWCETT, 1958) et en particulier chez les poissons
teIeosteens (POIRIER & NICHOLSON, 1982 ; JAMIESON, 1991). Elles sont
interpretees comme un accident de la condensation de la chromatine par
ces auteurs. 11 est probable qu'il en soit de meme chez les Cyprinodonti-
dae. Il n'est cependant pas aberrant de penser que lorsque la chromatine
se condense, elle diminue de volume et n'emplit plus le volume nucIeaire
ce qui se traduit par des regions non occupees par la chromatine.
La peripherie du noyau comporte une calotte de nucIeoplasme clair
d'etendue variable chez quelques especes. Cette calotte est observee chez
des especes dont les spermatozoIdes presentent une chromatine compacte
(Cyprinodon nevadensis, A. riggenbachi et A. splendopleure) ainsi que
chez celles OU les spermatozo'ides ont une chromatine en grains (Adi nia
xenica). POIRIER & NICHOLSON (1982) ont mis en evidence chez Ictalurus
punctatus une calotte peripherique semblable El celle que nous decrivons.
Chez les Cyprinodontidae, la chromatine spermatique presente
donc un aspect variable. La chromatine en une masse compacte
represente le type pIesiomorphe alors que les grains denses constitue un
aspect apomorphe. Chez les poissons teIeosteens la chromatine du noyau
spermatique presente generalement une certaine homogeneite de struc-
ture El l'echeIle de la famille: Cyprinidae (STEIN, 1981 ; BACCETTI et al.,
1984), Salmonidae (STEIN, 1981), Atherinidae et Melanotaeniidae (MAR-
SHALL, 1989) ainsi que Percichthyidae et Poeciliidae (JAMIESON, 1991).
La piece. intermediaire
Il existe chez les Cyprinodontidae des spermatozoIdes avec un
canal cytoplasmique et des spermatozoIdes sans canal cytoplasmique.
Dans le monde animal, la piece intermediaire du spermatozoIde en est
generalement depourvue. Le canal cytoplasmique observe dans les
spermatides disparait par recul de la membrane qui le delimite
(NICANDER, 1968 ; PHILLIPS, 1970 ; MATTEI et al., 1972). Cependant un
canal cytoplasmique persistant a ete decrit dans quelques cas : mollusque
(GARREAU DE LOUBRESSE, 1971), merostome (FAHRENBACH, 1973) et

61
cnidaires (DEWELL & CLARK, 1972). Chez les poissons teleosteens un
canal cytoplasmique a ete decrit pour la premiere fois par BILLARD &
FLECHON (1969). Par la suite un nombre de plus en plus important de
travaux revelent cette formation qui apparait donc commune dans ce
groupe animal. Des spermatozordes flagelles sans canal cytoplasmique
n'ont ete observes jusqu'å present que dans le groupe des Elopomorphes,
chez Papyrocranus afer et un Cyprinodontidae, E. senegalensis (MATIEI,
1970). C'est egalement le eas chez les deux especes Melanotaenia
duboulayi et Melanotaenia maccullochi appartenant å la famille des
MelanotaEmiidae (MARSHALL, 1989).
L'absence de canal cytoplasmique resulte chez les Cyprinodontidae
de la fusion des vesicules cytoplasmiques avec le fond de l'invagination de
la membrane entourant le canal comme nous l'avons montre (voir
elimination du cytoplasme). Le genre Aphyosemion montre que la
presence ou l'absence d'un canal cytoplasmique n'est pas stable au
niveau
du
genre.
Les
especes
etudiees
dans
le
sous-genre
Chromaphyosemion ont des spermatozordes sans canal cytoplasmique
alors que celui-ci est present dans les gametes des trois especes du sous-
genre Aphyosemion. Cette variation est egalement observee au niveau du
sous-genre. C'est ce qui apparait dans le groupe d'especes constitue par
A. schmitti et A. geryi qui ont des spermatozoIdes avec un canal
cytoplasmique et A. guignardi et A. nigrifluvi dont les gametes en sont
depourvus. Les specialistes de la systematique du genre Aphyosemion
Myers, 1924 utilisent divers criteres de c1assification et placent ces quatre
especes dans le meme sous-genre : Archiaphyosemion pour CLAUSEN
(1966) et. GUGUEN-DOUCHEMONT (1983) et Scriptaphyosemion pour
ROMAND (1992). Le genre Epiplatys montre par contre une remarquable
homogeneite : aueune espece ne presente des spermatozordes avec un
canal cytoplasmique.
STEIN (1981) chez les Salmonidae, BACCETTI et al. (1984) chez les
Cyprinidae et MARSHALL (1989) chez les Melanotaeniidae mettent en
evidence une variation interspecifique de la longueur de la piece
intermediaire du spermatozorde. Il en est egalement ainsi de la piece
intermediaire
avec
ou
sans
canal
cytoplasmique
chez
les
Cyprinodontidae. JAMIESON (1991) observe qu'une piece intermediaire
bien developpee est une apomorphie. Cette partie du spermatozorde est
tres prononcee chez Oryzias latipes (GRIER, 1976) et Adinia xenica (cette
etude) et est de type apomorphe. Une particularite chez Oryzias latipes
parmi les especes de Cyprinodontidae examinees est la presence d'un
manchon de cytoplasme prolongeant la pilke intermediaire.
BACCETTI et al. (1984) mettent en evidence un nombre de
mitochondries caracteristique pour chaque espece chez les Cyprinidae.
Ils voient lå un critere interessant sur le plan phylogenetique. Chez les

62
Blenniidae, FAVARD & ANDRE (1970) et LAHNSTEINER & PATZNER (1990a)
suggerent que le nombre et l'arrangement differents des mitochondries
indiquent des differences phylogenetiques. Le nombre de mitochondries
varie enormement chez les Cyprinodontidae. Chez Fundulus heteroclitus
(YASUZUMI, 1971 ; BRUMMETT & DUMONT, 1979 ; SELMAN & WALLACE, .
1986) et chez les deux especes d'Aplochelichthys que nous avons etudiees,
les spermatozoi'des ne contiennent que quelques mitochondries
volumineuses. Ces mitochondries presentent les memes caracteristiques
ultrastructurales que celles des spennatides chez Fundulus heteroclitus
alors que leur matrice est plus ou moins modifiee chez Aplocheilichthys.
Le nombre de mitochondries est voisin de 10 dans les spermatozoIdes
presentant une piece intermediaire depourvue de canal cytoplasmique.
Elles sont de plusieurs dizaines dans les spennatozoi'des qui presentent
un canal cytoplasmique å l'exception de Fundulus heteroclitus et
Aplocheilichthys. Le nombre de mitochondries contenues dans la piece
intermediaire depend de leurs dimensions et de la longueur de cette
partie du spermatozoi'de. 11 n'est pas un bon critere phylogenetique chez
les Cyprinodontidae. Il a ete suggere chez les poissons teleosteens
(NICANDER, 1970) que les especes qui ont une fecondation externe
presentent des spermatozoIdes avec un nombre faible de mitochondries.
Ces dernieres sont, par contre, nombreuses et la piece intermediaire
developpee chez celles qui presentent une fecondation interne. Cette
etude, de meme que les observations de POIRIER & NICHOLSON (1982) chez
Ictaluru~ punctatus montrent que le nombre de mitochondries et la
longueur de la piece intennediaire ne sont pas toujours lies au mode de
fecondation. Ceci est mis en evidence dans le cas des Goodeidae et
Poeciliidae qui se reproduisent par fecondation interne. Le nombre des
mitochondries est faible chez les Goodeidae (GRIER et al., 1978 ; MATTEl,
1991) et tres eleve chez les Poeciliidae (MIZUE, 1969; GRIER, 1975b).
Le complexe centriolaire et le flagelle
Le complexe centriolaire
MATTEI (1969) etudie l'orientation des centrioles l'un par rapport å
l'autre dans 40 especes de poissons teleosteens et met en evidence une
grande variation de l'angle qu'ils forment entre eux. Selon MATTEI (1969)
l'orientation des centrioles l'un par rapport å l'autre est un caractere qui
parait constant pour une famille. GRIER (1976) chez Oryzias latipes,
BRUMMETT & DUMONT (1979) chez Fundulus heteroclitus et nous-meme
(cette presente etude) montrons que la disposition des centrioles l'un par
rapport å l'autre est tres variable å l'echelle de la famille. Cette variation
concerne l'angle realise par les deux centrioles et leur decalage l'un par

rapport å l'autre. Une variation de cette nature a dejå ete mise en
evidence dans la famille des Melanotaeniidae (MARSHALL, 1989). Une
variation d'un angle de 40 å 1400 a ete observee entre especes chez les
Cyprinidae (BACCETTI et al., 1984). L'amplitude de cette variation s'etend
de 150 jusqu'å des centrioles paralleIes chez les Cyprinodontidae. Une
orientation perpendiculaire des centrioles l'un par rapport å l'autre
traduit selon JAMIESON (1991) une reminiscence de l'arrangement des
centrioles dans les cellules somatiques et est interpretee comme une
pIesiomorphie au niveau des cellules germinales. L'orientation des
centrioles serait ainsi de type pIesiomorphe pour Adinia xenica,
E. chaperi et Fundulus heteroclitus et apomorphe chez toutes les autres
especes examinees dans la famille des Cyprinodontidae.
Une variation de l'orientation des centrioles est observee dans les
spermatides d'un meme animal chez A. geryi et A. guignardi. Nous
n'avons pas pu mettre en evidence ce phenomene dans les sperma-
tozoides. Nous interpretons provisoirement cette variation de l'orientation
des centrioles comme des etapes evolutives de l'arrangement de ces
organites. TI convient de noter que ce phenomene singulier n'apparait pas
dans les deux especes A. riggenbachi et A. splendopleure dont plusieurs
populations sont observees.
.
Dans les spermatozoides des poissons teIeosteens, les centrioles
sont associes å des structures pericentriolaires et intercentriolaires
(MATrEI & BOISSON, 1966; MATrEI, 1969 ; GRIER, 1973, 1976 ; STEIN, 1981;
POIRIER ~ NICHOLSON, 1982 ; BACCETTI et al., 1984 ; JAMIESON, 1991). Les
satellites pericentriolaires sont communement observes dans la famille
des Cyprinodontidae mais d'autres structures sont egalement presentes.
Des microtubules qui s'organisent å partir du centriole proximal se
disposent dans la fossette nucIeaire. TI en existe un seul chez Oryzias
latipes (GRIER,
1976) et plusieurs formant un faisceau chez
A. riggenbachi (Somakak). Nous considerons ce faisceau de microtubules
comme un prolongement du centriole proximal. Ceci a eM observe chez
quelques poissons teIeosteens : Poeciliidae (GRONBERG & TELKKÅ, 1968 ;
MATTEl, 1969 ; BILLARD, 1970 ; NICANDER, 1970 ; GRIER, 1973, 1975a ;
Russo & PISANO, 1973), Lycodontis afer (MATTEl, 1969), les Elopomorphes
(MATTEI & MATTEl, 1973, 1975), et Argyropelecus gigas (Annexe 6). Un
faisceau de microtubules appeIe "centriolar adjunct" prolongeant le
centriole proximal est commun dans les spermatides de mammiferes
(FAWCETr & PHILLIPS, 1969 ; FAWCETT, 1972) mais il disparait dans les
spermatides ågees et n'est pas observe dans les spermatozoides. Des
granules denses sont disposes au voisinage du centriole distal chez Apl.
lamberti . .Le spermatozoide de A. gardneri (JAMIESON, 1991) presente une
radicule striee.

Chez Adiniao xenica une formation intercentriolaire semblable il
celle dejil decrite chez des Poeciliidae par de nombreux auteurs est
observee. Une particulariM de la formation intercentriolaire chez cette
espece est qu'elle persiste dans le spermatozofde alors qu'elle disparait il
la maturation chez les Poeciliidae pendant que le centriole proximal se
reduit (BILLARD, 1970).
Chez Adinia xenica, le centriole proximal est constitue de triplets
mais aussi de doublets de tubules il !'image du prolongement de celui-ci
dans le spermatozofde de Lepisosteus osseus (AFZELIUS, 1978) et
Argyropelecus gigas (Annexe 6). Les triplets du centriole proximal
comportent des tubules pleins. A notre connaissance, cette particularite
n'a pas eM mentionnee auparavant.
Le flagel1e
Le flagelle spermatique montre egalement une grande variation qui
porte essentiellement sur la membrane flagellaire et l'axoneme (voir
Annexe 2). o
Les ailettes flagel1aires
Les ailettes flagellaires ont eM decrites chez de nombreux poissons
te!eosteens (BILLARD, 1970 ; NICANDER, 1970 ; STEIN, 1981 ; BACCETTI
et al., 1984, 1987 ; MARSHALL, 1989 ; JAMIESON, 1991 ; Annexe 5). Le
nombre diailettes est generalement de 2 mais chez Esox lucius, le flagelle
spermatique presente 1 ailette (BILLARD, 1970 ; NICANDER, 1970 ;
BACCETTI et al., 1987). Chez la truite quelques flagelles il 3 ailettes sont
observes il cote de ceux plus nombreux å 2 ailettes (BILLARD, 1970).
Le nombre d'ailettes flagelIaires varie dans la famille des
Cyprinodontidae. Des differences significatives peuvent etre observees
entre les divers genres comme cela apparait entre Aplocheilichthys,
Aplocheilus et Adinia par exemples et entre les especes d'un meme
genre. C'est notamment le eas dans le genre Epiplatys OU E. ansorgei
presente presque exc1usivement des flagelles il 1 ailette, E. bifasciatus et
E. chaperi ont des spermatozofdes il 2 ailettes flagelIaires tandis que
E. fasciolatus a des spermatozofdes avec des flagelles il 2 ou 3 ailettes. Le
nombre d'ailettes flagelIaires varie entre populations d'une meme espece
mais cette variation ne parait pas significative. Des sections de flagelles
spermatiques avec O, 1, 2 ou 3 ailettes sont observees chez un meme
individu. Selon JAMIESON (1991) le flagelle spermatique de A. gardneri
presente 1 ailette il son extremite posMrieure et 2 ailettes sur tout le reste
de sa longueur. SILVA & GODINHO (1990) decrivent 2 extensions laterales
sur les 213 de la queue du spermatozoIde de Oreochromts niloticus et 1

65
seule sur le 1/3 terminal. La diversite du nombre d'ailettes que nous
observons ne semble pas resulter de sections effectuees å des niveaux
differents du flagelle. Apl. normani presente presque exc1usivement des
spermatozoYdes avec 2 ailettes, Fundulosoma thierryi ne comporte que des
spermatozoYdes avec 1 ailette. Les flagelles les moins frequents å O ou 3
ailettes que nous observons dans ces deux especes ne sont pas associes li
une desorganisation de la structure de l'axoneme qui identifie son
extremite.
BACCETTI et al. (1987) decrivent les extensions laterales du flagelle
chez trois poissons teleosteens et distinguent les ailettes des membranes
ondulant~s. Ces dernieres sont essentiellement caracterisees par le fait
qu'elles sont bien developpees alors que les ailettes sont courtes. Chez les
Cyprinodontidae jusqu'å present examines (GRIER, 1976 ; JAMIESON,
1991 ; SELMAN & WALLACE, 1986 ; Annexe 2) les spermatozoYdes possedent
des extensions laterales bien developpees comparables aux membranes
ondulantes. Ceci est en accord avec la remarque selon laquelle les ailettes
flagelIaires longues sont rencontrees chez les especes li fecondation
externe avancee par JAMIESON (1991). BACCETTI et al. (1987) mettent en
evidence sur des coupes de flagelles, une reaction positive li des anticorps
antiactine et des filaments de l'ordre de 5 nm d'epaisseur qui seraient
impliques dans le mouvement du flagelle. Nous avons observe des
elements tubulaires et fibrillaires aux extremites des extensions
flagelIaires chez un Ophidiidae (Annexe 5). Aucun filament ou tubule
n'est visible dans les seetions de flagelles chez les Cyprinodontidae. Nous
n'avons pas teste la presence d'actine dans les flagelles spermatiques de
cette famille.
L' axoneme
La variation de l'axoneme porte essentiellement sur la presence des
differenciations intratubulaires (voir Annexe 2).
Les D.I.T. ont ete observees aussi bien dans des cils que dans des
flagelles. Elles sont presentes dans les tubules A des 9 doublets
peripheriques ou dans certains d'entre eux (MATTEI et al., 1979 ; MATTEI
et al., 1981; AFzELIUS, 1981).
Elles ont ete egalement observees plus rarement dans les tubules B.
Chez les Cyprinodontidae, nous avons mis en evidence des D.I.T.
dans les tubules A et B ainsi que dans des tubules centraux. L'aspect des
D.I.T. ainsi que leur repartition montrent une grande diversite dans cette
famille. Cette diversite est decelable au niveau du genre et meme de
l'espece.

66
Nous avons observe la variation intragenerique dans les genres
Aphyosemion et Epiplatys. L'heterogeneite est plus importante dans le
premier ou elle porte å la fois sur le bras des doublets et les D.I.T.
Les D.I.T. sont probablement des proteines surnumeraires appa-
rues il la ,suite de mutations ponctuelles. Ceci expliquerait que parmi les
populations de l'espece A. splendopleure certaines, A. splendopleure
(Ekondo-Titi, Meme et Tiko) presentent une D.I.T. dans tous les tubules
A, tandis qu'une autre, A. splendopleure (Yato) en soit depourvue.
CONCLUSION
Le spermatozoi'de des Cyprinodontidae observe au microscope
photonique montre une grande homogeneite de structure. A l'echelle
ultrastructurale il apparait par contre une grande diversite. Elle touche
toutes les parties du gamete.
- Au niveau du noyau, la diversite porte sur la largeur de la tete du
spermatozoi'de, les differenciations å l'avant du noyau, la fossette
nuc1eaire et l'aspect de la chromatine.
- La variation au niveau de la piece intermediaire est relative å la
presence ou l'absence d'un canal cytoplasmique. Le nombre de mito-
chondries varie en fonction de leur dimension et du developpement de la
piece intermediaire.
- Le complexe centriolaire comporte des centrioles d'orientation tres
variable l'un par rapport å l'autre. Les centrioles sont associes å des
structures pericentriolaires ou å des formations intercentriolaires.
- La membrane flagellaire presente des ailettes au nombre de 0, 1, 2 ou 3
et l'axoneme porte des D.I.T. de forme variable qui sont differemment
reparties sur les tubules des doublets peripheriques et centraux.
Cette diversite est observee suivant les cas au niveau de la famille,
du genre et meme de l'espece.
- Au niveau de la famille. La chromatine est sous forme de
grains denses dans certains genres (Adinia et Aplocheilichthys ) et sous
forme de masse compacte chez les autres. Une fossette nuc1eaire bilobee
distingue Aplocheilichthys et Cyprinodon des autres genres chez lesquels
cette structure est simple.
- Au
niveau
du
genre.
Les variations entre especes se
manifestent surtout dans le genre Aphyosemion OU des differences sont
observees dans toutes les parties des gametes.
- Au niveau de l' espece. Des differences entre populations sont
egalement notees. Elles portent sur les empilements de membranes å
l'avant du noyau, le nombre d'ailettes flagelIaires et les D.I.T.

..
DEUXlEME PARTIE
,
..
LA GAMETOGENESE FEMELLE

ANATOMlE DES OVAlRES
OBSERVATIONS
L'appareil genital femelle comporte deux ovaires chez toutes les
especes examinees. Chaque ovaire est un organe creux transparent qui
comporte une multitude de lamelles ovigeres dans lesquelIes se
developpent sans ordre les follicules ovariens. Les lamelles ovigeres
s'etendent entre la lumiere et la paroi de l'ovaire et sont delimitees par un
stroma conjonctif. La cavite de chaque ovaire se continue en position
caudale par un court oviducte et les oviductes des deux ovaires fusionnent
en un seul conduit qui aboutit au cloaque. Un epithelium unicelIulaire
tapisse la cavite ovarienne. TI comporte des celIules qui sont fortement
liees les unes aux autres par de nombreuses jonctions serrees.
DISCUSSION
L'organisation de l'appareil genital femelle du type que nous
venons de decrire chez les differentes especes etudiees est tres largement
repandue
parmi
les
poissons
teleosteens.
Deux
autres
types
d'organisation de l'appareil genital femelle ont cependant ete signales
dans ce groupe.
L'ovaire ne presente pas de lamelles ovigeres chez Syngnathus
scovelli (CUNNINGHAM, 1898 ; BEGOVAC & WALLACE, 1987, 1988) et
Hyppocampus erectus (SELMAN et al., 1991). Chez ces poissons, les
folIicules ovariens sont produits dans une zone appelee region
germinative qui s'etend sur toute la longueur de la region dorsale de la
paroi de l'ovaire. Les folIicules ovariens se disposent en sequences de
developpement en spirale depuis la zone germinative jusqu'a la zone de
maturation correspondant a la region ventrale de la paroi de l'ovaire. Il
existe une region germinative chez Syngnathus scovelli et deux chez
Hyppocampus erectus.
Chez le Cyprinodontidae, Fundulus heteroclitus, l'appareil genital
est constitue d'un seul ovaire dans lequel les folIicules ovariens se
developpent egalement sans ordre. Cet ovaire presente en plus dans sa
region posterieure un segment non germinal appele ovisac (MATTHEWS,
1938 ; BRUMMETT et al., 1982 ; SELMAN & WALLACE, 1986).

æ
DEVELOPPEMENT DU FOLLICULE OVARIEN
INTRODUCTION
Chez les poissons te1eosteens, le follicule ovarien nouvellement
constitue comporte un ovocyte lentoure d'un epithelium fol1iculaire·
unistratifie, d'une lame basale et d'une theque.
Le fol1icule ovarien se developpe et presente d'importantes
modifications. Une enveloppe primaire et eventuellement une enveloppe
secondaire se forment å la surface de l'ovocyte. Des structures associees å
l'enveloppe comme le micropyle et dans certains cas des filaments
s'organisent. Des alveoles corticales et des reserves vitel1ines sont
contenues en abondance dans l'ovocyte.
L'enveloppe primaire est constituee de materiel forme par l'ovocyte.
Le processus de formation de cette enveloppe, sa structure ainsi que sa
composition chimique ont ete etudies (ANDERSON, 1967 ; ULRICH, 1969 ;
BUSSON-MABILLOT, 1973 ; AZEVEDO, 1974 ; TESORIERO, 1977b,
KOBAYASHI, 1982 ; GROOT & ALDERDICE, 1984 ; DUMONT & BRUMMETT,
1985 ; COTELLI et al., 1988 ; BEGOVAC & WALLACE, 1989 ; KUDO et al.,
1988 ; OPPEN-BERNTSEN, 1990).
La membrane plasmique de l'ovocyte emet des microvil1osites
pendant la previtel1ogenese. Les precurseurs des differentes couches de
l'enveloppe primaire sont synthetises dans l'ovocyte, ils se deposent
successivement par exocytose dans les espaces intervil1eux. La couche
exteme de l'enveloppe primaire est la premiere å se constituer, la couche
interne s'organise ensuite. Ce materiel n'adherant pas aux micro-
vil1osites, un espace appe1e pore s'amenage entre celles-ci et le depot.
Au cours du developpement du follicule ovarien, les cel1ules
fol1iculaires developpent egalement des microvillosites de longueur
variable. Chez certaines especes, elles penetrent les canaux des pores qui
comportent a la fois une microvil1osite. d'origine ovocytaire et une
microvil1osite provenant des cel1ules fol1iculaires (CHAUDRY, 1956 ;
ANDERSON, 1967; FLUGEL, 1967 ; NICHOLLS & MAPLE, 1972 ; THIAW, 1984)
alors que chez d'autres elles ne depassent pas l'espace periovocytaire et
chaque pore ne comporte que la microvillosite ovocytaire (YAMAMOTO,
1963; JOLLIE & JOLLIE, 1964; STEHR & HAWKES, 1983).
L'enveloppe secondaire est constituee de precurseurs elabores dans
les cellules de l'epithelium folliculaire. Sa structure est tres variable
(FLUGEL, 1967 ; IVANKOV & KURDYAYEVA, 1973 ; WOURMS, 1976 ;
DUMONT & BRUMMETT, 1980 ; BRUMMETT & DUMONT, 1981 ; STEHR &
HAWKES, 1983).

70
Les enveloppes de l'ovule sont percees d'un micropyle, lequela ete
mis en evidence pour la premiere fois par EIGENMANN (1890). Les etapes
de la formation du micropyle coi'ncident avec celles de l'enveloppe
primaire '(ARAVINDAN & PADMANABHAM, 1972 ; YASUZUMI et al., 1983 ;
lWAMATSU et al., 1988). Trois types de micropyles ont ete observes chez les
poissons teleosteens (RIEHL & GOTTING, 1974). Dans le type 1, le
micropyle est constitue d'une importante depression qui se prolonge par
un canal tres court qui s'ouvre sur l'ovocyte. Dans le type 2, la depression
est faible et le canal long. Le micropyle de type 3 est constitue seulement
d'un ænal.
Des structures fortement osmiophiles constituees de tubules
s'organisent des le debut du developpement du follicule ovarien a la
surface de l'enveloppe primaire. Elles apparaitront comme des filaments
a la surface des ovules (ANDERSON, 1966 ; TSUKAHARA, 1971 ; BUSSON-
MABILLOT, 1977 ; lINO & lNOUE, 1982 ; HART et al., 1984 ; HOWE, 1987).
Les filaments servent a attacher les æufs sur les substrats et retiennent
l'humidite chez les especes comme Fundulus heteroclitus dont les, æufs
restent å l'air libre a maree basse (KUCHNOW &SXYrT, 1977;ANDEWDN, 1974).
Les alveoles corticales se forment au niveau d'une association du
reticulUIIl, endoplasmique et de l'appareil de Golgi (ANDERSON, 1968 ;
GINSBURG, 1968 ; ULRICH, 1969 ; BUSSON-MABILLOT, 1973 ; SELMAN et al.,
1986 ; 1988 ; SELMAN & WALLACE, 1989). Ces alveoles corticales sont
d'aspect variable (GURAYA, 1963 ; HART & YU, 1980 ; YONGSONG, 1990) et
leur contenu est de nature glycoproteique (KORFSMEIR, 1966 ; HEESEN &
ENGEL, 1973; HEESEN, 1977 ; TESORIERO, 1980 ; SELMAN et al., 1986). Elles
se disposent a la peripherie de l'ovocyte OU elles formeront la couche de
preovulation (BUSSON-MABILLOT, 1973 ; SHACKLEY & KING, 1977) ou
l'espace perivitellin å la fecondation (YAMAMOTO, 1961 ; GURAYA, 1982).
La vitellogenine qui constitue les reserves vitellines des æufs des
poissons teleosteens est synthetisee dans les hepatocytes et est deversee
dans la circulation maternelIe. Elle est ensuite mise en reserve dans le
cytoplasme des ovocytes par pinocytose pendant la vitellogenese (SELMAN
& WALLACE, 1982, 1983 ; WALLACE, 1985 ; WALLACE & SELMAN, 1985 ;
COVENS et al., 1987). Les reserves vitellines sont d'abord accumulees dans
des vesicules qui forment apres des fusions successives les globules
vitellins. Ces globules presentent un contenu generalement amorphe
mais des' globules cristallises ont ete observes chez certaines especes
appartenant a diverses familles : Blenniidae (SHACKLEY & KING, 1977 ;
GUPTA & YAMAMOTO, 1972), Cyprinidae (YAMAMOTO & OOTA, 1967 ;
ULRICH, 1969, RIEHL, 1978), Hemirhamphidae (FLEGLER, 1977), Cobitidae
(RIEHL, 1978) et Cichlidae (THIAW, 1984). Vers la fin de la vitellogenese,
l'ovocyte augmente considerablement de volume par hydratation
(WALLACE, 1985 ; WALLACE & SELMAN, 1981,1985).

71
Dans un travail precedent (THIAW, 1987), nous avons etudie l'ovo-
genese de 6 especes de Cyprinodontidae. Nous decrivons ici le develop-
pement du follicule ovarien chez 24 especes appartenant a cette famille.
Nous decrivons chacune des structures de l'ovule au stade OU elle
apparait le mieux. Ainsi l'enveloppe primaire, les alveoles corticaIes, les
reserves vitellines ainsi que l'origine et le mecanisme de depot des
constituants de l'enveloppe secondaire sont examines dans le follicule
ovarien en developpement. L'appareil micropylaire, les filaments qui lui
sont associes et la structure de l'enveloppe secondaire sont etudies dans
les ovules liberes dans la cavite ovarienne.
L'ENVELOPPE PRIMAIRE
Observations
Le~ableau XII indique les caracteristiques de l'enveloppe primaire
chez tous les Cyprinodontidae ou cette formation a ete etudiee.
L'enveloppe primaire est constituee de trois couches qui sont de
l'exterieur vers l'interieur et par ordre de formation Cl, C2 et C3. Chez
A. geryi cependant l'enveloppe primaire ne comporte que deux couches,
c'est la couche Cl qui n'apparait pas. Les couches Cl et C2 sont d'abord
epaisses lors de leur formation puis elles s'amincissent au fur et å
mesure que la couche C3 s'organise (Figure 12). Chez les especes
A. splendopleure et E. spilargyreius la couche Cl disparait avant le depot
des precurseurs de l'enveloppe secondaire en postvitellogenese (Annexes
7 et 9 ) alors qu'elle persiste chez Apl. spilauehen (voir morphogenese de
l'enveloppe secondaire)
La couche interne C3 est forme e d'un nombre variable de lamelles
empilees (Tableau XII et PI. VI, Figs. 18-20). Apres leur mise en place,
ces lamelles s'epaississent, ce qui se traduit par une augmentation
notable de l'epaisseur de cette couche. Les lamelles se soudent et
deviennent de plus en plus compactes en postvitellogenese. Elles
s'aplatissent finalement et la couche diminue d'epaisseur (Figure 12). Il
existe 9 lamelles chez toutes les especes examinees du genre
Aphyosemion. Nous avons denombre 12 lamelles chez tous les autres
genres å l'exception de Epiplatys ou deux especes, E. sexfasciatus et E.
spilargyreius presentent respectivement 13 å 14 et 13 lamelles (PI. VI,
Figs. 18-20).
Dans chaque pore de l'enveloppe primaire, il y a une seule
microvillosite chez Apl. lamberti, Apl. normani et E. singa et deux chez
les autres especes examinees (PI. VI, Figs. 18-20).

72
Espece et Population
nornbre de
nornbre de
nornbre de
References
couches
lamellles de
rnicro-
la couche e3
villosites par
pore
A. geryi
2
9
2
Thiaw, 1987
A. riggenbachi
3
" \\
"
Inedit
A. splendopleure (Ekondo-Titi)
"
"
ti
Thiaw, 1987
A. spendopleure (Mbonge)
ti
"
"
"
A. splendopleure (Yato)
"
"
"
"
Apl. lamberti
ti
12
1
Thiaw, 1987 I
Apl. normani
"
ti
ti
Inedit
Apl. spilauehen
"
ti
2
ti
Cynolebias bellotti
ti
"
"
Muller &
Sterba, 1963
Cynopoecilus ladigesi
"
"
"
Wourrns, 1976
Cynopoecilus melanotaenia
"
"
"
"
Cyprinodon variegatus
"
12 a 13
1
Selrnan &
Wal1ace, 1982
E. ansorgei
ti
12
2
Thiaw, 1987
E. bifasciatus
"
"
"
Inedit
E. chaperi
"
"
"
ti
E. fasciolatus
"
"
"
"
E. sexfasciatus
"
13 å 14
"
"
E. singa
"
12
1
Thiaw, 1987
E. spilargyreius
"
13
2
Inedit
Fundululosoma thierryi
"
12
"
Thiaw, 1987
Fundulus heteroclitus
ti
7
"
Selrnan &
Wal1ace, 1986
Oryzias latipes
2
12 a 14
1 ou 2
Iwarnatsu
et al., 1988
..
Pterolebias longipinnis
6
?
Siegel, 1958
Tableau XII : Caracteristiques ultrastructurales de l'enveloppe
primaire des ovules chez les Cyprinodontidae: nombre de couches, de
lamelles de la couche C3 et de microvillosires par pore.

73
CT"":
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a
b
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Figure 12.
Evolution de l'enveloppe primaire Øes ovoeytes des Cyprinodontidae : eas
de Apl. lamberti. Ae, alveole eortieale ; Cl,
premiere eouehe ; C2,
deuxieme eouehe ; C3, troisieme eouehe ; E, espaee de preovulation ; Mo
mierovil1osite ovoeytaire ; o, ovoeyte.
a:
Enveloppe primaire de l'ovoeyte en fin de previtellogenese. Les 3
eouehes sont eompletes.
b: En fin de vitellogenese, la couche C3 s'epaissit alors que Cl et C2
s'amincissent.
c: L'ovoeyte preovulatoire. La couche Cl n'est plus visible, la eouehe C2
est tres reduite et la C3 a diminue d'epaisseur du fait de l'aplatissement
des lamelles.

PLANCHE VI
Figs. 18·20 : L'enveloppe
primaire
du
fol1icule
ovarien
des
Cyprinod~ntidae. Cl, couche externe ; C2, couche mediane ; C3, couche
interne lamellaire ; P, pore contenant 1 ou 2 microvillosites ; Mf,
microvillosite produite par les cellules folliculaires ; Mo, microvillosite
provenant de l'ovocyte.
Fig. 18 : Enveloppe primaire chez E. singa. La couche C3 comporte 12
lamelles et chaque pore ne contient qu'une microvillosite produite par
l'ovocyte (O). X 22 000.
Fig. 19 : Chez E. sexfasciatus, le nombre de lamelles de la couche C3 est
de 13 å 14. Deux microvillositessont observees dans chaque pore.
Ac, alveole corticale. X 9 000.
Fig. 20 : L'enveloppe primaire comporte 9 lamelles chez les especes du
genre Aphyosemion : cas de A. splendopleure (Mbonge). Dans chaque
pore se trouvent 2 microvillosites. Les cellules folliculaires (CF) sont
separees par des espaces largement ouverts (asterisques). Fa, filaments
adhesifs. X 7 000.
Fig. 21 : Section oblique du follicu1e ovarien de A. splendopleure (Ekondo-
Titi). Les alveoles corticales (Ac) se disposent en une rangee sous
l'enveloppe primaire (EP) en formation. Fa, filament adhesifs ; O, ovocyte.
X3500.
Fig. 22 : Section d'un fol1icule ovarien de Fundulosoma thierryi. Des
dictyosomes (D) forment un reseau dans la region peripherique de
l'ovocyte (O) apres la vitellogenese et elaborent les alveoles corticales
(fleches). X 9 500

74
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75
Discussion
Selon GOTTING (1967, 1974), l'enveloppe primaire des teleosteens
ovovivipares et vivipares diflere principalement de celle des ovipares par
la reduction du nombre des couches. Les poissons teleosteens ovipares
possedent generalement
une
enveloppe
primaire
plus
epaisse
(ANDERSON, 1967 ; GOTTING, 1970; BUSSON-MABILLOT, 1973 ; ERHARDT,
1978; RART & DONOVAN, 1983).
Toutes les especes de Cyprinodontidae examinees sont ovipares
(PARENTI, 1981). Elles presentent des ovocytes avec une enveloppe
primaire faite de trois couches a l'exception de Oryzias latipes (HART
et al., 1984 ; IWAMATSU et al., 1988 ; NAKASHlMA & IWAMATSU, 1989) et
A. geryi qui possedent des ovocytes avec une enveloppe primaire bipartite.
Une enveloppe primaire faite de deux couches a eM decrite chez d'autres
poissons teleosteens : Salvelinus fontinalis (FLUGEL, 1967), Cichlasoma
nigrofasCiata (BUSSON -MABILLOT, 1973), Pleuronichthys ceonosus
(STEHR & HAWKES, 1983) et Haplochromis multicolor (THIAW, 1984).
Certains auteurs remarquent l'absence de la troisieme couche et
supposent que la couche externe peut etre arrachee lors de la confection
des coupes. La couche Cl disparait avant le depot des constituants de
l'enveloppe secondaire chez Cynopoecilus melanotaenia (WOURMS &
SHELDON, 1976) et chez A. splendopleure et E. spilargyreius (Annexes 7 et
9). Dans le cas de Haplochromis multicolor (THIAW, 1984) et A. geryi
(cette etude) nous avons suivi les differentes etapes de la formation de
l'enveloppe primaire, celle-cl ne comporte jamais plus de deux couches.
Une variation du nombre des lamelles qui composent la couche
interne de l'enveloppe primaire a ete observee chez des poissons
appartenant a differentes familIes : Gadidae, Labridae et Pleuronectidae
(LONNING, 1972). Cet auteur montre que cette variation peut concerner
des especes d'un meme genre et des populations appartenant a la meme
espece.
Le pombre de lamelles de la couche interne de l'enveloppe primaire
varie egalement dans la famille des Cyprinodontidae. Pterolebias
longipinnis (SIEGEL, 1958) et Fundulus heteroclitus (SELMAN & WALLACE,
1986) avec respectivement 6 et 7lamelles presentent le nombre de lamelles
le moins eleve. Le genre Aphyosemion avec 9 lamelles constituant la C3
montre une grande homogeneite et se distingue des autres 6 genres
observes presentant une C3 avec 12 lamelles chez Cynolebias (MULLER &
STERBA, 1963), Cynopoecilus (WOURMS, 1976), Aplocheilichthys et
Fundulosoma
(cette etude), 12 a'13 chez Cyprinodon (SELMAN &
WALLACE, 1982), 12 a 14 chez Oryzias (IWAMATSU et al., 1988). Une legere
variation du nombre des lamelles (12 a 14 ) est observee entre especes chez
Epiplatys.

76
Selon GURAYA (1986), les pores de l'enveloppe primaire des
poissons teIeosteens comportent generalement a la fois une microvillosite
ovocytaire et une microvillosite provenant des cellules folliculaires. 11
remarque que chez certaines espeees, seule la microvillosite formee par
la membrane de l'ovocyte est presente dans chaque pore.
Ces deux eas sont observes chez les Cyprinodontidae. Chaque pore
renferme une seule microvillosite chez Cyprinodon variegatus (SELMAN &
WALLACE, 1982 ; WALLACE & SELMAN, 1990), Apl. lamberti, Apl. normani
et E. singa (cette etude). Chaque pore renferme a la fois une microvillosite
d'origine ovocytaire et une microvillosite issue des cellules folliculaires
chez Cynopoecilus ladigesi et Cynopoecilus melanotaenia (WOURMS,
1976), Fundulus heteroclitus (SELMAN & WALLACE, 1986) et la plupart des
especes observees dans cette etude. Une variation du nombre de
microvillosites par pore est observee entre especes d'un meme genre. Les
pores de l'enveloppe primaire de Apl. spilauehen contiennent deux
microvi1l6sites alors que chez les deux autres especes du meme genre
chaque pore n'en renferme qu'une seule. Dans le eas particulier de
Oryzias latipes, certains auteurs notent l'existence de deux microvil-
losites par pore (HIROSE, 1972), d'autres n'en observent qu'une seule
(IWAMATSU et al., 1988).
Les differentes couches de l'enveloppe primaire subissent des
transformations. Dans le eas particulier de la couche C3, les lamelles qui
la constituent se mettent en place, s'epaississent ensuite puis se soudent.
Finalement elles deviennent compactes, s'aplatissent et s'amincissent.
BUSSON-MABILLOT (1973) chez Cichlasoma nigrofasciata et nous-meme
(THIAW, 1984) chez Haplochromis multicolor avons decrit en detail cet
aspect du developpement de l'enveloppe primaire. L'amincissement des
lamelles de l'enveloppe primaire semble lie å l'augmentation de diametre
de l'ovocyte pendant la vitellogenese et la postvitellogenese.
Le nombre des lamelles qui composent la couche C3 determine
l'epaisseur de l'enveloppe primaire. Des auteurs lient cette epaisseur aux
caracteristiques du milieu dans lequel les æufs sont pondus. Ainsi les
æufs demersaux qui sont soumis å des courants forts possedent generale-
ment une enveloppe primaire epaisse (IVANKOV & KURDYAYEVA, 1973 ;
GURAYA, 1978 ; STEHR & HAWKES, 1979 ; LAALE, 1980). Selon ces auteurs,
les æufs pelagiques pour lesquels une oxygenation importante est
necessaire ont le. plus souvent une enveloppe primaire mince. Nous
remarquons que les especes du genre Aphyosemion qui possedent une
enveloppe primaire faite de 9 lamelles vivent å une faible profondeur dans
des zones OU l'eau est tres calme. Les especes des genres Aplocheilichthys
et Epiplatys par contre sont trouvees dans les zones ou le courant est plus
fort. L'enveloppe primaire comporte chez ces especes 12 lamelles. Nos
observations seraient en accord avec cette hypothese.

77
LES PRODUITS D'ACCUMULATION DANS L'OVOCYTE
Il s'agit essentiellement des alveoles corticales et des reserves
vitellines.
Observations
Les alveoles corticales
Chez la plupart des especes observees, la formation des alveoles
corticales debute vers la fin de la previtellogenese et persiste au debut de
la vitellogenese. Les alveoles corticales se disposent en une rangee sous
l'enveloppe primaire avant que la couche interne ne soit complete et
seules quelques unes sont dispersees dans le cytoplasme (PI. VI, Fig. 21).
Dans le eas particulier de A. geryi et Fundulosoma thierryi les
alveoles corticales ne se forment qu'apres la vitellogenese. Des
dictyosomes de l'appareil de Golgi associes au reticulum endoplasmique
s'organisent en reseaux dans la region corticale. La face cis des
dictyosomes est du cate de l'enveloppe primaire et la face trans OU se
constituent les alveoles corticales est du cate oppose (PI. VI, Fig. 22).
Les alveoles corticales presentent un contenu d'aspect variable
suivant l'espece. Generalement elles sont transparentes aux electrons.
Chez Apl. lamberti et E. singa, ce contenu est moyennement dense. Dans
l'espece A. splendopleure, les alveoles corticales sont transparentes chez
A. splendopleure (Ekondo-Titi) et dense chez A. splendopleure (Mbonge).
Les alveoles corticales reagissent negativement å la reaction de
Thiery chez les especes qui ont ete observees : A. splendopleure, A. geryi
et E.
spilargyreius (PI. VII, Fig. 23). Elles ne sont cependant pas
completement digerees par action de la pronase meme pendant un temps
tres long (PI. VII, Fig. 24).
Les reserves vi tellines
La formation du vitellus s'effectue suivant deux modalites. Chez la
plupart des poissons etudies, le vitellus s'accumule par pinocytose. Les
globules vitellins constitues se rassemblent en repoussant les elements de
l'appareil de Golgi et les mitochondries vers la peripherie. Peu de temps
avant l'ovulation le cytoplasme des ovocytes est empli d'une masse
forterne nt dense de vitellus å l'exception de la zone corticale.
Chez Apl. lamberti, E. singa et E. chaperi, une part importante des
reserves vitellines est constituee de substances produites å l'interieur de
l'ovocyte. 'Chez Apl. lamberti en particulier, c'est l'ensemble des lamelles
du reticulum endoplasmique qui se gonfle et qui accumule des substances

PLANCHE VII
Fig. 23 : Follicule ovarien de A. splendopleure (Ekondo-Titi). Reaction
negative au PATAG de l'enveloppe primaire (EP), des filaments (Fa) et
des alveoles corticales (Ae). Le hyaloplasme reagit positivement. X 4000.
Fig. 24 : Follicule ovarien de E. singa. Les filaments adhesifs (Fa) ainsi
que la C2· et la C3 (asterisque) sont eompletement digeres par la pronase.
Une partie du eontenu des alveoles eorticales (fleehe) est insensible il
l'action de l'enzyme. X 17 000.
Figs. 25 et 26 : Vitellogenese endogene ehez les Cyprinodontidae : eas de
Apl. lamberti.
Fig. 25 : Le retieulum endoplasmique (RE) elabore et aeeumule du
materiel puis se transforme en vesieules (V) qui se dilatent et qui
fusionnent. X 24 000.
Fig. 26 : Les vesicules forment en fusionnant des enclaves qui renferment
du materiel granulo-filamenteux peu dense. Tr, travee de eytoplasme.
X 15 000.

78
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26

79
d'aspect heterogene (PI. VII, Fig. 25). Les vesicules constituees
fusionnent sur place et realisent des enclaves de plus en plus
volumineuses. Les dictyosomes emettent egalement des vesicules au
contenu dense qui semblent constituer les nombreuses petites vesicules
que 1'0n trouve dispersees dans le cytoplasme. Pendant la postvitelloge-
nese, la fusion des enclaves se poursuit ; d'enormes espaces renfermant
un materiel granulo-filamenteux assez lache se forment aux depens du
hyaloplasine qui persiste sous forme de travees en certains endroits et å la
peripherie de 1'0vocyte (PI. VII, Fig. 26). Les ovocytes preovulatoires
contiennent en abondance ce materiel peu dense. Chez toutes les especes
observees, les reserves vitellines sont toujours d'aspect amorphe.
Discussion
Les alveoles corticales
Chez les poissons te!eosteens comme chez d'autres groupes
animaux, les alveoles corticales se forment dans 1'0vocyte et participent il
la formation de la membrane de fecondation (YAMAMOTO, 1961 ;
ANDERSON, 1968, 1974 ; IWAMATSU & OHTA, 1976; GURAYA, 1982, 1986).
La phase de formation des alveoles corticales et la nature chimique
de leur contenu ont ete etablies par combinaison de techniques d'etudes
morphologiques, immunologiques et biochimiques (SELMAN et al., 1986,
1988 ; INOUE et al., 1987 ; IWAMATSU et al., 1988). Les alveoles corticales
debutent leur formation avant la vitellogenese dans la region corticale de
1'0vocyte puis elles migrent au fur et il mesure en profondeur. Pendant la
vitellogenese, elles se deplacent vers la peripherie de 1'0vocyte. MAYER
et al. (1988) signalent pour la premiere fois, la formation des alveoles
corticales apres la vitellogenese chez Dicentrarchus labrax.
Nous avons observe ces deux eas chez les Cyprinodontidae avec une
nette predominance du premier. Seuls A. geryi et Fundulosoma thierryi
montrent la formation d'alveoles corticales apres la mise en place des
reserves vitellines. Cette particularite est remarquable. Elle montre que
les mecanismes qui conduisent il la formation des alveoles corticales et il
l'accumulation des reserves vitel1ines peuvent etre inverses dans le temps
ce qui suggere qu'ils sont independants. Les alveoles corticales formees
suivant cette modalite ne presentent pas de migration comme de
nombreux auteurs 1'0n remarque pour celles qui se forment avant la
vitellogenese.
Des etudes cytochimiques demontrent que les alveoles corticales
sont de nature glycoproteique (YAMAMOTO, 1961 ; GINSBURG, 1968 ;
BUSSON-MABILLOT, 1973). Les alveoles corticales des especes A. splendo-
pleure, A. geryi et E. spilargyreius sont probablement de nature

glycoproteique. Nous pensons que la reaction negative au PATAG resulte
de la dissolution de leur contenu au cours de la preparation du materiel.
SELMAN et al. (1988) ont demontre une dissolution des alveoles corticales
des æufs de poissons teleosteens par les teclmiques classiques de fixation,
de deshydratation et d'inclusion.
Les reserves vitellines
D'apres GURAYA (1986) les syntheses endogenes ne participent pas
de fa~on significative a la constitution des reserves vitellines accumulees
dans l'ovocyte des poissons teleosteens. SELMAN & WALLACE (1982, 1983)
montrent que les reserves vitellines sont d'origine exogene chez
Cyprinodon variegatus et Fundulus heteroclitus. SELMAN et al. (1986),
proposent la suppression du terme vesicule vitelline qualifiant les alveoles
corticales naissantes. Les reserves vitellines d'une forte majorite des
Cyprinodontidae que nous avons examines se constituent par endocytose.
Dans le cas particulier de Apl. lamberti, E. chaperi et E. singa, nos
observations des differents stades de developpement du follicule ovarien
n'autorisent pas a conclure il une formation par endocytose des reserves
vitellines. Celles-ci se forment au sein de l'ovocyte au niveau du
reticulum endoplasmique. La vitellogenese exogene est visualisee en
microscopie electronique par le phenornene de la pinocytose (SELMAN &
WALLACE, 1982, 1989 ; SELMAN et al., 1988 ; WALLACE & SELMAN, 1990).
Nous n'avons observe de pinocytose a aucun des stades de developpement
des follicules ovariens chez Apl. lamberti, E. chaperi et E. singa.
Les globules vitellins ont un contenu amorphe ou cristallise. Ces
deux aspects des reserves vitellines ont ete observes dans la meme famille
de poissons teleosteens comme le montrent GRODZINSKI (1954) et GUPTA &
YAMAMOTO (1972) chez les Cyprinidae. Les globules vitellins des æufs des
especes de Cyprinodontidae decrites jusqu'a ce jour presentent un
contenu amorphe.
LES FIlAMENTS ADHEsIFS Ef L'APPAREIL MI CROFYLAI RE
Observations
Les filaments adhesifs sont des elements longs de plusieurs
centaines de micrometres. A l'echelle ultrastructurale les filaments
apparaissent constitues de tubules de 18 nm de diametre environ
agglorneres dans un materiel amorphe. Ils sont completement digeres
par la pronase et reagissent negativement a la reaction de THIERY (1967)
(PI. VII, Figs. 23 et 24). Nous avons observe trois types de filaments tous
composes d'un seul segment (Tableau XIII).

81
Type de filament
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Genre et Espllce
A bertholdi
+
A etzeli
+
A geryi
+
..
A maeseni
..
A riggenbachi
A splendopleure
"
Aplocheilichthys
"
..
Epiplatys
..
Cynolebias
..
Cynopoecilus
Cyprinodon
"
uariegat us
.
Fundulosoma
"
thierryi
,
Fundulus
"
+
heteroclitus
(Caroline du Sud)
..
Fundulus
heteroclitus
(Woods Hole)
Fundulus
"
ocellaris
Oryzias latipes
+
+
Pterolebias
"
longipinnis
Tableau XIII : Les differents types de filaments observes chez les
Cyprinodontidae. Une
homogeneite est presente au niveau du genre chez
Aplocheilichthys, Epiplatys, Cynolebias et Cynopoecilus. S B, segment basal;
S D, segment distal.

82
La forme la plus repandue chez les especes examinees ici consiste
en un segment qui se retrecit regulierement de la base vers l'apex
(Tableau XIII) (Annexe 8).
Dans le second type l'extremite basale de chaque filament se
termine en pointe (PI. VIII, Figs. 27-29 et Tableau XIII). Ce type de
filaments est rencontre chez A. bertholdi.
Le troisieme type de filaments est observe chez A. etzeli. La base
apparait ilettement plus large que le reste du filament (PI. VIII, Figs. 30
et 31 et Tableau XIII).
Chez la plupart des especes etudiees, les filaments sont essentiel·
lement rencontres autour du micropyle (Tableau XIV) (Annexe 8). A ce
niveau leur nombre peut depasser 200 comme c'est le eas chez
A. bertholdi. ns constituent ainsi de bons reperes pour localiser le
micropyle.
Generalement, les filaments
sont separes
du canal
micropylaire par un espaee plus ou moins important. TIs sont presents
dans le vestibule chez Fundulosoma thierryi et meme dans le canal
micropylaire chez A. bertholdi.
Dans le genre Aplocheilichthys, les filaments sont egalement
nombreux et rassembles autour du micropyle chez Apl. spilauehen
tandis que chez Apl. lamberti et Apl. normani, ils sont peu nombreux
dans la region micropylaire. Comme des filaments sont egalement
implantes dans les autres regions de l'ovule chez ces deux dernieres
espeees, ils apparaissent uniformement repartis.
L'appareil micropylaire des especes examinees est generalement
depourvu de vestibule et est de type 3 (Tableau XIV). Chez Fundulosoma
thierryi, le vestibule est assez developpe mais du fait du nombre eleve de
lamelles de la couche C3, le canal est long et le micropyle est de type 2
(Figure 13). Dans le eas particulier de A. bertholdi, un micropyle de type 2
et un micropyle de type 3 sont observes dans des ovules provenant d'une
meme femelle (PI. VIII, Figs. 27-29). Chez ce poisson les ovules
presentent un canal micropylaire ouvert pour les uns et obstrue par un
bouchon å la base de l'ouverture interieure pour les autres (PI. VIII,
Figs. 28 et 29).
Le micropyle peut subir des modifications au cours de la
fecondation ou au contact de l'eau. Chez Apl. lamberti et Apl. normani, il
s'organise un cone de fecondation tres developpe (PI. VIII, Fig. 32) tandis
que dans les genres Aphyosemion et Epiplatys aucun cone n'apparait å la
surfaee de l'ovule.
Une simple activation au contact de l'eau provoque la fermeture du
canal micropylaire chez E. ansorgei, E. chaperi, E. hildegardae,
E. lamottei, A. geryi et les differentes populations examinees chez
A. splendopleure. Le canal micropylaire ne se ferme pas dans le eas de
A. bertholdi, A. etzeli, A. riggenbachi et E. spilargyreius.

PLANCHE VIII
Fig. 27 : Ovule de A. bertlwldi. Au pole anima1 se trouve le micropyle. Une
multitude de filaments sont implantes dans la region micopylaire (RM).
M. E. B. XB5.
Fig. 28 : Fort agrandissement de la region micropylaire de l'ovule de la
figure 27. Le micropyle est de type 3. Les filaments (Fa) se terminent en
pointe å leur base. CM, cana1 micropylaire. M. E. B. X 1 500.
Fig. 29 :. Micropyle de type 2 d'un ovule de A. bertholdi. L'ouverture
interieure du canal micropylaire est obstruee. V, vestibule. M. E. B.
XI BOO.
Figs. 30 et 31 : Region micropylaire d'un ovule de A. etzeli. Les
ornementations (Or) de la couche superficielle de l'enveloppe secondaire
sont observees dans cette region. Les filaments ont une disposition
perimicropylaire et leur base est epaisse. M. E. B. Fig. 30, X 400 ; Fig. 31,
X 1700.
Fig. 32 : Ovule feconde de Apl. normani . Les filaments (Fa) sont peu
nombreux et sont repartis sur toute la surface. Un cone de fecondation
bien developpe s'est organise (fleche). M. E. B. X 45.

84
Espllce
diametre
type de
repartition des
References
ovulaire
micropyle
filaments
Aphanius diBpar
?
?
sur toute la surface
Abraham et aL, 1984
A bertholdi .
0,8
2 et 3
~rimicropylaire
Inedit
..
..
A etzeli
1
3
..
..
..
A geryi
Thiaw &: Mattei, 1992a
..
A. maeBeni
],3
non observe
Inedit
..
A riggenbachi
1
3
Thiaw &: Mattei, 1992a
..
..
..
A Bplenc10pleure
non observe
Apl. lamberti
2
3
sur toute la surface
Inedit
..
..
..
..
Apl. normani
..
..
Apl. Bpilauchen
non observe
perimicropylaire
Cyprinoc1on variegatus
?
?
sur toute la surface
I1no &: Inoue, 1982
E. annulatus
0,5
3
perimicropylaire
Inedit
..
..
E. anBorgei
1
Thiaw &: Mattei, 1992a
..
..
E. bifaBciatus
non observe
Inedit
..
..
E. chaperi
3
Thiaw &: Mattei, 1992a
..
..
..
E. fasciolatus
non observe
..
..
..
E. hildegardae
Inedit
..
E. lamottei
1,6
"
"..
E. Bpilargyreius
1
3
Thiaw &: Mattei, 1992a
..
..
FunduloBoma thierryi
2
perimicropylaire et dans
le vestibule
Fundulus heteroclitus
1,8
1
sur toute la surface sauf
Dumont &: Brummett,
dans le vestibule
lfØ)
filaments non adhesifs
OryziaB latipeB
1,2
3
sur toute la surface
Hørt et aL, 1984
filaments adhesifs au
Iwamatsu et al., 1988
paIe vegetatif
PterolebiaB longipinniB
?
2
sur toute la surface
Siegel, 1958
Tableau XIV : Caracteristiques ultrastructurales des ovules des
Cyprinodontidae : diametre ovulaire en Jlm, type de micropyle et distribution
des filaments.

85
1
2
3
4
5
6
7
8
Figure 13.
Les differents types d'appareil micropylaire observes dans la famille des
Cyprinodontidae. Les filaments (F) sont d'aspect et de repartition
variables.. E, enveloppe secondaire.
Type 1: Fundulus heteroclitus (Woods Hole) (1) et Fundulus heteroclitus
(Caroline du Sud) (2).
Type 2 : Fundulosoma
thierryi (3), A. bertholdi (4) et Pterolebias
longipinnis (5).
Type 3: A. bertholdi, A. etzeli etA. riggenbachi (6), Oryzias latipes (7) et
E. spilargyreius (8).

86
Discussion
Les Cyprinodontidae comme les Cichlidae (BUSSON-MABILLOT,
1977), les Gobiidae (RIEHL, 1978 ; TAKAHASHI, 1978), les Osmeriidae, les
Salangiidae (GURAYA, 1986) et les Melanotaeniidae (ROWE, 1987) sont les
rares poissons teleosteens dont les ovules presentent des filaments.
Les filaments montrent une grande diversite morphologique dans
la famille des Cyprinodontidae.
Le type le plus commun est constitue d'un segment qui se retrecit
regulierement de la base vers l'apex. Dans le cas particulier de l'espece
Fundulus heteroclitus, deux populations que l'on distingue par l'aspect
des filaments sont observees. Chez Fundulus heteroclitus (Caroline du
Sud), il existe de nombreux filaments courts et serres sur toute la surface
de l'ovule et des filaments longs mais beaucoup moins nombreux dans la
region micropylaire. Chez Fundulus heteroclitus (Woods Hole), il n'y a
que des filaments longs et espaces.
RART et al. (1984) decrivent chez Oryzias latipes des filaments
constitues de deux segments. Certains sont non adhesifs et comportent
un segment basal long de 40 Jlm, les autres sont adhesifs et le segment
basal est de 8 å 10 Jlm de longueur. Des filaments d'un seul type,
constitues de deux segments, sont egalement observes chez une espece de
Melanotaeniidae (HOWE, 1987).
Les filaments que nous decrivons chez A. bertholdi d'une part et
A. etzeli d'autre part, different entre eux et des autres precedemment
decrits.
La repartition des filaments varie egalement (Annexe 8).
Toute la surface de l'ovule comporte des filaments non adhesifs
chez Oryzias latipes (HART et aL, 1984 ; IWAMATSU et al., 1988). Elle
possede des filaments adhesifs chez Fundulus heteroclitus (KUCHNOW &
SCOTT, 1977 ; DUMONT & BRUMMETT, 1980 ; BRUMMETT & DUMONT,
1981), Aphanius dispar (ABRAHAM et aL, 1984), Cyprinodon variegatus
(lINO & !NOUE, 1982) et Apl. lamberti et Apl. normani (cette etude). Ce
type de repartition des filaments a ete observe chez d'autres familIes de
poissons teleosteens (lVANKOV & KURDYAYEVA, 1973 ; BUSSON-
MABILLOT, 1977).
Tous les autres poissons que nous avons examines presentent une
disposition perimicropylaire des filaments. Les filaments ont une position
variable par rapport au micropyle. Leur presence dans le vestibule et
dans le canal micropylaire n'a pas ete signalee auparavant. Des
filaments å repartition localisee å une region de la surface de l'ovule sont
peu courants. Ils ont ete mis en evidence sans contestation chez les
Melanotaeniidae (HOWE, 1987). Dans cette famille, le genre Pseudomugil
montre une variation intragenerique de la repartition des filaments. Il en

est egalement ainsi chez Aplocheilichthys puisque Apl. spilauehen
presente contrairement aux deux autres especes etudiees dans ce genre
des ovules dont les filaments sont disposes autour du micropyle .
BoYD & SIMMONns (1974) ainsi que BRUMMETr & DUMONT (1981)
pensent que les variations observees chez les deux populations de
Fundulus heteroclitus sont genetiquement determinees. Le eas de
Fundulus
ocellaris qui vit dans les memes eaux que Fundulus
heteroclitus (Caroline du Sud) et qui presente les caracteristiques de
Fundulus heteroclitus (Woods Hole) est en accord avec cette idee. TI
ressort de nos observations que Apl. normani presente une repartition des
filaments sur toute la surfaee de I'ovule alors que chez E. bifasciatus et
E. spilargyreius les filaments sont perimicropylaires. Ces trois poissons
proviennent cependant de la meme riviere.
RIEHL & SCHULTE (1977) et RIEHL (1980) estiment que le type de
micropyle et la structure de la region micropylaire de l'enveloppe
constituent de bons criteres d'identification de nombreux poissons
teleosteens. Chez les Cyprinodontidae, trois types de micropyle ont ete mis
en evidence. Le plus commun est le type 3. Le type 2 a ete observe chez
Pterolebias longipinnis (SIEGEL, 1958) et chez Fundulosoma thierryi
(Annexe 8). Nous avons remarque une variation individuelle de la
structure du micropyle chez A. bertholdi. La fonction premiere du
micropyle est de permettre la penetration des spermatozoides dans I'ovule
au moment de la fecondation. RIEHL & GOTTING (1974, 1975) et RIEHL &
SCHULTE (1977) notent que le micropyle de Esox lucius est ferme et
suggerent une penetration des spermatozoides dans I'ovule il des niveaux
autres que ce micropyle. Cette penetration nous parait irrealisable vues
I'epaisseur et la durete de I'enveloppe primaire des æufs des poissons
teleosteens. Les elements qui obstruent le micropyle chez A. bertholdi,
A. etzeli et Fundulosoma thierryi sont des excroissances du cytoplasme
de I'ovocyte comme le remarquent KOBAYASHI & YAMAMOTO (1981, 1985)
chez Oncorhynchus keta, Kuno (1982) chez Tribolodon hakonensis, Kuno
(1983) chez Plecoglossus altivelis et Kuno & SATO (1985) chez Cyprinus
carpio. Ces elements sont moins difficiles il traverser que l'enveloppe
primaire. KunO (1982) interprete ces excroissances comme des sites
recepteurs des spermatozoides fecondants. Selon WOLENSKY & HART
(1988) une excroissance du cytoplasme appelee cone pourrait jouer un role
de catalyseur en entrainant le spermatozoide dans le cytoplasme de
l'ovule. Le micropyle des ovules de nombreux poissons que nous avons
examines est egalement ferme mais cette fermeture se produit pendant le
sejour dans I'eau et lors de la fixation du materiel. WOLENSKY & RART
(1987, 1988) ont montre qu'un cone se developpe dans les æufs de
Brachydanio rerio independamment de I'entree d'un spermatozoide dans

88
le micropyle, par activation due A l'eau. Selon YAMAMOTO (1961) et WOLF
(1974) des agents chimiques provoquent la reaction corticale.
LA MORPHOGENESE DE L'ENVELOPPE SECONDAIRE
Observations
Sources et modalites de depot des constituants de l' enveloppe
secondaire
L'enveloppe secondaire provient de substances secretees par les
cellules folliculaires ou de residus issus de la degradation de ces cellules.
L'origine des precurseurs de cette enveloppe a ete etablie chez trois
especes appartenant A des genres differents : A. splendopleure, Apl.
spilauehen et E. spilargyreius.
Chez trois populations. de l'espece A. splendopleure, originaires des
localites suivantes : Ekondo-Titi, Mbonge et"Yato, l'enveloppe secondaire
est constituee de deux precurseurs d'origine differente (Annexe 7). Des
grains de secretion se forment au niveau de l'appareil de Golgi, se depo-
sent A la surfaee de l'enveloppe primaire et forment en partie l'enveloppe
secondaire. Le second constituant est elabore par le reticulum endoplas-
mique qui se dilate progressivement en accumulant les produits synthe-
tises. Ce materiel est d'aspect filamenteux et peu dense aux electrons.
Dans le eas de A. splendopleure (Ekondo-Titi et Yato), les cellules
folliculaires sont reliees entre elles par des jonctions serrees (Annexe 7)
(PI. IX, Fig. 33). De larges lacunes communes A plusieurs cellules
folliculaires sont observees dans l'epithelium. Les grains d'origine
golgienne et du materiel filamenteux sont liberes au niveau de ces
lacunes. Quelques grains golgiens sont liberes egalement au niveau de la
membrane plasmique des cellules folliculaires qui fait face A l'ovocyte.
Chez A. splendopleure (Mbonge) par contre, il n'existe pas de jonctions
serrees reliant les cellules folliculaires et les espaces intercellulaires sont
largement ouverts (PI. VI, Fig. 20).
Au cours de la vitellogenese et de la postvitellogenese chez
E. spilargyreius les mitochondries subissent une degradation. Elles
degenerent et les cellules folliculaires qui sont separees par des espaces
intercellulaires ouverts (PI. IX, Fig. 34) sont detruites. Les residus issus
de cette degradation se deposent il la surfaee de l'enveloppe primaire et
participeI)t Ala constitution de l'enveloppe secondaire (Annexe 9).
Chez Apl. spilauehen, le reticulum endoplasmique se developpe
pendant la postvitellogenese ma~s il n'apparait jamais sous la forme de
grosses vesicules comme cela est observe chez A. splendopleure. C e
reticulum endoplasmique est empli d'un materiel de faible densite aux

00
electrons. Des grains denses multipIes sont observes dans des vacuoles au
voisinage du noyau (PI. IX, Fig. 35).
Le reticulum endoplasmique s'ouvre dans les espaces intercel-
lulaires egalement largement ouverts. Une couche C4 faiblement dense
aux electrons s'organise å la surface de l'enveloppe primaire dont la
couche ct persiste. Nous avons pu suivre le cheminement des grains
denses multipIes en raison de leur forte densite. Ces grains sont liberes
dans les espaces intercellulaires qui contiennent de nombreux filaments
sur lesquels ils se disposent. Vers la fin de la postvitellogenese, les
cellules folliculaires se desorganisent ; leur membrane plasmique se
rompt et elles perdent leur individualite. De leur hyaloplasme resultent
des arnas de fins granules que l'on observe egalement sur les filaments.
Ces arnas ainsi que les grains denses se deposent å la surface de la
couche nouvellement formee (PI. IX, Figs. 36 et 37).
Structure de l' en veloppe secondaire de l' ovule
L'enveloppe secondaire est presente chez tous les Cyprinodontidae
que nous avons etudies å l'exception des deux especes du genre
Aplocheilichthys, Apl. lamberti et Apl. normani ou l'ovule n'est entoure
que d'une enveloppe primaire.
Au.microscope electronique å transmission, l'enveloppe secondaire
comporte deux couches : une couche interne toujours d'aspect
membranaire et une couche superficielle de structure variable. Chez
toutes les especes du genre Aphyose mion, la couche superficielle est
constituee de tubules de 25 nm de diametre exterieur ouverts å la base
(Annexe 7) (PI. IX, Fig. 38). Dans le genre Epiplatys la couche
superficielle est formee d'un materiel qui s'organise en vesicules de 25 å
60 nm de diametre exterieur (PI. IX, Fig. 39).
La couche superficielle presente des epaississements qui forment
une ornementation d'aspect variable (Tableau XV et PI. X å PI. XII). Ces
ornementations sont generalement absentes dans la region micropylaire.
Chez A. bertholdi et A. etzeli cependant elles sont presentes å ce niveau
jusqu'å l'entree du canal micropylaire (PI. VIII, Figs. 30 et 31).
Chez certaines especes les epaississements sont disposes sans
ordre et aucune reticulation n'est observee : A. splendopleure (Ekondo-
Titi et Yato) (Annexe 7), A. geryi (Casamance), A. riggenbachi (Figure 14)
et E. bifasciatus et E. lamottei (Figure 15).
Les especes A. riggenbachi (Figure 14) et E. bifasciatus (Figure 15)
presentent les structures les plus simpIes en ne comportant qu'un seul
type d'epaississements. La couche superficielle est formee dans ce cas
d'un depot granulaire sur lequel sont disposes les epaississements. Ceux-
ci sont coniques ou cylindriques chez A. riggenbachi, leur hauteur varie

91
Ornementations
Espke et Population
structure
r~ticulation
type
d'~paississements
AphaniUII diBpar.
non observ~e
·
.
,
A bertholdi
tubules de 25 nm
+
gros et petita
A etzeli
IO
IO
"
A geryi (Casarnance)
"
"
·
A geryi (Kamalou river)
"
+
"
A. maeBeni
IO
"
"
A. riggenbachi
"
·
gros
A Bplendopleure (Ekondo·Titi)
"
"
gros et petita
A Bplendopleure (Mbong~)
"
incompl~te
"
A Bplendopleure (Yato)
"
"
·
Apl. lamberti
absence d'enveloppe secondaire
Apl. norm~ni
IO
Apl. Bpilauchen
non observee
+
petits
CynolebiaB bellotti
absence d'enveloppe secondaire
CynolebiaB nigripinniB
"
CynopoecilUII ladigeBi
tubules de 47 nm
·
gros
Cynopoecilus melanotaenia
"
"
"
CynopoecilUB BplendenB
non pr~cisee
"
gros et petita
E. anBorgei
v~sicules de 25 a 60 nm
incompl~te
IO
E. bifaBciatuB
"
·
petits
E. chaperi
"
+
gros et petita
E. fascialatuB
"
"
petits
E. hildegardae
"
"
gros et petita
E.lamottei
"
"
·
E. Bpilargyreius
"
+
petits
Fundulosoma thierryi
non observee
double
gros et petits
FunduluB heteroclitus
fibrilles
·
-
Oryzias la~ipeB
absence d'enveloppe secondaire
Pterolebias longipinniB
"
Tableau XV : Structure de la couche superficielle de l'enveloppe
secondaire observee en microscopie electronique a transmission et aspect
des ornementations realisees par cette couche observee en microscopie
electronique a balayage.

PLANCHE X
Ornementations non reticulees de la couche superficielle de l'enveloppe
secondaire des ovules des Cyprinodontidae observes au microscope
electronique a balayage.
Figs. 40 et 41 : La couche superficielle ne comporte qu'un seul type
d'epaississements chez A. riggenbachi et E. bifasciatus.
Fig. 40 : Chez A. riggenbachi il n'existe que de gros epaississements de 6
a 12 /lm de hauteur. Certains epaississements sont relies par une
ornementation plus fine (fleche). Fa, filament. X 450.
Fig. 41 : De petits epaississements ne depassant pas 0,8 /lm forment les
ornementations de la couche superficielle chez E. bifasciatus. X 1 800.
Figs. 42-44 : De gros epaississements (GE) et de petits epaississements
(PE) ornementent la couche superficielle chez A. geryi (Casamance),
A. splendopleure (Yato) et E. lamottei.
Fig. 42 : Les gros epaississements (GE) atteignent 7 /lm alors que les
petits epaississements (PE) ne depassent pas 1,5 /lm chez A. geryi
(Casamance). X 2 400.
Fig. 43 : Les gros epaississements (GE) et les petits epaississements (PE)
atteignent respectivement 7 et 3 /lm chez A. splendopleure (Yato). Les
petits epaississements sont nombreux et sont relies par de fines fibrilles
(fleches). X 2000.
Fig. 44 : Chez E. lamottei les gros epaississements (GE) sont hauts de
6 /lm, les petits epaississements (PE) sont epais et ont 1,5 /lm de haut. Les
fleches indiquent les liens entre certains petits epaississements. X 2 800.

PLANCHE XI
Ornementations reticulees de la couche superficielle de l'enveloppe
secondaire des ovules des Cyprinodontidae observes au mlcroscope
electronique a balayage.
Figs. 45 et 46 : Reticulation polygonale complete formee par un seul type
d'epaississements. Fa, filaments.
Fig. 45 : E. spilargyreius. Les epaississements sont hauts de 3 /lm et ont
un diametre a la base ne depassant pas 1 /lm. Leur alignement realise
des polygones larges de 5 a 6 J.Lm. X 1 800.
Fig. 46 : La largeur des polygones est de 4,5 a 5,7 /lm chez Apl.
spilauehen. Le diametre a la base et la hauteur des epaississements sont
respectivement de 0,5 et 1 /lm. Les fleches indiquent le depot sur les
filaments (Fa) des elements constituant les epaississements. X 2 800.
Figs. 47·49 : Reticulation polygonale complete formee par deux types
d'epaississements. Les petits epaississements (PE) forment les parois ;
les gros epaississements (GE) se situent aux angles des polygones.
Fig. 47 : A. bertholdi. La largeur des polygones est de 12 a 13 /lm ; les gros
et les petits epaississements ont respectivement 5,5 et 1,2 J.UI1 de hauteur.
X 280.
Fig. 48 : Les polygones sont plus larges chez A. etzeli que chez
A. bertholdi. Les gros epaissisements (GE) sont hauts de 6 /lm et les petis
epaississements (PE) de 2 /lm. X 330.
Fig. 49 : De gros epaississements de 7 /lm de hauteur et de petits
epaississements hauts de 1,5 /lm forment des plygones de 8,5 a 11,5 J.1ID.
chez E. chaperi. De fines fibrilles (fleches) relient les petits epaissis-
sements les uns aux autres et aux gros epaississements. X 2 500.

PLANCHE XII
Figs. 50 et 51 : Gros et petits epaissisements realisant une reticulation
polygonale incomplete chez A. splendopleure (Mbonge) et E. chaperi.
Fig. 50 : Chez A. splendopleure (Mbonge) la hauteur des gros et des petits
epaississements est respectivement de _6 et 3 ~m. Une multitude de petits
epaississements emplit les polygones. X 800.
Fig. 51 : Dans le eas de E. chaperi ces deux types d'epaississements ont
respectivement une hauteur de 3,5 et 1,5 ~m. Les polygones renferment
de petits epaississements qui sont moins nombreux. X 1 200.
Figs. 52 et 53 : Double reticulation chez Fundulosoma thierryi. Les
mailles grossieres sont constituees par les epaississements de 10 Jlm
environ. Le reseau de fibrilles realise dans ces mailles une fine
reticulation. Fig. 52, X 280 ; Fig. 53, X 1 200.

95
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A. riggen.bachi
A. geryi (Casamance)
A. spendopleure (Ekondo-Titi)
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A. splendopleure (Yato)
A. bertholdi
A. etzeli
A. maesenl
A. geryi (Koumalou river)
A. splendopleure (Mbonge)
10 uro
Figure 14.
Structure de la couche superficiel1e de l'enveloppe secondaire chez les
Cyprinodontidae du genre Aphyosemion.

E. bifasciatus
E. lamottei
E. spilargyreius
E. fasciolatus
E. chaperi
E. hildegardae
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E. ansorgei
10 Jlm
Figure 15.
Structure de la couche superficielle de l'enveloppe secondaire chez les
Cyprinondontidae du genre Epiplatys.

de 6 a 12 )lm et ils sont generalement separes les uns des autres (PI. X,
Fig. 40). Dans le eas de E. bifasciatus, les epaississements sont arrondis.
ns ont 0,8 )lm de haut et ils semblent eonstitues de granules agglomeres
(PI. X, Fig. 41).
Chez A. geryi (Casamanee), A. splendopleure (Ekondo-Titi et Yato)
(Figure 14) et E. lamottei (Figure 15) de gros et de petits epaississements
eoexistent. Les petits epaississements sont relies par un reseau de fins
filaments ehez A. splendopleure (Yato) (Figure 14). Chez E. lamottei ees
petits epaississements ont un diametre plus important que eeux des
autres espeees examinees et des liens n'existent qu'entre eertains d'entre
eux (Figure 15). La hauteur maximale des gros et petits epaississements
vane entre espeees et entre populations (PI. X, Figs. 42-44 et Tableau
XVIa) (Annexe 9).
Chez les autres espeees, les epaississements presentent des
alignements qui se reeoupent realisant ainsi une retieulation polygonale.
Chez ehaque espeee, la retieulation presente des earaeteristiques definies
par la hauteur des epaississements, leur diametre a la base et la largeur
des polygones.
Un seul type d'epaississements existe ehez E. spilargyreius (PI. XI,
Fig. 45) et (Figure 15), Apl. spilauehen (PI. XI, Fig. 46) et E. fasciola.tus
(Figure 15). La largeur des polygones, la hauteur des epaississements et
leur diametre a la base sont portes sur le Tableau XVIb.
Dans le eas de A. bertholdi, A. etzeli, A. maeseni et A. geryi
(Kamalou river) (Figure 14) ainsi que de E. chaperi et E. hildegardae
(Figure 15) de gros et de petits epaississements forment une retieulation
eomplete. Les gros epaississements sont situes aux angles des polygones
qui ont leurs parois formees par les petits epaississements. Leur hauteur
est variable (PI. XI, Figs. 47-49 et Tableau XVIe). Dans le eas de
E. hildegardae, quelques petits epaississements sont disperses dans les
polygones.
Chez E.
chaperi de fines fibrilles relient les petits
epaississements les uns aux autres et aux gros epaississements. La
retieulation difThre d'une espeee a l'autre egalement dans ee eas.
n apparait c1airement que les polygones sont plus larges que dans le eas
preeedent (Tableau XVIe).
Deux types d'epaississements realisant une retieulation ineomplete
sont observes ehez A. splendopleure (Mbonge) (Figure 14 et PL. XII,
Fig. 50) et E. ansorgei (Figure 15 et PI. XII, Fig. 51). Les petits epais-
sissements sont eontenus dans les polygones ehez ees deux espeees. Ils y
sont toutefois plus nombreux ehez A. splendopleure (Mbonge) que ehez
E. chaperi.
Chez Fundulosoma thierryi, la eouehe superfieiel1e eomporte une
double retieulation. Des epaississements de 10 )lm environ forment des

98
Espåce et population
Hauteur des gros
Hauteur des petita
epaississements (~)
epaississementa (J,Lm)
A geryi (Casamance)
7
1,5
.
A riggenbachi
6 - 12
-
A splendopleure (Ekondo-Titi)
9
1,5
A splendopleure (Yato)
7
3
E. bifasciatus
0,8
-
E.lamottei
6
l, 6
a
Espåce
Hauteurdes
DiamHre å la base des
Largeur des
epaississements (11m)
epaississements (11m)
polygones (J,Lm)
Apl. spilauchen
1
0.5
4,5-5,7
E. fasciolatus
2,3
0,4 - 0,8
6 - 7
E. spilargyreius
3
1
5 - 6
b
Espåce et Population
Hauteur des gros
Hauteur des petita
Largeur des
epaississements (11m)
epaississements (J,Lm)
polygones (11m)
A bertholdi
5,5
1,2
12 - 13
A etzeli
6
2
17 - 26
A geryi (Koumalou river)
5
l,S
14 - 17
A maeseni
3
l,S
8 - lO,S
E. hildegardae
5
00
12· 14
E. chaperi
7
00
8,5 - 11,5
c
Tableau XVI : Caracteristiques ultrastructurales des ornementations
de la couche superficielle de l'enveloppe secondaire des ovules chez les
Cyprinodontidae. a, ornementations non reticulees avec un seul type
d'epaississements pour A. riggenbachi et E. bifasciatus et de deux types
d'epaississements chez les autres especes ; b, ornementations reticuIees
completes formees d'un type d'epaississements ; c, ornementations
reticuIees· constituees de deux types depaississements.

99
mailles grossieres lesquelles renferment un reseau de fibrilles qUl
realisent une fine reticulation (PI. XII, Figs. 52 et 53).
Discussion
Les sources des constituants de l' enveloppe secondaire
L'enveloppe secondaire est une structure constituee de substances
issues de l'epithelium folliculaire (LUDWIG, 1874). Des substances
provenant de trois sources differentes forment cette enveloppe secondaire.
Chez Coregonus albula (FLUGEL, 1967), les precurseurs formes
dans le rØticulum endoplasmique transitent dans l'appareil de Golgi OU
ils sont glycosyles. Ils sont ensuite liberes il la surface de l'enveloppe
primaire de l'ovocyte. Dans le cas de Cichlasoma nigrofasciata (BUSSON-
MABILLOT, 1977), les precurseurs sont formes uniquement au niveau du
reticulum endoplasmique.
Nous avons retrouve ces deux origines des constituants de
l'enveloppe secondaire des ovules chez les Cyprinodontidae. Dans le cas
des differentes populations etudiees de l'espece A. splendopleure ces
precurseurs presentent une origine mixte (Annexe 7). Certains se
constituent comme chez Coregonus albula et les autres sont elabores de la
meme facon que chez Cichlasoma nigrofasciata.
BUSSON-MABILLOT (1977) insiste chez cette derniere espece sur le
caractere particulier de la secretion directe des precurseurs de l'appareil
adhesif dans les espaces compris entre les cellules folliculaires. Ce type
de secretion est cependant frequent chez les Cyprinodontidae, Cyno-
poecilus melanotaenia (WOURMS & SHELDON, 1976), A. splendopleure et
Apl. spilauehen (cette etude).
L'enveloppe secondaire peut provenir de la transformation de
l'epithelium folliculaire. SHELTON (1978) observe chez Dorosoma
petenense des transformations de l'epithelium folliculaire en une couche
granulaire puis en une couche a striation radiale fortement adhesive. Des
residus de cellules folliculaires transformees participent a la constitution
de l'enveloppe secondaire chez E. spilargyreius (Annexe 9) et Apl.
spilauehen. Dans le cas de E. spilargyreius, les cellules folliculaires sont
detruites apres une degenerescence generalisee des mitochondries alors
que chez Apl. spilauehen la degradation des cellules folliculaires n'est
pas liee il une degenerescence mitochondriale.
Certains auteurs comme IVANKOV & KURDYAYEV A (1973)
designent diverses structures dont les filaments disposees a la surface de
l'æuf par le terme "membrane secondai:re" ou "chorion". Cette
denomination n'est pas equivalente a celle d'enveloppe secondaire que
nous employons pour deux raisons. La premiere est que l'origine des

100
filaments n'est pas encore demontree de facon incontestable et les avis
sont partages entre une origine a partir des cellules folliculaires
(TSUKAHARA, 1971 ; RART et al., 1984) ou de l'ovocyte (YAMAMOTO, 1963 ;
TESORIERO, 1977a, b). La deuxieme raison est que la "membrane
secondaire" definie par IVANKOV & KURDYAYEVA, (1973) a une double
origine : des substances issues des cellules folliculaires et d'autres qui
penetrent par les espaces compris entre ces cellules, ce qui est contraire a
la definition de l'enveloppe secondaire.
Structure de l' enveloppe secondaire et mecanismes de depot de
ses constituants
Chez les Cyprinodontidae, la couche superficielle de l'enveloppe
secondaire presente une structure vesiculaire, tubulaire ou fibrillaire. La
structure vesiculaire est propre au genre EpipIatys. Chez les especes
examinees des genre s Aphyosemion et Cynopoecilus la couche
superficielle est organisee en tubules lesquels different suivant le genre
(WOURMS & SHELDON, 1976 ; Annexe 7). Dans le genre Cynopoecilus, les
tubules sont enrobes dans une substance amorphe et ils presentent un
diametre exterieur de 47 nm (WOURMS, 1976) alors que chez
Aphyosemion, ils sont presque exc1usivement nus et mesurent 25 nm de
diametre exterieur (Annexe 7). Une enveloppe secondaire presentant une
couche superficielle fibrillaire est observee chez FunduIus heteroclitus
(DUMONT & BRUMMETT, 1980, 1985; SELMAN & WALLACE, 1986). A notre
connaissance, les Cyprinodontidae sont les seuls poissons teleosteens qui
presentent une enveloppe secondaire organisee. Chez Coregonus aIbuIa et
SaImo fontinalis (FLUGEL, 1967), CichIasoma nigrofasciata (BUSSON-
MABILLOT, 1977), PIeuronychthys coenosus (STEHR & HAWKES, 1983) et
Astyanax bimacuIatus (CRUZ-LANDIM & CRUz-ROFLING, 1989), le
materiel qui forme l'enveloppe secondaire est amorphe. Il est
remarquable de noter que le type d'organisation de la couche superficielle
varie d'un genre a l'autre chez les Cyprinodontidae. Chaque genre
presente un type donne de structure indifferemment de l'aspect des
ornementations de surface de cette couche. Cette organisation ne semble
pas etre determinee par les conditions du milieu dans lequel vivent ces
poissons. Les especes des genres Aphyosemion et EpipIatys sont recoltees
dans la meme riviere. La structure de la couche superficielle qui difThre
nettement dans les deux cas pourrait etre determinee genetiquement. La
structure de la couche superficielle de l'enveloppe secondaire constitue
un bon critere systematique permettant de distinguer les genres les uns
des autres.

101
Les Cyprinodontidae peuvent etre repartis en deux grands
groupes : le groupe des especes presentant des ovules sans enveloppe
secondaire et celui dont les gametes sont pourvus de cette formation.
Les ovules de la plupart des poissons teIeosteens ne comportent pas
d'enveloppe secondaire. TI en est de meme chez certaines especes de la
famille des Cyprinodontidae : Cynolebias bellotti, Cynolebias nigripinnis
et Pterole.bias longipinnis (SIEGEL, 1958), Oryzias latipes (RART et al.,
1984), Apl. lamberti et Apl. normani (cette etude).
Les especes dont les ovules comportent une enveloppe secondaire
sont les plus representees dans la famille. Il s'agit de Fundulus
heteroclitus (FLUGEL, 1967), Aphanius mento (ABRAHAM et al., 1984), des
especes des genres Cynopoecilus (SIEGEL, 1958 ; WOURMS & SHELDON,
1976), Aphyosemion et Epiplatys et de Apl. spilauehen (cette etude). La
presence de l'enveloppe secondaire chez une espece (Apl. spilauehen) et
son absence dans d'autres (Apl. lamberti et Apl. normani) dans un meme
genre est remarquable Cette variation intragenerique pourrait etre due
aux caracteristiques du milieu dans lequel vivent ces poissons.
La structure de l'enveloppe secondaire presente differents aspects
observes sur la couche superficielle. Cette variation concerne les
omementations de cette couche.
Elle est dans
certains cas relative
a la dimension des
epaississements. TI peut y avoir un ou deux types d'epaississements. Cinq
especes, A. riggenbachi, Apl. spilauehen, E. bifasciatus, E. fasciolatus et
E. spilargyreius ne presentent qu'un seul type d'epaississements. Il
s'agit de gros epaississements chez l'espece A. riggenbachi et de petits
epaississements chez les quatre autres. Les deux types d'epaissis-
sements, gros et petits sont presents chez les autres especes.
Ces epaississements peuvent etre plus ou moins espaces. WOURMS
& SHELDON (1976) decrivent chez Cynopoecilus ladigesi des epaissis-
sements plus espaces que ceux observes chez Cynopoecilus melanotaenia.
La forme des epaississements est variable. Les epaississements que
decrivent WOURMS (1976) et WOURMS & SHELDON (1976) sont plus epais,
plus cylindriques et possedent une constriction plus accentuee chez
Cynopoecilus ladigesi que chez Cynopoecilus melanotaenia ou elles sont
coniques. Le modele realise par ces epaississements est egalement
variable. Dans les genres Epiplatys et Aphyosemion il existe des especes
qui presentent pour les unes des epaississements disposes sans ordre et
pour les autres des epaississements realisant une reticulation
polygonale. Cette variation est egalement remarquee entre populations
d'une meme espece. C'est en particulier le cas entre A. geryi
(Casamance) et A. geryi (Kamalou river) et entre les differentes
populations de A. splendopleure.

102
Les variations de structure de l'enveloppe secondaire que nous
observons entre genres, especes et entre populations d'une meme espece
sont reliees au processus de formation de cette enveloppe. Cette secretion
des cellules folliculaires peut se faire suivant quatre modalites.
Dans
la
premiere, le
materiel
est libere
dans
l'espace
intercellulaire qui entoure chaque cellule folliculaire. Ainsi des
structures polygonaIes se forment a la surfaee des ovocytes. STEHR &
HAWKES (1983) ont propose cette modalite pour les chambres hexagonales
observees a la surfaee des æufs chez Pleuronichthys coenosus. Nous
avons trouve ce mecanisme chez Apl. spilauehen et nous le proposons
pour toutes les especes qui montrent une couche superficielle presentant
une reticulation polygonale.
Dans le second mecanisme, le materiel issu de plusieurs cellules
folliculaires voisines se rassemble dans des lacunes de l'epithelium folli-
culaire. Il en resulte de gros arnas deposes a la surfaee de l'ovule et qui
correspondent aux gros epaississements disposes sans ordre ou sur les
angles des polygones chez les especes OU ils sont observes : Cynopoecilus
melanotaenia (WOURMS & SHELDON, 1976) et A.
splendopleure
(Annexe 7).
Dans le troisieme mecanisme, le materiel de secretion est libere a
partir de la membrane plasmique des cellules folliculaires qui fait face a
l'enveloppe primaire de l'ovocyte. Il se depose sur cette enveloppe, dans
l'espace correspondant a la base de chaque cellule folliculaire. BUSSON-
MABILLOT (1977) montre la liberation du materiel de secretion constituant
l'enveloppe secondaire chez Cichlasoma nigrofasciata a ce niveau de la
surfaee des cellules folliculaires. Des grains de secretion d'origine
golgienne sont liberes au niveau de la membrane plasmique des cellules
folliculaires contigue a l'ovocyte chez A. splendopleure (Annexe 7) for-
mant une mince couche superficielle herissee des petits epaississements.
Enfin chez Apl. spilauehen et E. spilargyreius une
partie
importante des precurseurs de l'enveloppe secondaire se depose
directement a la surfaee de l'ovocyte apres la destruetion des cellules
folliculaires. Ceci rappelle les observations de SHELTON (1978) chez
Dorosoma petenense.
Dn ou plusieurs mecanismes de secretion peuvent intervenir chez
une merne espece. C'est ainsi que le second mecanisme intervient seul
chez A. riggenbachi alors que chez Apl. spilauehen, E. spilargyreius et
E. fasciolatus les modalites 1 et 4 interviennent. Les modalites 2 et 3
interviennent chez A. geryi (Casamance), A. splendopleure (Ekondo-Titi
et Yato) et probablement chez E. lamottei. Dans ce dernier eas, nous
n'avons observe que l'ovule qui presente le meme type d'ornementations.
Chez A. splendopleure (Mbonge) et E. ansorgei, ce sont les mecanismes
1, 2 et 3 qui doivent intervenir.

103
Selon IVANKOV & KURDYAYEVA (1973) la structure de la membrane
secondaire est une indication du statut systematique des differentes
especes examinees. Chez les Cyprinodontidae, WOURMS & SHELDON
(1976) observent les ovules de deux especes du genre Cynopoecilus et
parlent de specificite d'espece de la structure d'ensemble de I'enveloppe
secondaire. BRUMMETT & DUMONT (1981) indiquent que les differences de
structure de la couche superficielle de I'enveloppe secondaire chez les
deux populations de Fundulus
heteroclitus ne sont pas liees aux
caracteristiques du milieu.
Notre etude montre qu'il existe un modele de differenciation des·
precurseurs de l'enveloppe secondaire pour chacun des genres,
Fundulus, Cynopoecilus, Epiplatys et Aphyosemion.
Il est possibIe d'identifier chaque espece et meme chaque
population par le modele geometrique realise par les epaississements
ainsi que le type et les dimensions de ces derniers. 11 n'existe cependant
pas un type d'ornementations particulier pour un genre ou une espece
donnes. C'est ainsi que des especes appartenant a des genres differents
peuvent presenter des types d'ornementations semblables. Les especes
d'un
meme
genre
peuvent
egalement
presenter
de
grandes
dissemblances.
En particulier, les ovules presentent chez E.
bifasciatus et
E. lamottei une enveloppe secondaire non reticuIee contrairement aux
autres especes observees dans le genre. La presence d'une enveloppe
secondaire non reticuIee chez E. bifasciatus a I'image de certaines
especes du genre Aphyosemion est remarquable. Elle confirme les etudes
osteologiques selon lesquelles cette espece est plus proche, par ces
caracteres derives, du genre Aphyosemion que du genre Epiplatys. La
diversite intraspecifique est mise en evidence dans deux especes du genre
Aphyosemion.
Chez les especes annuelles dont les æufs subissent une diapause
de duree variable en milieu sec, il a ete note que les ornementations de
l'enveloppe secondaire ont valeur de systeme respiratoire chorionique
(WOURMS & SHELDON, 1976). Plusieurs auteurs signalent que les
embryons de nombreuses especes non annuelles comme celles du genre
Fundulus peuvent survivre a des conditions de dessiccation plus ou
mains prolongees gråce il l'epaisse enveloppe externe. L'enveloppe
secondaire est bien developpee chez les diverses especes non annuelles OU
naus l'avons observee. Des essais de survie des embryons en milieu sec se
sont averes inefficaces.

104
LE DIAMETRE DES <EUFS
Observations
Les ovules des Cyprinodontidae sont spheriques. La plupart des
especes etudiees ont des ovules de diametre voisin de 1 mm, Cependant
chez les especes du genre Aplocheilichthys le diametre ovulaire est de
2 mm et celui-ci varie dans les genres Aphyosemion et Epiplatys
(Tableau XIV).
Discussion
La signification de la taille variable des æufs a ete examinee
notamment chez les poissons te!eosteens marins (RASS, 1941 ;
MARSHALL, 1953 ; BAGENAL, 1971 ; WARE, 1975 ; ROBERTSON, 1981). TI
ressort des observations de ces auteurs que la taille des æufs n'est pas
proportionnelle a celle des poissons adultes. Ceci est egalement le eas
chez les differentes especes d'eau douce examinees dans cette etude.
E. sexfasciatus et E. spilargyreius sont parmi les poissons les plus gros
que nous avons trouves dans cette famille, leurs æufs ont cependant
1 mm de diametre. A l'inverse les echantillons de Apl. normani que nous
avons recoltes en Casamance sont plus petits que les especes du genre
Aphyosemion et cependant leurs æufs sont plus gros.
Selon MARS HALL (1953) et ROBERTSON (1981) les poissons qui
pondent en profondeur ont des æufs plus volumineux que ceux des eaux
de faible profondeur. Nos observations semblent confirmer cette idee : les
trois especes du genre Aplocheilichthys vivent dans des eaux profondes
par rapport aux especes des genres Aphyosemion et Epiplatys.
Les dimensions des æufs des poissons sont reliees a la duree du
developpement embryonnaire (BAGENAL, 1971 ; ROBERTSON, 1981). Les
especes du genre Aplocheilichthys dont les æufs sont parmi les plus gros
que nous ayons observes ont le developpement embryonnaire le plus long.
CONCLUSION
L'etude ultrastructurale comparee du developpement du follicule
ovarien a montre de nombreuses variations chez les Cyprinodontidae.
Cette diversite porte sur les elements suivants :
- l'organisation de l'enveloppe primaire ;
- les etapes de la formation des alveoles corticaIes;
- l'origine des reserves vitellines ;
- le type de micropyle ;
- la forme et la repartition des filaments a la surfaee des æufs ;

105
- l'origine et les modalites de depot des precurseurs de l'enveloppe
secondaire ;
- la structure de la couche superficielle de l'enveloppe secondaire ;
- le diametre de l'ovule.
Ces variations sont egalement observees au niveau du genre et de
l'espece.
- Le genre Aphyosemion est essentiellement caracterise par le nombre de
9 lamelles constituant la couche C3 de l'enveloppe primaire et la couche
superficielle de l'enveloppe secondaire composee de tubules de 25 nm de
diametre exterieur. Cette couche superficielle est constituee de tubules de
47 nm de diametre exterieur enrobes de substance amorphe dans le genre
Cynopoecilus, de vesicules chez Epiplatys et de fibrilles chez Fundulus
heteroclitus.
- Chaque espece du genre Epiplatys presente un type particulier
d'ornementations
de
la
couche
superficielle.
Dans
le
genre
Aplocheilichthys une seule des trois especes observees possede des ovules
presentant une enveloppe secondaire.
- La diversite entre les populations d'une meme espece est observee chez
A. splendopleure. A. splendopleure (Ekondo-Titi, Mbonge et Yato) sont
aisement distinguees les unes des autres par un type particulier
d'organisation des ornementations de la couche superficielle de
l'enveloppe secondaire.

106
TROISIEME PARTIE
ESSAIS D'UTILISATION DE
L'ULTRASTRUCTURE DES GAMETES MÅLES
ET FEMELLES COMME OUTIL POUR LA
,
TAXONOMIE ET LA PHYLOGENIE DES
CYPRINODONTIDAE

107
LE GAMETE MÅLE
Au niveau du gamete måle nous considerons certains caracteres
comme des apomorphies : presence de canal cytoplasmique, chromatine
en grains, fossette nuc1eaire double et presence de D.I.T. Les caracteres
p1esiomorphes correspondants sont : absence de canal cytoplasmique,
chromatine compacte, fossette nuc1eaire simple et absence de D.I.T. En
tenant compte de ces caracteres nous etablissons le cladogramme
represente a la Figure 16.
Les caracteristiques ultrastructurales des spermatozoIdes de
Aplocheilus lineatus et des especes du genre Epiplatys sont : chromatine
en masse compacte avec des zones claires, fossette nuc1eaire simple,
absence de D.I.T. et de canal cytoplasmique.
PARENTI (1981) fait deriver le genre Epiplatys de Aplocheilus et
rassemble ces deux genres dans le groupe Aplocheilus-Epiplatys. Elle y
associe egalement le genre Pachypanchax pour lequel nous n'avons
aucune information au niveau gametique. La structure du spermatozoIde
des representants de ces deux genres est favorable a ces propositions. En
revanche, la grande homogeneite de structure du spermatozoIde dans le
genre Epiplatys n'est pas en faveur de la partition de ce genre en sous-
genres comme le propose ce meme auteur.
Le genre Aphyosemion se situe proche du genre Epiplatys d'apres
nos criteres.
Ce genre, de meme que Fundulosoma thierryi et Nothobranchius
steinforti presente des particularites par rapport au groupe Aplocheilus-
Epiplatys. Les spermatozoIdes de Fundulosoma thierryi, Nothobranchius
steinforti et de certaines especes du genre Aphyosemion presentent des
D.I.T. et un canal cytoplasmique. Leur structure est favorable au
rassemblement de ces trois genres dans le groupe Aphyosemion-
Nothobranchius (ce demier comprend le genre Fundulosoma) (Figure 16)
comme le propose PARENTI (1981) a partir d'observations osteologiques.
Dails le cas particulier du genre Aphyosemion, nous avons
distingue trois groupes d'especes (Figure 17).
Le premier groupe qui correspond au sous-genre Scriptaphyo-
semion Radda et Piirzl, 1987 comporte A. geryi, A. guignardi, A.
nigrifluvi et A. schmitti. TI est considere par les systematiciens comme
primitif (Figure 17). Les spermatozoIdes des especes de ce groupe
presentent les caracteristiques observees dans le genre Epiplatys. Les
spermatides ågees renferment en plus de nombreux microtubules. Les
especes A. geryi et A. schmitti se distinguent par la presence d'un canal
cytoplasmique.
Le second groupe est constitue des especes A. gardneri, A. herzogi
et A. cameronense que AMIET et al. (1987) ainsi que ROMAND (1992)

Aplocheiloidei
Cyprinodontoidei
IAplocheilus-
Aphyosemion-
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I
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Epiplatys
Nothobranchius
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apomorphie
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pIesiomorphie conservee ?
~ apomorphie variable
Figure 16.
Relations phylogenetiques des Cyprinodontidae Myers, 1955 tenant compte de la structure du spermatozoIde, d'apres
le c1adogramme modifie de PARENTI (1981). Les caracteres apomorphes sont les suivants : 1, canal cytoplasmique ;
2, fossette nucIeaire double; 3, presence de D.I.T. ; 4, chromatine en grains dans les spermatozoIdes.

109
_
apomorphie
c=::J plesiomorphie conservee ?
~ apomorphie variable
Figure 17.
Relations phylogenetiques
des
especes etudiees dans
le
genre
Aphyosemion tenant compte de la structure des spermatides et du
spermatozoide.
Caracteres
apomorphes
: 1,
presence
de
canal
cytoplasmique ; 2, microtubules dans les spermatides ; 3, presence de
D.I.T. ; 4, macrotubules dans les spermatides.

110
c1assent dans le sous-genre Aphyosemion. La piece intermediaire du
spermatozoIde comporte un canal cytoplasmique et des vesicules. il n'y a
ni microtubule ni macrotubule dans les spermatides ågees. La structure
spermatique tres voisine de ces especes est favorable å leur
rassemblement dans ce sous-genre. Elle est par contre en desaccord avec
la proposition de PARENTI (1981) qui les repartit dans des genres
difi'erents·. TI apparait logique de placer ce sous-genre apres le sous-genre
Scriptaphyosemion du fait de l'absence de D.I.T. et de la presence d'un
canal cytoplasmique (Figure 17).
Le troisieme groupe correspond au sous-genre Chromaphyosemion
selon AMIET et al. (1987) ; il est constitue par A.
bivittatum,
A. riggenbachi, A. splendopleure et A. volcanum. Ces especes ont des
spermatides ågees qui presentent des macrotubules. Leurs sperma-
tozoIdes sont depourvus de canal cytoplasmique. Les tubules A des
doublets de l'axoneme portent des D.I.T. Ce groupe semble deriver du
precedent par ces caracteres apomorphes (Figure 17).
Les deux representants du genre Rivulus et l'espece Cynolebias
wittei (Figure 16) presentent des spermatozoIdes semblables a ceux du
sous-genre
Chromaphyosemion.
L'axoneme
presente
des
caracteristiques comparables a celles observees dans le groupe
Aphyosemion-Notobranchius.
Nous placons les genres Rivulus et
Cynolebias apres le groupe Aphyosemion-Nothobranchius (Figure 16)
comme le.propose PARENTI (1981). Cet auteur place ces deux genres dans
l'ensemble des
Cyprinodontidae neotropicaux. La structure du
spermatozoIde est favorable å ce rassemblement.
L'ensemble
Rivulus,
Cynolebias ainsi que Aphyosemion-
Nothobranchius et Aplocheilus-Epiplatys constitue selon PARENTI (1981)
le sous-ordre des Aplocheiloidei. La structure du spermatozoIde est en
faveur du placement dans cet ensemble de deux Cyprinodontidae Myers,
1955, Cyprinodon nevadensis et Oryzias latipes qui sont actuellement
c1asses dans d'autres groupes.
Le spermatozoIde de Cyprinodon
nevadensis possede une
chromatine compacte, un axoneme sans D.I.T. et il est pourvu d'un canal
cytoplasmique. Ces caracteristiques placent ce poisson selon nos criteres
dans le sous-ordre des Aplocheiloidei sensu PARENTI, 1981, proche du
sous-genre Aphyosemion OU un canal cytoplasmique est egalement
observe. Cependant l'aspect bilobe de la fossette nucIeaire le rapprocherait
du genre Aplocheilichthys du sous-ordre des Cyprinodontoidei comme le
propose PARENTI (1981). La structure du spermatozorde ne permet pas de
determiner avec precision la position du genre Cyprinodon. Peut etre
qu'une etude portant sur un nombre plus important d'especes dans ce
groupe apporterait des indications plus precises.

111
L'espece Oryzias latipes est actuellement situee dans la super-
famille des Adrianichthyoidea (ROSEN, 1964) et l'ordre des Beloniformes
(COLLETTE et al., 1984). Elle presente un spermatozoIde de forme
semblable il celle des gametes des autres especes que nous avons
examinees dans le sous-ordre des Aplocheiloidei. Il n'existe pas
d'indications contraires il son placement dans ce groupe. Nous ne
pouvons toutefois preciser sa position exacte du fait du manque
d'informations sur le contenu de l'axoneme.
Chez Fundulus heteroclitus, la chromatine en grains n'est
observee que dans la spermatide ågee. Les spermatozoIdes ont une
chromatine compacte et la fossette nucleaire est superficielle. NELSON
(1984) definit la famille des Cyprinodontidae comme comprenant les
genres Fundulus, Adinia, Aphanius, Aplocheilichthys et Cyprinodon.
JAMIESON (1991) indique que le spermatozoIde de Fundulus heteroclitus
est caracteristique des Cyprinodontidae sensu NELSON, 1984. Les
spermatozoIdes des quatre especes examinees dans cette etude presentent
une structure significativement differente de celle du gamete de ce
poisson. Du fait de l'aspect de la chromatine spermatique, nous
considerons cette espece comme etant plus primitive que celles qui
possedent un spermatozoIde OU la chromatine est organisee en grains
(Figure 16).
Dans le cas de Adinia xenica, la chromatine est en grains dans le
spermatozoIde. La fossette est simple et profonde. Cette espece apparait de
ce fait plus evoluee que Fundulus heteroclitus (Figure 16) comme le
propose PARENTI (1981).
Les especes du genre Aplocheilichthys presentent une chromatine
en grains et une fossette nucleaire bilobee. Le genre Aplocheilichthys est
cehii qui' presente le plus de dissemblances avec le premier groupe.
PARENTI (1981) place le genre Aplocheilichthys dans la famille des
Poeciliidae. Les caracteristiques ultrastructurales des gametes dans ce
genre (tete spherique, chromatine en grains, courte piece intermediaire
renfermant peu de mitochondries, persistance du centriole proximal et
ailettes flagelIaires bien developpees) sont tres differentes de celles que
l'on observe chez les differentes especes examinees dans la famille des
Poeciliidae (noyau tres allonge renfermant de la chromatine en masse
compacte, centriole proximal ayant regresse, piece intermediaire
developpee avec de nombreuses mitochondries fortement modifiees et
ailettes flagelIaires tres courtes). L'ultrastructure du spermatozoIde est
en desaccord avec cette proposition.

112
LE GAMETE FEMELLE
L'etude des enveloppes des ovu1es des Cyprinodontidae a permis de
distinguer des especes qui possedent une enveloppe secondaire et celles
qui en sont depourvues.
TI n'existe pas d'enveloppe secondaire dans le genre Cynolebias, les
especes Pterolebias longipinnis, Oryzias latipes ainsi que Apl. lamberti et
Apl. normani.
Une enveloppe secondaire est observee chez Aphyosemion,
Cynopoecilus, Epiplatys Aphanius dispar, Apl. spilauehen et Fundulus
heteroclit.us. Il ressort des etudes de certaines familIes de poissons
teIeosteens que la presence ou l'absence d'enveloppe secondaire n'est pas
un bon critere systematique. C'est par exemple le cas pour les
Pleuronectidae (STEHR & HAWKES, 1983) et Cichlidae (BUSSON-
MABILLOT, 19877; THIAW, 1984).
Une enveloppe secondaire est interpretee comme une structure de
protection suppIementaire des æufs au cours de leur developpement.
Pour WOURMS & SELDON (1976), elle constitue un systeme respiratoire
chorionique. L'existence d'une enveloppe secondaire represente il notre
avis une apomorphie par rapport il l'absence de cette formation.
Chez les Cyprinodontidae l'enveloppe secondaire etudiee en
microscopie
electronique
il transmission
presente
une
couche
superficielle organisee. Cette couche montre une structure particuliere
pour chacun des genres examines (Figure 18).
Dans le genre Epiplatys, elle est constituee de vesicules de 25 il
60 nm de diametre dont la base a un aspect presageant les tubu1es de
Aphyosemion et Cynopoecilus.
Elle est forme e de tubules non enrobes de 25 nm de diametre
exterieur dans le genre Aphyosemion.
Chez Cynopoecilus cette couche est formee de tubules de 47 nm de
diametre exterieur enrobes de materiel amorphe.
Le genre Epiplatys est generalement considere comme plus primitif
que les genres Aphyosemion et Cynopoecilus. Le genre Cynopoecilus est
considere comme un sous-genre de Cynolebias (WOURMS, 1976 ; PARENTI,
1981) lequel est admis comme etant le plus evolue dans le sous-ordre des
Aplocheiloidei. Notre etude des spermatozoIdes tend il l'accrediter.
Dans le genre Epiplatys les vesicu1es ont un diametre qui varie
entre 25 et 60 nm. Les precurseurs de la couche superficielle de
l'enveloppe secondaire se sont organises au cours de l'evolution d'abord
en vesicules chez Epiplatys puis en tubules de 25 et de 47 nm de diametre
respectivement chez Aphyosemion et Cynopoecilus. La presence de
quelques tubules de 47 nm de diametre chez Aphyosemion pourrait

113
r::
Cl)
.~
::i
.....
....
l::
~
~
~
o
g.
~
r::
~
(;
tubules de 25 nm
tubules de 47 nm
Figure 18.
Relations phylogenetiques des Cyprinodontidae tenant compte de
l'enveloppe secondaire et de sa structure en microscopie electronique a
transmission d'apres le cladogramme modifie de PARENTI (1981). 1,
presence d'une enveloppe secondaire dont la zone superficiel1e est
constituee de vesicules ; 2, zone superficiel1e de l'enveloppe secondaire
constituee de tubules.

114
traduire dans ce genre, un debut d'organisation des precurseurs de la
couche superficielle vers des tubules de plus grande dimension.
Des fibrilles sont observees au niveau de la couche superficielle de
l'enveloppe secondaire chez Fundulus heteroclitus. Nous n'avons pas
etabli de relation entre ces fibrilles et les vesicules ou les tubules.
Des differences de nombre des lamelles de la couche C3 de
l'enveloppe primaire sont notees entre certains genres et meme entre
especes d'un meme genre. Le nombre de lamelles difJere dans les deux
genres Aphyosemion et Epiplatys.
CONCLUSION
L'etude de la structure du spermatozoide a des fins taxonomiques a
donne les indications suivantes.
- Les Aplocheloidei sensu PARENTI, 1981 possedent des sperma-
tozoIdes qui presentent une certaine similitude.
- La structure du spermatozoide est en accord avec les groupes
Aplocheilus-Epiplatys, Aphyosemion-Nothobranchius et Rivulus-Cyno-
poecilus sensu PARENTI, 1981. Elle serait meme favorable li la reunion de
ces trois groupes dans un meme ensemble taxonomique. Les especes
Cyprinodon nevadensis et Oryzias latipes ont des spermatozoides proches
de ceux de cet ensemble d'apres nos criteres.
- Cette structure indique que le genre Epiplatys est monophyIetique
et que les 3 groupes d'especes correspondant aux sous-genres
Scriptaphyosemion, Aphyosemion et Chromaphyosemion appartiennent
au meme genre Aphyosemion, ce qui est en desaccord avec la
c1assification de PARENTI (1981). Elle est par contre en accord avec celles
de WILDEKAMP et al. (1986), AGNESE et al. (1987) et de AMIET et al. (1987).
- Le genre Aplocheilichthys ne peut etre place dans la famille des
Poeciliidae d'apres la structure du spermatozoIde. Les gametes des deux
especes etudiees dans ce genre presentent des similitudes avec ceux de
Adinia xenica.
- Les auteurs c1assent differemment Fundulus heteroclitus. C e
poisson P!esente des gametes måle et femelle de structure particuliere.
La structure des organes genitaux måles et fem elles est egalement
singuliere. Leur position systematique est peut etre li revoir. Ces carac-
teristiques ne nous permettent pas de preciser sa position systematique.
L'ultrastructure de la couche superficielle de l'enveloppe
secondaire represente un critere tres utile pour la determination des
quatre genres de Cyprinodontidae etudies. La grande diversite presentee
par la surface de la couche superficielle de l'enveloppe secondaire permet
de distinguer les differentes especes de Cyprinodontidae mais n'est
d'aucune utilite pour la determination des differents genres.

115
CONCLUSION GENERALE
Cette etude met en evidence une grande diversite des modalites de
developpement des cellules germinales måles et femelles et de leur
structure. Cette diversite est observee entre genres, especes et meme entre
populations.
- Les genres observes difIerent par l'aspect de la chromatine et de la
fossette nuc1eaire dans le cas du spermatozoIde et par l'ultrastructure de
la couche superficielle de l'enveloppe secondaire dans le cas de l'ovule.
- La variation de structure des spermatozoIdes chez des especes
d'un meme genre est observee chez Aphyosemion. Les trois groupes
d'especes (Scriptaphyosemion, Aphyosemion et ChromaphyosemionJ
illustrent cette variation. L'ultrastructure de la couche superficielle de
l'enveloppe secondaire permet de preciser les relations phylogenetiques
entre les genre s Aphyosemion,
Epiplatys
et
Cynopoecilus. Les
omementations de cette couche superficielle varient entre especes mais
des ressemblances sont observees entre genres differents.
- Les especes OU nous avons pu etudier plusieurs populations
montrent cette variation de structure des gametes måles et femelles.
- La structure de l'axoneme illustre nettement cette diversite des
spermatozoIdes chez les Cyprinodontidae.
- Dans le cas de l'ovule, il existe une grande variation de structure
du micropyle et du modeIe d'organisation des ornementations de
l'enveloppe secondaire.
- Notre etude de la taxonomie des Cyprinodontidae sur la base de la
structure du spermatozoIde est favorable au rassemblement de certains
genres en groupes monophyletiques comme le propose PARENTI (1981).
Elle diverge cependant sur plusieurs points de la c1assification de cet
auteur et de celle de NELSON (1984). Elle est en faveur des etudes de
WILDEKAMP et al. (1986), AMIET et al. (1987) pour le genre Aphyosemion
dont la c1assification est la plus discutee. L'etude de la c1assification des
Cyprinodontidae a partir de l'ultrastructure des gametes måles est
favorable aux etudes de MYERS (1955).

116
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CYTOPLASM ELIMINATION DURING SPERMlOGENESIS
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The role of pinoeytosis in the formation
surfaee of the plasma membrane of the
of vesicles in the eytoplasm during the
spermatozoa (Figs. II and 15).
modification of spermatid ean be shown by
By oriented fusion of eytoplasmic vesi-
the ineorporation of particles of red of ru-
cles, numerous cisternae are produeed and
thenium in solution (Fig. 8). Pinoeytosis oe-
lean against eaeh other trapping between
eurs throughout spermiogenesis (Figs. Il
them residues of hyaloplasm (Figs. 12 and
and 13).
13). Later, these cisternae organize them-
The moderatelyaged spermatid is eom-
selves in membrane superpositions and lose
posed of two parts (Fig. 9)-an anterior
their eonneetions with the very old sperma-
part filled with the nucleus and a eytoplas-
tids (Figs. 14 and 15). They are found in the
mic zone devoid of vesicles and a posterior
opening of the eyst with the free spermato-
part with numerous vesicles in the eyto-
zoa (Fig. 16).
plasm. Mitoehondria are present in the
midregion. Maerotubules organized in bun-
D1SCUSSION
dies are seen in spermatids (Figs. 3, 7, and
The elimination of eytoplasm takes plaee
15) (Mattei et al., 1985) without specifie 10-
during the eourse of spermiogenesis and
ealization.
ean oeeur in the young spermatid (Phillips,
In the aged spermatid, a row ofvesicles is
1966, 1970; Mattei et al., 1978; Lai-Fook,
arranged around the periphery of the nu-
1982). Generally, this phenomenon oeeurs
cleus (Fig. 10), exeept for the eentriolar re-
at the end of spermiogenesis. Several
gion. The eytoplasm of the posterior region
meehanisms of eytoplasmie rejeetion have
is highly vesiculated and appears spongy.
been deseribed. Vesicles in which the ori-
Vesicles show a tendeney to fuse in all di-
gin was not given were deseribed in the ey-
reetions to produee larger vesicles of vari-
toplasm of spermatids of teleostean fishes
ous shapes.
of the family Poeeiliidae (Billard, 1970) and
In the very old spermatid, the eoales-
Cyprinidae (Baeeetti et al., 1984). These
eenee of vesicles is no longer random but
vesicles are involved in the reduetion of ey-
specifie. Vesicles are aligned and merge to
toplasm.
form cisternae (Figs. 12 and 13). Vesicles
In the opilionids, Juberthie and Manier
around the nucleus merge as the previous
(1978) deseribed two principal modalities of
ones, producing a perinuclear cisternae
elimination of exeess of eytoplasm. In the
(Fig. ll). The internal sunaee of the peri-
Cosmetidae, the fusion of vesicles of
nuclear cisternae eonstitutes the external
smooth endoplasmic reticulum gives birth
FIG. I.
Ayoung spermatid of A. sp/endop/eure. The cytoplasm shows few vesicles. Centrioles (C) are
arranged against the plasma membrane. x 18000.
FIG. 2.
In the young spermatid of A. sp/endop/eure, the Golgi apparatus is well developed and releasing
numerous vesicles. x 28 000.
FIG. 3.
Vesicles of pinocytosis (arrows) appear at the surface of the spermatids in the posterior region of the
nucIeus (N). Centrioles (C) are localized in one invagination from the base ofthe nucIeus. Mt, macrotubules. A.
sp/endop/eure. x 40 000.
FIG. 4.
Vesicles of pinocytosis (arrow) produced at the levelof the plasma membrane delineating the cyto-
plasmic cana! (CC). A. sp/endop/eure. x 28000.
FIG. 5.
Vesicles of pinocytosis merge and conserve their clathrine coating. A. riggenbachi. x 48000
FIGS. 6 AND 7.
VesicIes ofpinocytosis (arrows) merge with larger size vesicles which are electron lucent. Mt,
macrotubules. A. sp/endop/eure. Fig. 6, x 34000; Fig. 7, x 23000.
FIG. 8.
Moderatelyaged spermatids from a piece of testis that was incubated in a solution of ruthenium red.
Particles of ruthenium red are localized in the cytoplasmic vesicles showing the function of pinocytosis in the
process of vesicle formation from the cytoplasm. A. riggenbachi. x 18 000.
FIG. 9.
Moderatelyaged spermatids showing the anterior half with the nucleus and nonvesiculated cyto-
plasm. The posterior half is formed by heavily vesiculated cytoplasm. Mitochondria (arrows) are localized in the
midregion. A. sp/endop/eure. x 5000.

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JOURNAL OF ULTRASTRUCTURE RESEARCH 91, 83-91 (1985)
Microtubules and Macrotubules in Fish Meiosis
XAVIER MATIEI, RAYMOND ROMAND, AND OMAR THIOM THIAW
Departement de Biologie animale, Faculte des Sciences. Universite de Dakar.
Dakar. Senegal, West-Africa
Received April 25, 1985
During meiosis in the male of a cyprinodontid fish, Aphyosemion splendopleure. and during the
organization of the spindle of division, the spindle is made of two types of tubules: microtubules
(20-25 nm) and macrotubules (30-50 nm). The macrotubules are associated only with the polar
region ofthe meiotic apparatus and are located outside the spindle ofmicrotubules. At the end of
meiosis, the spindie microtubules depolymerize whereas the macrotubules remain. One can find
them throughout the entire process of spermiogenesis; later, they disappear only at the end of
spermatid maturatio~. We have studied four populations from Cameroon, three of them with
macrotubules.
IC 1985 Academie Pre... Ine.
All microtubules described in eucaryote
southwestem region of Cameroon. The four popula-
cells show the same morphology (Pochon-
tions come from the folIowing villages: Ekondo-Tiki,
Masson, 1967), although variations in di-
Meme, Tiko, and Yato. After transportation, fish were
maintained in tanks at the Facu1ty of Sciences in Dak-
ameters have been mentioned (15-35 nm).
ar. In this study we have included wild specimens and
However, it is now accepted that they have
specimens raised in tanks. Anesthetized (Quinaldine)
a constant average diameter of25 nm (Dus-
or nonanesthetized male fish were dissected. Small
tin, 1978). These microtubules ean organize
pieces of testicle were fixed during I hr in cold 2.5%
stable structures that remain in the cell, such
g1utaraldehyde in a buffer solution of 0.1 M sodium
cacodylate, 0.1 M sucrose, 0.2 mM CaClz at pH 7.2.
as centrioles and axonemes. They ean also
They were postfixed in 1% OS04 in the same buffer.
produce transitory structures that appear
After dehydration in alcohol and propylene oxide, the
during cellular division, such as the spindle,
samples were embedded in Epon. Ultrathin sections
or during the maturation of some sperma-
were stained with uranyl acetate and lead citrate. Ob-
tids, giving the manchette. These transitory
servations were made on aSiemens Elmiskop 101 from
the eleetron microscopie department ofthe University
structures disappear by depolymerization of
ofDakar.
microtubules at the end of cellular division
for the spindle, and at the end of spermio-
RESULTS
genesis for the manchette.
This study focuses mainly on A. splen-
In some experiments it is possibie to
dopleure from Ekondo-Tiki. In the sper-
eliminate the microtubules and in some
matocytes I in the beginning ofthe prophase
cases their disappearance is followed by the
ofthe first division ofmeiosis, the cells show
appearance of larger tubules that are called
a clear polarity. The centrioles, Golgi ap-
macrotubules (Tyson and Bulger, 1973;
paratus, and mitochondria are gathered to-
Hinkley, 1976).
gether at one pole of the nucleus. At this
In this report we will describe the pres-
' ..
level, the nuclear envelope shows numerous
ence of microtubules and macrotubules to-
pores. It is in this region that we noticed the
gether under natural conditions in a teleost
presence of two types of tubules (Fig. I).
fish.
The first type measures 20 to 25 nm in di-
MATERlALS AND METHODS
ameter, shows areetilinear or curved path-
way, and corresponds to the classic cyto-
This study was done Ol: a freshwater fish, Aphyose-
mian splendapleure. of the family Cyprinodontidae.
plasmie microtubule (Fig. 2). The second
We have studied four populations all coming from the
type oftubule is made ofisolated rectilinear
83
0022-5320/85 $3.00
Copyright © 1985 by Academic Press, Ine.
All rights of reproduetion in any form reserved.

84
MATTEl, ROMA~D, AND THIAW
elements or is grouped in small numbers.
osis, the spindles of division become dis-
Tubule diameters vary from 30 to 50 nm
organized and the interzonal microtubules
(Fig. 3), and the tubules seem to be shorter
are the last to disappear. They organize a
than the microtubules, we call these tubules
spindle tangled with dense material at the
macrotubules. Some ofthem possess a cen-
levelof bridges which connect the two
. '.
tral axis. After the disappearance ofthe nu-
daughter cells (Fig. 4). Later, this dense ma-
clear envelope, the spindle of division ap-
terial and the microtubules disappear.
"
pears. The two diplosornes are aligned with
The young spermatids connected by cy-
the poles of the spindle. The microtubules
toplasmic bridges (Fig. 8) will go through
show a c1assical arrangement, and they di-
spermiogenesis. In these spermatids, micro-
verge from the diplosornes (Figs. 4-7). Some
tubules become organized from the cen-
of them are fixed on the chromosomes on
trioles (Fig. 10) and later disappear. The
the kinetochore (Figs. 4-6).
macrotubules are always present during the
The macrotubules appear only in the cen-
course ofthis process. Now, they are grouped
triolar region at the two poles ofthe spindle,
in bundles ofparallel elements that are close
and are always at the periphery of micro-
together (Figs. 8 and 9). We have counted
tubules. The angle made by the orientation
some bundles with more than 200 macro-
ofmacrotubules with the axis ofthe spindle
tubules, some having a central axis (Fig. 9).
is always greater than the angle formed by
Their length increases (Fig. 12) to reach 5
the microtubules with this axis. The macro-
jLm and they may form a rod that can de-
tubules have no contact with the chromo-
form the cell depending on their position.
somes. The orientation of macrotubules is
When present, this deformation is caused
not fixed.
by the bundle that leans on the plasma
During all phases of meiotic division, we
membrane. The bundle can also be found
have always observed the presence of mi-
at the level of intercellular bridges in the
cro- and macrotubules. At the end of mei-
region previously occupied by the interzon-
FIG. 1.
In a spermatocyte I in prophase ofthe first division ofmeiosis, microtubuIes (mt) and macrotubules
(Mt) settle down in the pericentriolar region. M, mitochondrion; N, nucIeus. x 95000.
FIG. 2.
Microtubules in a spermatocyte I in division. x 220000.
FIG. 3.
Macrotubules in a spermatocyte I in division. x 220000.
FIG. 4.
In the upper part of the figure, in a metaphasic cell, the macrotubules (arrows) are located at the
periphery of the spindle of microtubules. Some microtubules are associated with a kinetochore (k). In the lower
part of the figure, in a telophasic cell, the bridge that connects the daughter cel1s is filled with interzonal
microtubules associated with dense materiaI. x 28000.
FIG. 5.
Cell in metaphase showing the macrotubules (arrows) and the microtubules (mt) that extend to the
spindle. k, Kinetochore. x 28000.
FlGs. 6 AND 7.
Arrangement of microtubules and macrotubules during the division. Fig. 6, x 30000; Fig.
7, x 50000.
FIG. 8.
Young spermatid showing the bundle of macrotubules located at the levelof intercellular bridges.
x 28000.
FIG. 9.
Spermatids showing bundles of macrotubules cut in transverse and longitudinal sections. The arrows
show the macrotubules with a central axis. x 40000.
. .
FIG. IO.
Spermatid in which the microtubules (arrows) settle down from the centrlole. Mt, Macrotubules.
x 27000.
FIG. II.
Cross section of a bundle of macrotubules in a old spermatid. The macrotubules have a tendency
to gather together. Some of them show a central axis. x 100000.
FIGs. 12 AND 13.
Old spermatids showing a bundle of macrotubules. x 21 000.

MICROTUBULES AND MACROTUBULES IN MEIOSIS
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90
MATTEI, ROMAN D, AND THIAW
al microtubules (Fig. 8). The old spermatids
associated with centrioles, basal bodies, mi-
always show these macrotubules (Figs. Il
crotrabeculae, nuclear envelope, cell-sur-
and 13) that will disappear at the end ofthe
face membranes, kinetochores, and the po-
spermiogenesis.
lar region of the mitotic apparatus (see
During the course of this study, in other
Dustin, 1978, and Tucker, 1984). On the
populations of A. splendopleure. we have
other hand, the macrotubules described here
found the same type of macrotubules in
originate only at the poles of the spindle
populations from Tiko and Yato. However,
during its formation. We have never seen
they were absent in the population from
macrotubules associated with kinetochores
Meme.
or with centrioles ofthe spermatid, whereas
microtubules are associated with both struc-
tures. It seems that the macrotubu1e organ-
DISCUSSION
izing center (MacroTOC) is only the poles
The spindle of division made of micro-
of the spindle in this case.
tubules is of classical structure and corre-
The microtubules have a diameter of 25
sponds to numerous former descriptions (see
nm with a wall 5 nm thick. These dimen-
Inoue, 1981). The particularity of this fish
sions are directly related to the size and
is to show the formation of macrotubules
number of the tubulin subunits (Dustin,
during the formation of the spindle. The
1978). The macrotubules that have been de-
macrotubules described so far have been re-
scribed so far measured 30 to 60 nm in
vealed by experimental procedures such as
diameier (Hinkley, 1976). The diameter of
low-temperature (Tilney and Porter, 1967)
macrotubu1es depends on the treatment used
and treatment with various drugs such as:
to revea1 them. The action of various vol-
colchicine (Tilney, 1968), hyaluronidase
atile anesthetics gives, for example, a mean
(Burton and Fernandez, 1973), digitonin
diameterof46 nm (Hinkley, 1976), whereas
(Hanzely and Olah, 1970), vincristine (Neve
macrotubules that appear after colchicine
et al., 1972), vinblastine (Tyson and Bulger,
treatment have a diameter of32 nm (Tilney,
1972, 1973), and volatile anesthetic (AIli-
1968). The dimension of macrotubules also
son et al., 1970; Hinkley, 1976). The var-
depends on the type of cell used during the
ious treatments that produce the macrotu-
experimentation. For example, the treat-
bules always reduce the number of
ment ofsome renal cells (cells ofthe visceral
microtubules or make them disappear (Wis-
layer) with vinblastine show macrotubules
niewski et al., 1968; Huebner and Ander-
with a 45 nm diameter (Tyson and Bulger,
son, 1970; Fernandez et al., 1971; Steb-
1972), whereas other cells (celIs ofthe distal
bings, 1971; Tyson and Bulger, 1973;
tube) have macrotubules of 57 nm (Tyson
Hinkley, 1976). Authors agree that macro-
and Bulger, 1973).
tubules come frorp. the po1ymerization of
The macrotubules described here in A.
microtubu1e proteins (Hinkley and Samson,
splendopleure have a diameter varying be-
1972; Tilney and Porter, 1967; Tyson and . tween 30 and 50 nm. They form at the same
Bulger, 1973; Hinkley, 1976).
time as spindle microtubules, but they do
In this fish, tubulin po1ymerizes in a nat-
not disappear when the last microtubules
ural way simultaneously in micro- and mac-
depolymerize at the end of meiosis.
rotubules. To our know1edge this is the first
In conclusion, in some populations of A.
time that macrotubules have been observed
splendopleure, at one precise moment of ga-
without experimentation.
metogenesis, and in specific regions, macro-
Microtubules appear at the levelof mi-
tubules appear under natural conditions.
crotubule organizing centers (MTOC). In
This observation allows us to suppose that
many cases, the MTOC are made of a con-
a disturbance in tubulin polymerization
centration of dense material that may be
happens at this level.

MICROTUBULES AND MACROTUBULES IN MEIOSIS
91
This research was funded in part by the specia1 pro-
HINKLEY, R. E. (1976) J. U/lraslrucl. Res. 57, 237-
gram PNUDlWorld BanklWHO ofresearch concern-
250.
ing tropicai diseases. The authors thanlc Professor R.
HINKLEY, R. E., AND SAMSON, F. E. (1972) J. Cell Bio/.
Shattuck who kindly edited the English and Dr. J.-L.
53, 258-263.
Justine for his eriticaI reading of the manuscript. We
HUEBNER, E., AND ANDERSON, E. (1970) J. Cell Bio/.
are also indebted to M. Chauche and D. Po1iak for
46,191-198.
making available some populations of Aphyosernion.
INou~ S. (1981) J. Cell Bio/. 91, 1315-147S.
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JOURNAL OF ULTRASTRUCTURE AND MOLECUL~R STRUCTURE RESEARCH 97,109-118 (1986)
Reinvestigation of Spermatic Flagella Structure:
The Teleostean Cyprinodontidae
OMAR THIOM THIAW,* XAVIER MATTEI,* RAYMOND ROMAND,t
AND BERNARD MARCHAND*
·Departement de Biologie Animale. Faculte des Sciences. Universite de Dakar. Senegal and
t Laboratoire de Neurobiologie. Universite de Clermont II. 63170 Aubiere. France
Received August 22. 1986, and in revised[orm May 15. /987
The study of7 genera and 15 species ofteleostean fishes belonging to the family Cyprinodontidae
shows a similar morphology of mobile spermatozoa and a wide diversity of structure of the
spermatic Ilagellum. The Ilagellar membrane has one, two, or three lateral expansions depending
on the species. Peripheral doublets ofaxonema show only the external arm, except for two species
that completely lack them. Intratubular differentiations (ITD) are present in A or B tubules of
peripheral doublets as in central tubules ofsome species, whereas others are totally devoid of them.
The ITD can affect all doublets or preferentially doublets I, 5, and 6. These variations may be
due to neutral mutations.
© 1986 Aeademie Press, Ine.
Some years after the identification of pe-
lius, 1981 ~ Hoops and Witman, 1983). The
ripheral doublets of the axoneme (Fawcett
study of spermatic ftagellum in a family of
and Porter, 1954), several authors noticed
teleostean fishes, the Cyprinodontidae,
that one ofthe two tubules, called tubule A,
shows us a very wide diversity that is at
is filled, while the other, called tubule B, is
variance with these interpretations.
empty (Fawcett, 1960; Gibbons and Grim-
stone, 1960; Nagano, 1960). The density of
MATERlAL AND METHODS
tubule A arises generally from intratubular
The study involves 7genera and 15 species belonging
differentiation (ITD), which can appear in
to the Cyprinodontidae family. The specimens studied
and their origins are shown in Table I. For two species,
several ways (Andre, 1961; Burton, 1967;
Aphyosemion riggenbachi and Aphyosemion splendo-
Cameron, 1965; Gibbons, 1961 ; Reese,
pleure, we were able to examine several populations.
1965; Shay, 1972; Swiderski, 1968; Thor-
We can thus compare genera, species, and even pop-
nill, 1967). One ITD has also been reported
ulations of the same species. Only one male was ex-
in tubule B of Trypanosomatidae ftagella
amined for each population or species, except for
Aphyosemion splendopleure (Meme and Ekondo Titi)
(Anderson and Ellis, 1965; Brooker, 1971;
and Fundulosoma thierryi where, respectively, three,
Fuge, 1969). In certain cases, only some
two, and two specimens were studied.
doublets show one ITD. Based on the num-
Pieces oftestis were fixed for I to 48 hr, in a solution
bering ofAfzelius (1959) for doublets, it has
of2.5% g1utaraldehyde in Na cacodylate buffer, 0.1 M;
been noticed that it is always the same dou-
sucrose, 0.1 M; CaCI/> 0.2 M; at pH 7.2, and then for
l hr in 1% osmium tetroxide in the same buffer. After
blets that present one ITD in tubule A
dehydration in ethanol and propylene oxide, they were
(Afzelius, 1981; Mattei et al.. 1979, 1981)
embedded in epon. Ultrathin sections were cut on a
or in tubule B (Evans and Christie, 1970;
Porter Blum MT I ultramicrotome and stained with
Hoops et al.. 1982; Hoops and Witman,
uranyl acctate and lead citrate. Observations were made
1983; Micalefand Gayral, 1972; Witman et
on aSiemens Elmiskop IO l and a leo1 100 C X II
electron microscope from the Electron Microscopic
al., 1978). This heterogeneity of ftagellar
Department of the University of Dakar. In parallel,
doublets has been linked to the spermato-
pieces oftestis were crushed in a drop of water between
zoon structure (Mattei et al.. 1979, 1981),
a slide and a coverslide and observed under a phase
to the ftagellar morphogenesis (Hoops and
contrast microscope to check for mobility of sperma-
Witman, 1983), or to its functioning (Afze-
tozoa.
109
0889·1605/86 $3.00
Copyright ~ 1986 by Aeademie Press. Ine.
All rights of reproduClion in any form rescrved.

-o
TABLE I
LIST OF SPECIMENS STUDlED AND VARIATION OF FLAGELLA STRUCTURE
Cross sections of flagella
ITD
Extemal
with I, 2, or 3 sidefins
arm on
Tubule
Tubule
Central
Genus
Species
Population
Origin
I
2
3
doublets
A
B
tubule
Aphyosemion
guignardi
Guinea
393
2
O
-
O
O
O
Aphyosemion
herzogi
Gabon
3
273
O
+
O
O
O
Aphyosemion
nigrijluvi
Guinea
182
O
O
+
O
O
O
Aphyosemion
riggenbachi
Ndokama
Cameroon
66
273
O
+
1,5,6
O
O
-l
. Aphyosemion
riggenbachi
Somakak
Cameroon
29
253
O
+
1,5,6
O
O
:r:
Aphyosemion
riggenbachi
Yabassi
Cameroon
225
443
O
+
1,5,6
O
O
;;
Aphyosemion
spelndopleure
Ekondo Titi
Cameroon
99
47
O
+
All
O
O
:::
Aphyosemion
splendopleure
Memc
Cameroon
15
112
O
+
All
O
O
lTl
-l
Aphyo$emion
splendopleure
Tiko
Cameroon
112
III
O
+
All
O
O
)-
Aphyosemion
splendopleure
Yato
Cameroon
93
127
O
+
O
O
O
r-'
Aplocheilichlhys
lamberli
Guinea
3
138
O
+
Changing
O
O
Aplocheilichthys
normani
Senegal
5
404
O
+
Changing
O
O
Aplocheilus
linealus
India
60
385
O
-
O
O
O
Cynolebias
wittei
Brazil
137
291
O
+
All
O
O
EpiplalYs
ansorgei
Gabon
149
5
O
+
O
O
O
Epiplatys
bifasciatus
Senegal
8
619
4
+
O
O
O
Epiplatys
chaperi
Ivory Coast
33
784
II
+
O
O
O
Epiplalys
fasciolatus
Guinea
3
210
267
+
O
O
O
Fundulosoma
lhierryi
Burkina Faso
164
O
O
+
All
O
O
Nothobranchius
sleinforti
Tanzania
282
186
O
+
O
All
Both

SPERM FLAGELLA STRUCTURE
111
RESULTS
other species, flagella present almost exclu-
All the fishes studied showed mobile sper-
sively one sidefin, as in Aphyosemion gui-
matozoa in a drop offresh water between a
gnardi (Fig. 6), Aphyosemion nigrifluvi (Fig.
slide and a coverslide. The ultrastructural
7), and Fundulosoma thierryi (Fig. 4), while
study is based on cross sections of ftagella
others have two sidefins, Aphyosemion her-
of spermatozoa present in testis. We do not
zogi and Epiplatys bifasciatus. In the par-
take into account the cross sections of fta-
ticular case ofEpiplatysjasciolatus. one finds
gella of spermatids since ITDs take place
almost exclusively ftagella with two or three
progressively during the spermiogenesis. In
sidefins with a prevalence of three (Fig. 5).
some particular cases, such as Aphyosemion
When there are one or two sidefins they are
splendopleure (Ekondo Titi), we were able
generally set in the plane ofthe pair ofaxial
to det~rmine that ITDs begin in the sper-
tubules of the axoneme. The arrangement
matid (Fig. l) and end in the spermatozoon
is independent ofthis plane when three side-
(Fig. 2).
fins are present. The ftagellar doublets bear
In all cases, ftagella of spermatozoa are
a single outer arm except in two species,
easily distinguished from those of the sper-
Aphyosemion guignardi (Fig. 6) and Aplo-
matids, as their matrix is electron dense and
cheilus lineatus, which completely lack arms.
their plasma membrane forms one or sev-
The content oftubules ofthe axoneme is
eral lateral extensions that appear in cross
variable (Table I). In certain species, tubules
sections as simple or multiple lateral ridges
A and B lack ITD: Aphyosemion guignardi
or sidefins (Figs. 2-19). The number ofside-
(Fig. 6), Aphyosemion herzogi. Aphyose-
fins is variable. We have counted spermatic
mion nigrifluvi (Fig. 7), Aphyosemion splen-
flagella on cross sections (Table I). The
dopleure (Yato), Aplocheilus lineatus. and
number of sidefins in some species such as
the various species studied ofthe genus Epi-
Aphyosemion riggenbachi (Yabassi) (Fig. 3),
platys (Fig. 8). One ITD can be present in
Aphyosemion splendopleure. Cynolebias
all A tubules. This ITD, for example, re-
wittei. and Nothobranchius steinforti show
sembles an electron dense granule adjacent
flagella with one or two sidefins. In certain
to the wall that divides the two tubules in
cases, flagella with two sidefins are the most
Aphyosemion splendopleure (Meme) (Fig. 9).
frequent, as in Aplocheilus lineatus and
It can be more marked and the denseness
Aphyosemion riggenbachi (Ndokama). In
can more or less completely fill tubule A as
FIG. 1.
Cross section of a flagellum of ayoung spermatid from Aphyosemion splendopleure (Ekondo Titi).
The cell membrane does not yet show a sidefin. A granule is visible in tubule A of each doublet. The granule
is applied on the partition that splits tubule A and B (arrows). x 160000.
FIG. 2.
Cross section of a spermatozoon flagellum of Aphyosemion splendopleure (Ekondo Titi). One sidefin
is visible (arrow). Tubule A of each doublet possesses a dense core. x 130000.
FIG. 3.
Cross section ofspermatic flagella ofAphyosemion riggenbachi (Yabassi). The cell membrane possesses
one or two sidefins. x 15 000.
FIG. 4.
Cross section of spermatic flagella of Fundulosoma lhierryi. There is only one sidefin. x 45000.
FIG. 5.
Cross section of spermatic flagella of Epiplalys /asciolalus showing two of three sidefins. x 15000.
FIG. 6.
Cross section of spermatic flagella of Aphyosemion guignardi. Only one sidefin is present. The
peripheral doublets lack arms and lTD. x 160000.
FIG .. 7.
Cross section oftwo sj>ermatic flagella of Aphyosemion nigrij/ul'i showing one sidefin. The doublets
show an extemal arm and no lTD. x 120000.
FIG. 8.
Cross section of sperma tic flagellum of Epiplalys /asciolalus sho\\\\ing three sidefins, extemal arms
on doublets, and no ITD. x 90000.
FIG. 9.
Cross section of spermatic flagellum of Aphyosemion splendoplellre (Meme) with two sidefins. One
very small lTD is visible in tubule A of each doublet, applied on the partition separating the tubules A and B
of each doublet. x 120000.

112
THIAW ET AL.
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SPERM FLAG ELLA STRUCTURE
113
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114
THIAW ET AL.
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FIG. IO.
Cross section of a spennatic flageIlum of Fundulosoma thierryi. Tubule A of each doublet possesses
one !TD. x 180000.
FIG. II.
Cross section of two spermatic flagella of Aphyosemion splendopleure (Tiko). One ITD is present
in tubule A of each doublet. x 120000.
FIG. 12.
Cross section of spennatic flagella of Aphyosemion riggenbachi (Yabassi). One ITD is present in
tubules A of doublets 1,5, and 6. Arrows point out tubules I. x 45000.
FIG. 13.
Cross section of spermatic flageIlum of Aphyosemion riggenbachi (Somakak). Doublets I, 5, and 6
show one ITD in tubules A. x 125 000.
FIG. 14.
Cross section oftwo spermatic flage Ila of Aphyosemion riggenbachi (Ndokama). One ITD is present
in tubules A of several doublets, but doublets I, 5, and 6 show a more important ITD. x 80000.
in Cynolebias wittei and Fundulosoma
in the thtee populations (Ndokama, So-
thierryi (Fig. 10). In the particular case of
makak, and Yabassi), a variation in the
Aphyosemton riggenbachi, we have found
number, the shape, and the distribution of

SPERM FLAGELLA STRUCTURE
115
.l"'
FIG. 15.
Cross seclion of spermatic flagellum of A.phyosemion riggenbachi (Yabassi). One ITD is present in
tubules A of all doublets, but is more important in doublets l, 5, and 6. x 150000.
FIGs. 16 AND 17.
Cross section of spermalic flagella of Ap/ocheilichrhys /amber/i. The arrangement of ITDs
is changing. They can be observed in tubules A of doublets I and 2: l. 2. 6. and 7; 2, 6, 7, and 9: l. 2. 4, 5.
and 8. Fig. 16, x 150000; Fig. 17. x 120000.
FIGs. 18 AND 19.
Cross seclion ol' spermatic tlagella ol' .\\'orhobranchius srein/or/i. One ITD is present in the
tubules B of all doublets (arrows) and in thc two central tubules. x 180000.

116
THIAW ET AL.
ITDs. These variations affect only some
1967; Jespersen, 1971), Chondrosteans
doublets (Figs. 12, 13) or all nine, but het-
(Ginsburg, 1977), Holosteans (Afzelius,
erogeneously (Figs. 14, 15). In all cases, it
1978), and Teleosteans (Billard, 1970; Ni-
is noteworthy that whenever only three dou-
cander, 1970; Gardiner, 1978). There are
blets are concerned, these are always Nos.
generally two sidefins, except in Esox /ucius
I, 5, and 6, whereas when they are all con-
(Billard, 1970; Nicander, 1970), where the
cerned, doublets I, 5, and 6 possess an ITD
spermatic flagellum shows only one sidefin.
that is more marked and ean darken the
In trouts, Billard (1970) states that there are
whole tubule.
some flagella with three sidefins besides the
In the two species of the genus Ap/o-
c1assical flagella with two sidefins. In the
cheilichthys, the arrangement of ITDs is
Cyprinodontidae family, the number of
variable (Figs. 16, 17). In the particular case
sidefins associated with the spermatic fla-
of Nothobranchius steinJorti we have ob-
gellum varies. Significant differences can be
served one ITD in tubule B of all doublets
observed among various genera and some-
in the form of a wall that ean completely
times among species of the same genus.
cross the tubule (Figs. 18, 19).
However, differences observed among pop-
ulations of the same species do not appear
to be significant.
DISCUSSION
Numerous authors have suggested that the
The study of the spermatic flagellum of
sidefins might increase the efficiency of fla-
Cyprinodontidae shows a marked variation
gellar movement. If this really is the case,
of the flagellar structure. In the three cases
for a given form of spermatozoon within
where we examined several specimens of
the same family, one partieular type of side-
the same population or species, we found
fin would probably dominate.
the same flagellar structure. The number of
The presence of ITDs in tubu1e A was
sidefins is generally variable for the same
first referred to as a densification related to
animal. However, the number of arms and
all doublets, both in cilia and in numerous
the ITD arrangement is stable. Only the ge-
spermatic flagella (Mattei et al., 1979). We
nus Ap/ochei/ichthys shows a variation in
have reported that in several families ofte-
the ITD arrangement in the same animal.
leostean fishes (Mattei et a/.• 1979), the dou-
The flagellar doublets never possess an
blets with the ITDs were not arranged at
inner arm and they can even be devoid of
random, but involved Nos. l, 2, 5, and 6.
an outer arm. Neverthe1ess, the flagellum of
Initially, we postulated that the flagellar het-
all spermatozoa is perfectly mobile. Such
erogeneity was linked to the specia1 struc-
armless flagella have been described for the
ture of spermatozoa of these fishes (Mattei
Pycnogonid sperm (Van Deurs, 1974). As
et a/., 1979). Later, we described a new fla-
pointed out by Van Deurs (1974), the ab-
gellar heterogeneity involving doublets 1,2,
sence of arms would imply that if ATPase
3, 5, 6, and 7 (Mattei et al., 1981), and
is necessary for flagellar mobility, it could
reported that these spermatozoa showed one
be localized on structures other than arms.
annular mitochondrion.
Baccetti (1985) states that though the dy-
In a revision of the structure of the sper-
nein is localized on the arms, it is also pres-
matie flagellum in the animal kingdom,
ent on other flagellar structures.
Afzelius (1981) noticed that the flagellar
The sidefins associated with the flagellum
heterogeneity invo1ving certain doublets, (I,
have been described in spermatozoa ofsome
5, and 6), (I, 2, 5, 6, and 7), and (I, 2, 6,
aquatic invertebrates, Ophiurids, Poly-
and 7), occurs in animais very far apart phy-
chetes, Molluscs (Afzelius, 1982), and var-
logenetically in which the spermatozoa are
ious fishes, Crossopterigians (Tuzet and
structurally very different. Because the plane
Millot, 1959), Dipneustes (Boisson et a/..
defined by doublets l, 2, 5, and 6 corre-
"

SPERM FLAGELLA STRUCTURE
117
spands almost exactly to the plane af fla-
populations afane species same can present
gellum undulation, this heterogeneity has
one ITD in all tubules A (Aphyosemion
been assumed to be related to the flagellar
sp/endop/eure Ekondo Titi, Meme and Tiko),
movement (Afzelius, 1981).
whereas others are completely devaid of
ITDs have also been described in tubule
them (Aphyosemion sp/endop/eure Yato).
B of all nine flagellar doublets of some Try-
In conc1usion, in the family Cyprinodon-
panosomatidae (Anderson and Ellis, 1965;
tidae, in which different species have ap-
Brooker, 1971; Fuge, 1969) and in tubule B
parently similar spermatozoa, the flagellum
of doublets I, 5, and 6 of flagella of some
shows wide morphological diversity. All
green algae (Evans and Christie, 1970;
these variations occur in normally mobile
Hoops et a/.. 1982; Hoops and Witman,
spermatozoa. They are probably due to neu-
1983; Micalef and Gayral, 1972; Witman et
tral mutations. For these reasons, it appears
a/., 1982).
to us that it is no longer legitimate to link
Hoops and Witman (1983) noticed that
the variation in arms, sidefins, and ITDs to
when some flagella doublets contain one
the spermatozoon structure, to the flagellum
ITD, whether in tubule A or B, doublets I,
morphogenesis, ar to its movement.
5, and 6 are always involved. Moreover, this
peculiarity is found in numerous organisms
This research was funded in part by the special pro-
that are very far apart phylogenetically. They
gram PNUD/World BankIWHO of research and in-
suggest that these particular doublets have
formation concerning tropicai diseases.
an important function in morphogenesis or
in flagellar movement.
The Cyprinodontidae, though a relatively
REFERENCES
homogeneous family, show a wide diversity
AFZELIUS, B. A. (1959) J. Biophys. Biochem. Cy/o/. 5,
in ITD distribution. This diversity occurs
269-278.
at the generic, specific, and even at the pop-
AFZELIUS, 8. A. (1978) J. Ul/ras/ruc/o Res. 64, 309-
314.
ulation level.
AFZELIUS, B. A. (1981) J. Submicrosc. Cy/ol. 13, 199-
We studied the intrageneric variation of
207.
the flagellar structure in only two genera,
AFZELIUS, 8. A. (1982) in AMOS, W. B., AND DUCKElT,
Aphyosemion and Epip/atys. In these, ·we
J. G. (Eds.), Prokaryotic and Eukaryotic AageJla, pp.
observed a wide heterogeneity of the fla-
495-519, Cambridge Univ. Press, Cambridge.
ANDERSON, W. A. .-\\:>lDELLlS, R. A. (I 965)J. ProIOZoo/.
gellar structure. Among the four species of
o
12,483-499.
Epip/atys. the heterogeneity principally
ANDRE, J. (1961) J. Ul/ras/ruc/o Res. 5, 86-108.
concerns the number of sidefins, whereas
BACCETTI, B. (1985) in METz C 8., AND MO:>lROY, A.
among the six species of Aphyosemion the
(Eds.), Biology of Fertilization, Vol. 2, pp. 3-58,
heterogeneity concerns the ITDs, the arms
Academic Press, Orlando.
BILLARD, R. (1970) in BACCETTI, 8. (Ed.), Comparative
of the doublets, and the sidefins.
Spermatology, pp. 71-79, Academic Press, New
In this structural diversity, we again found
York.
heterogeneity involving doublets I, 2, and
BOISSON, C, MATTE! C, AND MAlTEl, X. (1967) Bul/.
6 in Aphyosemion riggenbachi. However,
. lns/. Fondam. Afr. Noire 29, 1097-1121.
this heterogeneity cannot be linked to the
BROOKER, B. E. (1971) Z. Ze/lforsch. Mikrosk. Ana/.
116, 532:"'563.
structure of the spermatozoon, to the fla-
BURTON, P. R. (1967) J. Ul/ras/ruc/o Res. 19, 166-172.
gellar morphogenesis, or to its movement.
CAM ERON, M. L. (1965) Canad. J. ZO%~~ 43. 1005-
This peculiarity does not occur in neigh-
1010.
boring species that have gametes with an
EVANS, L. V., AND CHRISTIE, A. O. (1970) Ann. Bo/.
almost identical structure.
34,451-466.
FAWCETT, D. W. (1960) IO" Congres International de
The ITDs are probably supernumerary
Biologie Cellulaire, p. 228, Paris.
proteinsthat came into being after punctual
FAWCETT, D. W.,-\\:-:o PORTER, K. R. (1954) J. Mor-
mutations. This would explain why among
pho/. 94, 221-281.

118
THIAW ET AL.
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JOURNAL OF ULTRASTRUCTURE AND MOLECULAR STRUCTURE RESEARCH 101, 192-198 (1988)
Process of Cytoplasmic Elimination during Spermiogenesis in Two
Cyprinodontidae (Teleostean Fishes)
OMAR THIOM THIAW,· XAVIER MATTEI,· AND RAYMOND ROMANDt
·Departement de Biologie Animale, Faculte des Sciences. Universite Cheikh Anta Diop de Dakar, Senegal.
and tLaboratoire de Neurobiologie. Universite de Clermont II. 63170 Aubiere, France
Received January 18. 1989
The mechanism of excess cytoplasm elimination during spenniogenesis was studied in two
Cyprinodontidae species Aphyosemion riggenbachi and Aphyosemion splendopleure. The cyto-
plasm is progressively filled with numerous vesicles resulting mainly from the phenomenon of
pinocytosis. These vesicles coalesce and give birth to concentric cisternae in the aged spermatid.
The residual body is formed by this membranous system.
c 1988 AeBdemie Press. Ine.
In 190I, Regaud observing the transfor-
sition (Fig. 1). The cytoplasm presents
mation of spermatids to spermatozoa gave
some large size mitochondria. Centrioles
the name residual body to a mass of cyto-
are localized against the plasma membrane,
plasm ejeeted in the opening of the seminif-
and the distal centriole is bound to the
erous tubule. The elimination of cytoplasm
membrane. The Golgi apparatus, located in
at the end of spermiogenesis is a common
the centriolar region, gives birth to smooth
phenomenon in which only spermatids are
vesicles whose contents are electron lucent
implicated. In mammals (Sapsford et al.,
(Fig. 2). Right at the beginning of spermio-
1967; Fawcett and Philipps, 1969; Fouquet,
genesis, the nucleus migrates and becomes
1974) and in the crustacea Crangon septem-
eccentrically placed in an area that corre-
spinosa (Arsenault et al., 1980) the Sertoli
sponds to the anterior region of the sperma-
cells participate in this process. There are
tid. At that time, a thin layer of cytoplasm
various mechanisms that ean account for
separates the nucleus from the cytoplasmic
this elimination and we have been able to
membrane. The basal part of the nucleus
observe a peculiar process in two teleostean
forms a depression to which the proximal
fishes: Aphyosemion riggenbachi and Aph-
centriole migrates (Fig. 3). The diplosom
yosemion splendopleure.
follows the migration of the nucleus and be-
cause of the bond of the distal centriole
MATERIALS AND METHODS
with the plasma membrane, a cytoplasmic
This study involves two species ofCyprinodontidae,
canal forms (Fig. 4). Vesicles ofpinocytosis
A. riggenbachi and A. splendopleure. Iiving in coastal
appear in large numbers in the posterior re-
rivers af Cameroon.
Pieces of testis were fixed for 1 to 48 hr in a solution
gion of the spermatid. Their diameter is 0.1
of2.5% g1utaraldehyde in Na cacodylate buffer, 0.1 M;
JLm (Figs. 3-5). These vesicles are formed
sucrose, 0.1 M; and CaCI2, 0.2 m, at pH 7.2, and then
either at the surfaee of the cell (Fig. 3) or at
for I hr in 1% osmium tetroxide in the same buffer.
the levelof the plasma membrane that lim-
Mter dehydration in ethanol and propylene oxide,
its the cytoplasmic canal (Fig. 4). These
they were embedded in Epon. Ultrathin sections were
cut on a Porter Blum MTI ultramicrotome and stained
vesicles are covered by a network of clath-
with uranyl acetate and 'Iead citrate. Observations
rines and their contents are electron dense.
were made on aSiemens Elmiskop 101 and a JEOL
At the beginning of their formation, vesi-
100 C X II electron microscope from the Electron Mi- . cles of pinocytosis merge with each other
croscopic Department of the Faculty af Sciences of
Dakar.
and with vesicles of larger size (Figs. 5-7).
The coating of clathrines disappears only
RESULTS
when those vesicles totaIly fuse to form
Young spermatids are round cells. They
large vesicles whose contents are electron
possess a voluminous nucleus in central po-
lucent.
192
0889-1605/88 $3.00
Copyright c 1988 by AcBdemie Press, Ine.
AU rights of reproduclion in any form reserved.

CYTOPLASM ELIMINATION DURING SPERMlOGENESIS
193
The role of pinoeytosis in the formation
surfaee of the plasma membrane of the
of vesicles in the eytoplasm during the
spermatozoa (Figs. 11 and 15).
modifieation of spermatid ean be shown by
By oriented fusion of eytoplasmic vesi-
the ineorporation of partic1es of red of ru-
c1es, numerous cisternae are produeed and
thenium in solution (Fig. 8). Pinoeytosis oe-
lean against eaeh other trapping between
eurs throughout spermiogenesis (Figs. Il
them residues of hyaloplasm (Figs. 12 and
and 13).
13). Later, these cisternae organize them-
The moderatelyaged spermatid is eom-
selves in membrane superpositions and lose
posed of two parts (Fig. 9)-an anterior
their eonneetions with the very old sperma-
part filled with the nuc1eus and a eytoplas-
tids (Figs. 14 and 15). They are found in the
mic zone devoid of vesic1es and a posterior
opening of the eyst with the free spermato-
part with numerous vesic1es in the eyto-
zoa (Fig. 16).
plasm. Mitoehondria are present in the
midregion. Maerotubules organized in bun-
DlSCUSSION
dIes are seen in spermatids (Figs. 3, 7, and
The elimination of eytoplasm takes plaee
15) (Mattei et al.. 1985) without specific 10-
during the eourse of spermiogenesis and
ealization.
ean oeeur in the young spermatid (Phillips,
In the aged spermatid, a row ofvesic1es is
1966, 1970; Mattei et al., 1978; Lai-Fook,
arranged around the periphery of the nu-
1982). Generally , this phenomenon oeeurs
c1eus (Fig. 10), exeept for the eentriolar re-
åt the end of spermiogenesis. Several
gion. The eytoplasm of the posterior region
meehanisms of eytoplasmic rejeetion have
is highly vesiculated and appears spongy.
been described. Vesic1es in which the ori-
Vesic1es show a tendeney to fuse in all di-
gin was not given were described in the ey-
rections to produce larger vesicles of vari-
toplasm of spermatids of teleostean fishes
ous shapes.
of the family Poeciliidae (Billard, 1970) and
In the very old spermatid, the eoales-
Cyprinidae (Baeeetti et al., 1984). These
eenee of vesicles is no longer random but
vesic1es are involved in the reduetion of ey-
specific. Vesic1es are aligned and merge to
toplasm.
form cisternae (Figs. 12 and 13). Vesic1es
In the opilionids, Juberthie and Manier
around the nuc1eus merge as the previous
(1978) described two principal modalities of
ones, producing a perinuclear cisternae
elimination of exeess of eytoplasm. In the
(Fig. ll). The internal surfaee of the peri-
Cosmetidae, the fusion of vesicles of
nuc1ear cisternae constitutes the external
smooth endoplasmic reticulum gives birth
FIG. l.
A young spermatid of A. splendopleure. The cytoplasm shows few vesicles. Centrioles (C) are
arranged against the plasma membrane. x 18000.
FIG. 2.
In the young spermatid of A. splendopleure, the Golgi apparatus is well developed and releasing
numerous vesicles. x 28 000.
FIG. 3.
Vesicles of pinocytosis (arrows) appear at the surface of the spermatids in the posterior region ofthe
nucleus (N). Centrioles (C) are localized in one invagination from the base of the nucleus. Mt, macrotubules. A.
splendopleure. x 40 000.
FIG. 4.
Vesicles of pinocytosis (arrow) produced at the levelof the plasma membrane delineating the cyIO-
plasmic canal (CC). A. splendopleure. x 28000.
FIG. 5.
Vesicles of pinocytosis merge and conserve their clathrine coating. A. riggenbachi. x 48000
FIGS. 6 AND 7.
Vesicles of pinocytosis (arrows) merge with larger size vesicles which are e1ectron lucent. Mt,
macrotubules. A. splendopleure. Fig. 6, x 34000; Fig. 7, x 23000.
FIG. 8.
Moderatelyaged spermatids from a piece of testis that was incubated in a solution of ruthenium red.
Particles of ruthenium red are localized in the cytoplasmic vesicles showing the function of pinocytosis in the
process of vesicle formation from the cytoplasm. A. riggenbachi. x 18000.
FIG. 9.
Moderatelyaged spermatids showing the anterior half with the nucleus and nonvesiculated cyto-
plasm. The posterior half is formed by heavily vesiculated cytoplasm. Mitochondria (arrows) are localized in the
midregion. A. splendopleure. x 5000.

194
THIAW, MATTEI, AND ROMANO

CYTOPLASM ELIMINATION DURING SPERMlOGENESIS
195

196
THIAW. MATIEI, AND ROMANO
@'
:. "\\

CYTOPLASM ELIMINATION DURING SPERMlOGENESIS
197
FlGs. 14 AND 15.
Very old spermatids surrounded by simple membranous element (arrow I) or multiple
membranous element (arrow 2). A. splendopleure. Fig. 14. x 20000; Fig. 15. x 15000.
FIG. 16.
Multiple membranous element free in a cyst. A. splendopleure. x 25000.
to a unique sacculus around the nucleus
toplasm mass slides to the posterior face of
and the acrosome, which isolates the cyto-
the nucleus to which it is linked by a very
plasm from the nucleus. For the case ofNe-
thin peduncle. Later, the fusion between
mastomatidae and Ischyropsalidae, the cy-
vesicles of the endoplasmic reticulum and
FIG. 10.
Aged spermatid. A row of vesicIes is located around the nucleus (N). In the posterior region.
themerging of vesicIes gives birth to Iarger size vesicIes of various shapes. A. splendopleure. x 17000.
FIG. I I.
VesicIes situated at the periphery of the nucIeus merge, fusing to a perinucIear cistema. Arrow
indicates vesicIes of pinocytosis. A. splendopleure. x 20 000.
FIGS. 12 AND 13.
In aged spermatids. vesicIes are arranged in line and merge forming cistemae. Arrow
indicates vesicIe of pinocytosis. A. splendopleure. Fig. 12, x .16000; Fig. 13. x 22000.

198
THIAW, MATTEl, AND ROMAND
the plasma membrane break the peduncle.
(1970) and Baccetti et al. (1984) in other
The formation of atypical spermatozoa in
teleostean fishes where the elimination of
the prosobranch mollusk Calyptraea sinen-
excess cytoplasm is sequential by frag-
sis presents cytoplasmic constrictions
ments. This last process of elimination is.
formed at different levels which are respon-
also the same for all species of the family
sibie for the rejection of cytoplasmic resi-
Cyprinodontidae that we have studied. The
dues (Streiff, 1960, 1961). In the shrimp
peculiar mechanism of cytoplasm elimina-
Crangon septemspinosa, the reduction of
tion observed in A. riggenbachi and A.
cytoplasm is in relation with nurse cells
splendopleure is constant and it is a supple-
which are associated with spermatids orga-
mentary criterion for identifying these two
nized in syncytial structure (Arsenault et
species.
al., 1980). In mammals, sertolian crampons
playan important part in the formation and
REFERENCES
retention of residual bodies in the Sertoli
cell (Sapsford et al., 1967; Fouquet, 1974).
ARSENAULT, A. L., CLATTENBURG, R. E., AND
ODENSE, P. H. (1980). Canad. J. ZO%~~ 58,497-506.
In the Cyprinodontidae A. riggenbachi and
BACCETTI, B. (l975) Curr. Top. Dev. Bio/. IO, 103-
A. splendopleure, two peculiarities charac-
122.
terize the process of elimination of excess
BACCETTI, B., BURRINI, A. G., CALLAINI, G., GIBER-
cytoplasm. The first is related to the mech-
TlNI, G., MAZZINI, M., AND ZERUNIAN, S. (l984)
anism of formation of vesicles in the cyto-
Gamete Res. IO, 373-3%.
plasm which are produced by fusion of ves-
BILLARD, R. (l970) Ann. Bio/. Anim. Bioehem. Bio-
phys.
ides mainly from pinocytosis, and probably
10,493-510.
also from the Golgi apparatus. Each time
FAWCETT, D. W., AND PHILLIPS, D. M. (l969) J. Re-
prod. Fert. Supp/. 6,405-418.
vesicles were observed in spermatids, they
FOUQUET, J. P. (1974) J. Mierosc. (Paris) 19, 161-168.
were considered as resulting from the intra-
JESPERSEN, A., AND HARTWICK, R. (1973). J. U/tra-
cytoplasmic membrane system: Golgi appa-
s/ruet. Res. 45, 366-393.
ratus (Baccetti, 1975; Juberthie et al., 1981)
JUBERTHIE, C., LOPEZ, A., AND KOVOOR, J. (1981)
and smooth endoplasmic reticulum (Jes-
[n/em. J. [nvert. Reprod. 3, 181-191.
persen and Hartwick, 1973; Juberthie and
JUBERTHIE, C., AND MANIER, J. F. (1977) Bull. Soe.
Manier, 1977; Juberthie-Jupeau et al., 1983;
ZO%~~ Fr. 102, 145-151.
Manier and Boissin, 1975). The role of pi~
JUBERTHIE, C., AND MANIER, J. F. (1978) Symp.
ZO%~~ Soe. London 42, 407-416.
nocytosis in the process of veside forma-
JUBERTHIE-JUPEAU, L., DURAND, J., AND CAZALS,
tion in the cytoplasm for the elimination of
M. (1983) Cytobios 37, 187-208.
excess cytoplasm has not been mentioned
LAI-FoOK, J. (l982). Canad. J. ZO%~~ 60,121&-1230.
before. This process shows that during
MANIER, J. F., AND BOISSIN, L. (1975). Ann. Sd.
spermiogenesis, exogenous substances
Nat. ZO%~~ (Paris) 17, 505-520.
penetrate spermatids and playan important
MATTEl, c., MATTEl, X., AND MARCHAND, B. (1978)
function in the mechanism of rejection of
C.R. Soe. Bio/. 172, 393-396.
cytoplasmic excess.
MATTEl, X., ROMANO, R .. AND THIAW, O. T. (1985)
The second peculiarity is related to the
J. U/trastruet. Res. 91, 83-91.
oriented coalescence of vesicles in aged
PHILLIPS, D. M. (l966) J. Cell Bio/. 30,477-497.
spermatids. Organization of concentric in-
PHILLIPS, D. M. (1970) J. Cell Bio/. 44, 243-277.
tracytoplasmic cisternae occurs at the same
REGAUD, C. (1901) Are". Ana/. Mierosc. 4, 101-155.
time as the digestion of hyaloplasm from
SAPSFORD, C. S., RAE, C. A., AND CLELAND, K. W.
(1967) Aus/. J. ZO%~~ 15,881-909.
which is left only a network of double mern-
STREIFF, W. (1960). eR. Seances Aead. Sei. (Paris)
brane which forms the residual body. This
251, /912-1913.
process of rejection of the residual body is
STREIFF, F. (1961). eR. Seances AClId. Sd. (Pari.I')
different from the observation of Billard
253, 188--189.

JOURNAL OF ULTRASTRUCTURE AND MOLECCLAR STRUCTURE RESEARCH 102, 122-131 (1989)
Different Aspects of Tubulin Polymerization in Spermatids of
Cyprinodontidae (Fish, Teleost)
OMAR THIOM THIAW AND XAVIER MATIEI
Departement de Biologie Animale, Faculte des Sciences, Universite Cheikh Anta Diop de Dakar, Senegal, West Africa
Received June 26, 1989
sion disappear at the end of meiosis, whereas the
Our study concems 10 genera and 26 species of cypri-
macrotubules persist throughout spermiogenesis.
nodontid fish. In the cytoplasm of spermatids tubulin po-
In a preliminary note (Thiaw et al., 1986) we re-
Iymerizes in various forms according to species. We have
ported that in the Cyprinodontidae family the sper-
demonstrated the presence of c1assic microtubules with a
matids of certain species are distinguished by the
diameter of 24 nm and also of tubules of smalter diameter
presence of numerous microtubules. We describe
(15 nm) and greater diameter (30 to 50 nm). Microtubules
here in detail the aspects displayed by the different
are very numerous in the cytoplasm of certain species.
polymerized forms of tubulin in this family .
They may be arranged without any order or form bundles
which may contain several hundred parallel elements.
MATERlALS AND METHODS
They never form a manchette. In two species (Aplochei-
lichthys normani and Epiplatys fasciolatus) only sperma-
Dur study concerns 10 genera and 26 species belonging to the
Cyprinodontidae family. The samples studied and their origins
tids that degenerate show this peculiarity. The microtu-
are listed in Table I. In the genus Aphyosemion we have at our
bules present two kinds of decorations. The first type are
disposal several populations of the species Aph. riggenbachi and
small elements composed of MAP which enable two or
Aph. splendopleure. To designate the populations we have added
more microtubules to link up. The second type are curved
in brackets arter the name ofthe species the name ofthe place of
tubulin elements that give the microtubule that bear
origin.
them the appearance of an incomplete doublet. Doublets
Fragments of testis were fixed for 1 to 48 hr in 2.5% glutaral·
dehyde in a 0.1 M sodium cacodylate buffer; 0.1 M saccharose, 0.2
and triplets mayaiso be formed. Cyprinodontidae sper-
mM Ca Cl2 at ph 7.2, then 1 hr in 1% osmium tetroxide in the
matocytes and spermatids probably synthesize a very
same buffer. After dehydration using ethanol and propylene ox-
large quantity of tubulin which polymerizes in certain
ide, the pieces were embedded in Epon. The sections were cut on
species.
c 1989 Aelldernie P...,u, Ine.
a Porter Blum MT1 ultramicrotome then stained with uranyl
acetate and lead citrate. The observations were made on aSie-
mens Elmiskop 101 and a Jeol 100 CXII electron microscope in
INTRODUCTION
the Microscopy Department of the Faculty of Science of Dakar
University.
The aggregate oftubulin subunits that polym~rize
in the cytoplasm constitute the 24-nm-diameter mi-
OBSERVATIONS
crotubules. By experimental processes tubulin may
In theyoung spermatids of all the samples studied
also polymerize in the form of macrotubules or
we demonstrated the presence of a few microtubules
paracrystals (Tilney and Porter, 1967; Hanzely and
that diverge away from the centriolar region. In
Olah, 1970; Hinkley and Samson, 1972; Burton and
most cases these microtubules are transitory and
Femandez, 1973; Tyson and Bulger, 1973; Hinkley,
soon disappear. We did not find them in older sper-
1976).
matids (Table I).
The polymerization oftubulin into microtubules is
Five species (Aph. geryi, Aph. guignardi, Aph. ni-
a common phenomenon in spermatids where they
grifluvi, Aph. schmitti; and Epiplatys bifasciatus)
generally form a manchette.
are characterized by the persistence of microtubules
We reported in a Cyprinodontidae (Aphyosemion
in the spermatid throughout entire spermiogenesis
splendopleure) (Mattei et al., 1985) two different
(Table 11). In this case, the .microtubules become
forms of tubulin polymerization: microtubules and
much more numerous and form a bundle which may
macrotubules. We stressed the exceptional nature of
contain several hundred parallel elements. In the
macrotubule formation in natural conditions. These
centriolar region the microtubules do not show this
microtubules and macrotubules appear during mei-
alignment and are arranged without any order (Fig.
osis. The microtubules which form spindles of divi-
1). This bundle ofmicrotubules is placed laterally in
122
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TCBULIN POLYMERIZATION IN FISH SPERMATIDS
123
TABLE I
List of Specimens Studied. Microtubules and Macrotubules Are Only Present in the Older Spermatids of Certain
Species or Populations
Genus
Species
Population
Origin
Macrotubules
Microtubules
Adinia
xenica
USA
Aphyosemion
bivittatum
Cameroon
Aphyosemion
cameronense
Cameroon
Aphyosemion
geryi
Senegal
+
Aphyosemion
guignardi
Guinea
+
Aphyosemion
herzogi
Gabon
Aphyosemion
nigrifluvi
Guinea
+
Aphyosemion
riggenbachi
Ndokama
Cameroon
Aphyosemion
riggenbachi
Somakak
Cameroon
Aphyosemion
riggenbachi
Yabassi
Cameroon
+
Aphyosemion
schmitti
Liberia
+
Aphyosemion
splendopleure
Ekondo-Titi
Cameroon
+
Aphyosemion
splendopleure
M~m~
Cameroon
Aphyosemion
splendopleure
Tiko
Cameroon
+
Aphyosemion
splendopleure
Yato
Cameroon
+
Aphyosemion
vulcanum
Cameroon
Aplocheilichthys
lamberti
Guinea
+
Aplocheilichthys
normani
Senegal
+
Aplocheilus
lineatus
India
Cynolebias
wittei
Brazil
Cyprinooon
nevadensis
USA
Epiplatys
ansorgei
Gabon
Epiplatys
bifasciatus
Senegal
+
Epiplatys
chaperi
Ivory Coast
Epiplatys
fasciolatus
Guinea
+
Epiplatys
sexfasciatus
Cameroon
Epiplatys
singa
Gabon
Epiplatys
spilargyreus
Senegal
Fundulosoma
thierryi
Burkina Faso
N othobranchius
steinforti
Tanzania
Rivulus
xiphidius
French Guyana
relation to the nucleus. Two of these five species
ration in the form of a hook which gives them the
(Aph. geryi and Aph. schmitti) present peculiarities
appearance of an incomplete doublet (Fig. 2).
in microtubule structure (Table Il).
Aph. schmitti presents classic microtubules and
Aph. geryi shows, beside classic microtubules,
microtubules possessing one, two, or three decora-
those that exhibit a smaller than usual diameter, in
tions (Fig. 3). These decorations appear on cross sec-
the region of 15 nm (Fig. 2). Certain microtubules
tions ofmicrotubules as rods 10 to 35 nm long,joined
are connected by links, while others present a deco-
to the microtubule by a thin peduncle. Some micro-
TABLE II
Different Aspects of Tubulin Polymerization in Species in Which Microtubules Are Present in Large Number in
Older Spermatids
Aphyosemion
Aphyosemion
Aphyosemion
Aphyosemion
Aplocheilichthys
Epiplatys
Epiplatys
Species
geryi
guignardi
nigrifluvi
schmitti
normani
bifasciatus
fasciolatus
Aspect of the
Normal
Normal
Normal
Normal
Degenerated
Normal
Degenerated
spermatid
Arrangement of
Lateral
Lateral
Lateral
Lateral
Scattered
Lateral
Lateral
microtubules
bundle
bundle
bundle
bundle
bundle
bundle
Diagram of the
structure of
O
O
O
'O
O
6
O
O'
microtubules
J c9
O\\D
6
O O
O O
g.g
O O
c?o
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cæ
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124
THIAW AND MATIEI
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2\\
FIG. 1.
Spermatid of Aphyosemion geryi showing large number of microtubules orient ed in all directions in the centriolar region.
x 60000.
FIG. 2.
Cross section of microtubules in spermatid of Aphyosemion gerv!. Among the c1a55ic microtubules there exist tubules with a
diameter of less than 24 nm (m). Certain microtubules have a hook attached IHl. The arrOW5 indicate the links between microtubules.
x 60000.
FIG. 3.
Cross section ofmicrotubules in sperma tid of Aphyosemion sc1lmllll. The microtubules have lateral rods attached (arrows 1).
These elements help to link together two microtubules (arrows 2) or several1arrow 3). x 65000.

TCBULIN POLYMERIZATION IN FISH SPERMATIDS
125
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FIG. 4.
Two abortive spermatids (A and B) in a cyst of normal, evolving spermatids of Aplocheilichthys normani. The cytoplasm of
spermatids A and B is much more extensive, it contains pseudo-myelinated bodies (MB> and numerous microtubules. x 7500.
FIG. 5.
Enlargement of spermatid A of Fig. 4. The numerous microtubules are visible in the spermatid cytoplasm. x 22000.

126
THIA W AND :>IA'ITEI
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FIG. 6.
Abortive spermatid of Aplocheilichthys normani. This abnormal cell contains two nuclei and numerous microtubules.
x 24000.
FIG. 7.
Higher magnification of region outlined in Fig. 6. The arrows indicate the associations of microtubules. x 70000.
FIGS. 8 AND 9.
In the sperma tids of Aplocheilichthys normani, cur\\'ed elements are free in the cytoplasm (arrow 1) or attached to
microtubules (arrows 2). Doublets (Dl and triplets (T) are present. x 80 000.

TUBCLIN POL YMERIZATION IN FISH SPERMATIDS
127
FIGS. 10 AND 11.
Degenerating spermatids of Aplocheilichthys normani. The cytoplasm contains a large number of microtubules
arranged without any order. The spermatid shown in Fig. 10 is an abnormal cell which possesses two flagella. x 30 000.

128
THIAW AND MATfEI
tubules are joined to each other by means of these
chi, Aph. splendopleure, and Apl. tamberti, we re-
decorations.
vealed the presence of macrotubules (Table 1). They
In the case of the species Aplocheilichthys nor-
are in most 'Cases gathered into reetilinear bundles
mani and E. fasciolatus a great many microtubules
(Fig. 16). These macrotubules have a diameter of
are present solely in spermatids which show an ab-
between 30 and 50 nm. Their presence in spermatids
normal spermiogenesis and which degenerate (Figs.
is not characteristic of one genus or even of one spe-
4 to 15). Spermatids which abort can be recognized
cies (Table 1).
because their cytoplasm is much more abundant
than that of healthy spermatids (Figs. 4 and 12).
DISCUSSION
This cytoplasm contains a large numer of microtu-
In teleostean fishes microtubules have been de-
bules, pseudo-myelinated bodies as well as vesicles
scribed in the vicinity of the centrioles at the begin-
with heterogeneous contents (Figs. 4, 5, and 11).
ning of spermiogenesis (Boisson et al., 1969; Mattei
Their nucleus generally presents a different appear-
and Mattei, 1973) but they rapidly disappear. This is
ance from that of neighboring cells belonging to the
the case in more than halfthe representatives ofthe
same cyst. This difference may concem the size of
Cyprinodontidae family that we examined. Yasu-
the nucleus which may be large or the appearance of
zumi (1971) mentions the exceptional presence of
its chromatin (Figs. 4 and 12). Certain abnormal
numerous microtubules radiating out of the centri-
spermatids are also recognizable by the abnormal
oles in the midpiece of the spermatozoon of a teleo-
number ofnuclei (Fig. 6), centrioles, or ftagella (Fig.
stean fish, letalurus punttatus.
10) that they possess. In these two abortive types of
The presence of numerous microtubules in evol-
spermiogenesis the microtubules show peculiarities
ving spermatids is a common phenomenon in many
both in their arrangement and structure (Table 11).
animal groups. They form a perinuclear structure,
In Apl. normani microtubules are found through-
the manchette, described both in invertebrates (Kes-
out the cytoplasm without any preferential orienta-
sel, 1966, 1970; Anderson et al., 1967) and verte-
tion. Most of the microtubules have a classic struc-
brates (McIntosh and Porter, 1967; Fawcett et al.,
ture. We observed, however, on cross seetions of mi-
1971). During spermiogenesis the number of micro-
crotubules, curved elements which are free or
tubules making up the manchette declines progres-
attached to the microtubules (Figs. 8 and 9), thus
sively with condensation and the reduetion in vo-
giving them in the latter case the appearance of an
lume ofthe nucleus. They generally disappear at the
incomplete doublet. A few microtubule doublets and
end of spermiogenesis.
even triplets are also present (Figs. 8 and 9). We also
The microtubules and macrotubules that we have
observed associations of microtubules, but slightly
described in the cytoplasm of Cyprinodontidae sper-
different of those described in Aph. schmitti (Fig. 7).
matids are placed laterally in relation to the nucleus
In the case of E. fasciolatus the microtubules are
or else spread out in the whole cytoplasm. They
gathered into one or more bundles placed laterally
never exhibit the ordered, perinuclear arrangement
in relation to the nucleus (Fig. 12). Certain micro-
characteristic of the manchette. These microtubules
tubules have a classic structure, while others show
persist in the spermatids and are only rejected at the
decorations similar to those described in Aph.
end of the spermiogenesis with the residual cyto-
schmitti and which similarly permit a link between
plasm.
microtubules (Figs. 13 and 14). Others possess a
Proliferation of microtubules takes place in the
curved decoration giving them the appearance of an
cytoplasm of normal spermatids in certain species
incomplete doublet. Microtubule doublets are also
(Aph. geryi, Aph. guignardi, Aph. nigri{luvi, Aph.
present (Fig. 13). The bundles of microtubules are
schmitti, and E. bifasciatus). In other species (Apl.
still visible after lysis of the abortive spermatids
normani and E. fasciolatus) , only spermatids that
(Fig. 15).
degenerate show this peculiarity.
In the spermatids of three species, Aph. riggenba-
In the spermatids of Cyprinodontidae tubulin
FIG. 12.
Abortive spermatid (A) ofEpiplatys fasciolatus surrounded by spermatozoa. The microtubules fonn a bundle (asterisk) placed
lateralJy in relation to the nucleus. x 11 000.
FIG. 13.
Bundle of microtubules in a spermatid of Epiplatys fasciolatus. The microtubules show decorations in the form of rods (R) or
hook (H). The rods enable the microtubules to link together (L). Some doubIets are present (Ol. x 75 000.
FIG. 14.
The microtubules of Epiplatys fasciolatus show O, 1,2, or 3 decorations. x 180000.
FIG. 15.
Degenerate spermatid of Aplocheilichthys normani (A) close to a spermatozoon (S l. The cytoplasm of the spermatid is lysed.
The bundles ofmicrotubules are still well organized (asterisks). x 75000.
FIG. 16.
Normal spermatid of Aphyosemion spLendopleure (Ekondo- Titil. The cytoplasm contains bundles ofmacrotubules (asterisks).
x 28000.

TCBULl~ POLYMERIl.UION IN FISH SPERMATIDS
129
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130
THIAW AND MATTEI
polymerizes in the form of classic microtubules with
This research was funded in part by the special program
a diameter of 24 nm but also tubules of smaller di-
PNUDlWorld BankJWHO of research concerning tropicai dis-
eases. We thank Dr. R Romand for providing the flsh for us and
ameter (15 nm) and larger diameter (30 to 50 nm).
for helping us in the writing of this article.
The microtubules observed in our study are bare
or possess decorations. Certain decorations are
REFERENCES
joined to the microtubule by a thin peduncle and
help to link together two or more microtubules. Simi-
ANDERSON, W. A., WEISSMAN, A., AND ELLIS, R. A. (1967) J. Gell
lar associations ofmicrotubules have been described
Biol. 32, 11-26.
in various animal and plant cells by numerous au-
BASTMEYER, M., AND FuGE, H. (1986) Ghromosoma 94, 419-424.
thors (Krishan and Buck, 1965; Wilson, 1969; Hep-
BmsEY, A. N., AND FREED, J. J. (1971) Exp. Gell Res. 64, 419-
ler et al., 1970; Friedman, 1971; McIntosh et al.,
429.
1973; McIntosh, 1974; Hardharn and Gunning, 1978;
BOISSON, C., MATIEI, X., AND MATIEI, C. (1969) J. Microse. 8,
Nemhauser et al., 1980; Bastmeyer and Fuge, 1986).
103-112.
Links between microtubules have also been re-
BRINKLEY, B. R, AND CARTWRIGHT, J. C. (1971) J. Gell Biol. 50,
ported in various cell types under culture (Hepler et
416-431.
al., 1970; Bhisey and Freed, 1971; Brinkley and
BRINKLEY, B. R, AND POTU, N. R. (1973) J. GellBiol. 58, 96-108.
Cartwright, 1971; Yamada et al., 1971; Brinkley and
BURTON, P. R, AND FERNANDEZ, H. L. (1973) J. Gell Sd. 12, 567-
Potu, 1973).
583.
The polymerization of tubulin in vitro with or
BURTON, P. R, AND HIMES, R. H. (1978) J. Gell Biol. 77, 120-123.
without the presence of high-molecular-weight pro-
CONNOLLY, J. A., KALNINS, V. L, CLEVELAND, D. W., AND KIR-
teins demonstrated that the links between microtu-
SCHEN, M. W. (1978) J. Gell Biol. 76, 781-786.
bules were composed of microtubule-associated pro-
DENTLER, W. L., GRANETr, S., AND ROSENBAUM, J. L. (1975) J.
teins (MAP) {DenUer et al., 1975; Himes et al., 1976;
Gell Biol. 65, 237-241.
Sloboda et al., 1976; Herzog and Weber, 1977; Mur-
EUTHENEUER, U., AND MClNTOSH, J. R. (1980) J. Gell Biol. 87,
phy et .al., 1977; Connolly et al., 1978; Kim et al.,
509-515.
1979; Zingsheim et al., 1979; Sheterline, 1980; Voter'
FAWCETr, D. W., ANDERSON, W. A., AND PHlLUPS, D. M. (1971)
and Erickson, 1982).
Dev. Biol. 26, 220-251.
Certain microtubule decorations in Cyprinodon-
FRIEDMAN, M. H. (1971) J. Gell Biol. 49, 916-920.
tidae spermatids have a curved shape and resemble
HANZELY, L., AND OLAM, L. V. (1970) J. Gell Biol. 47, 82A.
a fragment of microtubule, giving the whole sper-
HARDHAM, A. R., AND GUNNING, B. E. S. (1978) J. Gell Biol. 77,
matid the appearance of an incomplete doublet. The
14-34.
formation of actual doublets and even triplets has
HEPLER, P. K., McINTOSH, J. R., AND CLELAND, S. (1970) J. Gell
only been observed in abortive spermatids. Decora-
Bial. 45, 43~.
tions of the same type have been obtained experi-
HERZOG, W., AND WEBER, K. (1977) Proc. Natl. Acad. Sei. USA
mentally from tubulin (Burton and Himes, 1978;
74, 1860-1864.
Eutheneuer and McIntosh, 1980).
HIMES, R H., BURTON, P. R., KERSON, R. N., AND PIERSON, G. B.
We did not find it possible, within the Cyprinodon-
(1976) Proc. Natl. Acad. Sei. USA 73, 4397-4399.
tidae family, to link particular forms ofpolymeriza-
HINKLEY, R E. Ja. (1976) J. Ultrastruct. Res. 57, 237-250.
tion oftubulin to a specific genus. Thus in the genus
HINKLEY, R E. JR., AND SAMSON, F. E. (1972) J. Gell Biol. 53,
Aphyosemion the spermatids ean exhibit the follow-
258-263.
ing different possibilities: absence of microtubules
KESSEL, R. G., (1966) J. Ultrastruct. Res. 16, 293-304.
and macrotubules (Aph. bivittatum); presence ofmi-
crotubules (Aph. nigri{luvi); presence of microtu-
KESSEL, R G., (1970) in BACCETrI, B. (Ed.), Comparative Sper-
matology, pp. 531--553, Academic Press, New York.
bules with a diameter of less than 24 nm (Aph.
geryi); presence of decorations on the microtubules
KIM, H., BINDER, L. L, AND ROSENBAUM, J. L. (1979) J. Gell Bial.
80, 266-276.
enabIing them to be Iinked together (Aph. schmitti)
and presence of macrotubules (Aph. splendopleure).
KRISHAN, A., AND BUCK, R C. (1965) J. Gell Biol. 24, 433-444.
In the latter species not all the populations possess
MATTEl, C., AND MATTEI, x. (1973) Z. Zellforseh. 142, 171-192.
macrotubules in their spermatids (Mattei et al.,
MATTEI, X., ROMANO, R., AND THlAw, O. T. (1985) J. Ultrastruct.
1985).
Res. 91, 83-91.
In the Cyprindontidae family the spermatocytes
McINTOSH, J. R (1974) J. Gell Bial. 61, 166-187.
and spermatids synthesize a large quantity of tubu-
McINTOSH, J. R, OGATA, E. S., AND LANDIS, S. (1973) J. Gell
lin although no manchette is formed during sper-
Biol. 56, 304-323.
miogenesis in these teleostean fishes. This excess
McINTOSH, J. R, AND PORTER, K. R (1967) J. Gell Biol. 35, 153-
tubuIin polymerizes in different forms in certain spe-
173.
cies or in certain conditions such as degeneration of
MURPHY, D. B., VALLEE, R B., AND BORISY, G. G. (1977) Proc.
spermatids.
Natl. Aead. Sei. USA 72, 2696-2700.

TUBULIN POLYMERIZATION IN FISH SPERMATIDS
131
NEMHAUSER, 1., ORNBERG, R, AND COHEN, W. D. (1980) J. Ul-
TVSON, E. G., AND BULGER, R. E. (1973) Z. Zellforsh. 141, 443-
trastruct. Res. 70, 308-317.
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SHETERLINE, P. (1980) FEBS Lett. 111, 167-170.
VOTER, W. A., AND ERICKSON, H. P. (1982) J. Ultrastruet. Res. 80,
SLOBODA, R. D., DENTLER, W. L., BLOODGOOD, R A., TEIZER,
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WILSON, K. J. (1969) J. Gell Biol. 40, 854-859.
R, POLLARD, T., AND ROSENBAUM, J. (Eds.), "CelI Motility," pp.
YAMADA, K. M., SPOONER, B. S., AND WESSELLS, N. K. (1971) J.
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Gell Biol. 49, 614-635.
bor, NY.
THIAW, O. T., ROMAND, R, AND MATTEl, X. (1986) Proc. XIthlnt.
YASUZUMI, (1971) J. Nara Med. Assoc. 22, 343-355.
Gong. Electr. Microsc. Kyoto 3, 2957-2958.
ZINGSHEIM, H. P., HERZOG, W., AND WEBER, K. (1979) Eur. J.
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JOURNAL OF ULTRASTRUCTURE AND MOLECULAR STRUCTURE RESEARCH 102, 162-169 (1989)
Le spermatozo"lde de Ophidion sp. (Poisson, TeIE30steen):
Particularites ultrastructurales du 11agelle
XAVIER MATTEI, DJIBY THIAM,* ET OMAR THIOM THIAW
D~partement de Biologie Animale, Faculte des Sciences, Universite cheikh Anta Diop de Dakar, et ·Centll! de Recherches
Ocoonogrophiques de Dakar-Thiaroye, S~Mgal
Received April 12, 1989
la duree de la peche. Quelquesjours plus tard, au laboratoire, les
The spermatozoon of Ophidion sp. possesses an elon-
prel~vements sont laves 12 heures dans le tampon ca·
gated nucleus 8 JLm long, a short midpiece (0,6 JLm), and
codylate de sodium puis postfixes au tetroxyde d'osmium Il 1%
a Iong flagellum (100 JLm). The flagellar membrane ex·
dans le meme tampon. Les inc1usions sont faites dans l'Epon. Les
coupes realisees Il l'ultramicrotome Porter Blum MTl sont con·
tends in the form of two diametrically opposed sidefins.
trastees par l'acetate d'uranyle et le citrate de plomb.
Evolving spermatids and spermatozoa are found in the
Les proteines ont ete mises en evidence par la technique de
lumen of the seminiferous tubes. The sections of flagella
Monneron et Bernhard (1966) en faisant agir la Pronase Il 1%
show filamentary and tubular elements disposed parallel
durant 24 heures. Pour la mise en evidence des polysaccharides
to the axoneme microtubules. We have divided the fla·
nous avons utilise la technique de Thiery (1967); les durees de
gella into three types. In type 1 the tip of the sidefins
flottage des coupes sur la TCH ont varie de 24 Il 48 heures.
Colorotion Mgative.
Un fragment de testicule, preleve sur
contains 20 to 30 filaments 5 nm in diameter and between
l'animal conserve dans le formol, est dilacere dans de l'eau. Une
these and the axoneme 20 to 30 tubular elements 15 to 20
goutte de cette solution est placee sur une grille recouverte de
nm in diameter. Type 2 possesses a dense cytoplasm and
collodion et de carbone. La coloration negative est realisee par le
a few tubular elements 10 nm in diameter disposed at the
phosphotungstate de Na Il 1%, pH 7, suivant la methode de Bren·
tip of the sidefins. Type 3 contains a cytoplasm which is
ner et Horne (1959).
not dense and in which we found polysaccharides and 1 to
Les observations sont faites aux microscopes electroniques
8 tubular elements forming a palisade which lines the
Siernens Elmiskope 101 et Jeol100 CX II.
plasma membrane at the tip of the sidefins. We interpet
OBSERVATIONS
these three types as three successive stages in the orga·
Dans la lumiere des tubes seminiferes du testicule
nization of the ftagellum during spermiogenesis. Type 3
de Ophidion sp, se trouvent des spermatides å divers
corresponds to the spermatic flagellum. These 10-
stades de leur evolution et des spermatozoides
nm-diameter tubules do not have the same chemical com·
(Fig. 1).
position as the microtubules. Elements of the cytoskele·
Le spermatozoide de Ophidion sp. possede un
ton serve as a support for the sidefins.
Cl 1989 Aeademie
noyau long de 8 fLm (Figs. 2 et 3). La section du noyau
P ...... Ine.
est circulaire. Son diametre a la base est de 0,8 fLm
et il se termine a son extremite anterieure par une
INTRODUCTION
zone effilee longue de 2,5 fLm et dont le' diametre
Dans une etude recente (Mattei, 1988), nous avons
est de 0,05 fLm.
fait une revision de l'ultrastructure du flagene sper-
La piece intermediaire est courte et mesure envi-
matique chez les Poissons. Le spermatozoide du
ron 0,6 fLm de haut pour 1 fLm de large. Elle contient
Poisson Teleosteen Ophidion sp., qui fait l'objet de
deux centrioles, 7 å 8 mitochondries et un cyto-
cette etude, se singularise par un flagene dont
plasme vesiculaire (Figs. 3 et 4). Le flagelle mesure
l'ultrastructure est originale.
environ 100 fLm; il renferme un axoneme c1assique
de type 9 + 2. La membrane flagel1aire se prolonge
MATf:RIEL ET Mf:THODES
par deux elements lateraux sous la forme d'ailettes
Un exemplaire de Ophidion sp. a ete peche au large des cates
diametralement opposees (Fig. 5). L'alignement des
senegalaises par chalutage a environ 1000 m~tres de fond lors
deux ailettes est generalement inc1ine d'un angle de
d'une campagne de peche du bateau oceanographique du Centre
10 å 30° par rapport au plan passant par les deux
de Recherches Oceanographiques de Dakar-Thiaroye: le Louis
microtubules centraux de l'axoneme.
Sauger.
Les sections de flagenes rencontrees dans les
Des fragments de testicule ont ete places dans du glutaral-
dehyde Il 2,5% dans du tampon cacodylate de Na 0,1 M, saccha-
tubes seminiferes montrent des aspects differents
rose 0,1 M, CaCl 0,2 mM
que nous repartissons en 3 types (Fig. 5).
2
å pH 7,2 et conserves å 4° pendant toute
162
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LE FLAGELLE SPERMATIQUE DE Ophidion (TELEOSTEEN)
163
l
{
• \\'.'\\"
';;.
\\'
~~. ';~.~,.~.,:-;~~~
"""'~'~,. :,
",.
FIG. 1.
Spermatides å divers stades de leur evolution et spermatozoides dans la lumiere d'un tube seminitere du testicule de Ophidion
sp. x 7000.
FIG. 2.
Le spermatozoide de Ophidion sp. La tete du spermatozoide presente une extremite anterieure effilee (fl.eche). F, flagelle.
Coloration negative. x 3500.
FIG. 3.
Coupe longitudinale de la region anterieure du spermatozoide. Le noyau (N) presente une extremite anterieure torsadee et
effilee. Le flagelle (F) contient un cytoplasme peu dense. PI, piece intermediaire. x 15 000.
FIG. 4.
La piece intermediaire du spermatozoide renferme des mitochondries (M), de nombreuses vesicules (V) et deux centrioles. Seul
le centriole distal (C) est visible sur cette image. Le flagelle (F) renferme un cytoplasme peu dense. x 25 000.

FIG. 5.
Coupes transversales de flagelles dans la lumiere d'un tube seminitere de Ophidion. Les flagelles se presentent sous trois
aspects: le type 1 (1), le type 2 (2) et le type 3 (3). La fleche indique une extremite flagellaire qui est representee å un plus fort
grossissement å la figure 19. N, noyau. x 27 000.
FlGs.6-9
Coupes transversales de flage Iles de type 1. Les extremites des ailettes renferment des granulations de 5 nm de diametre
(G). Entre l'axoneme et ces granulations se trouvent des elements de 10 å 20 nm de diametre dont certains presentent une region centrale
claire (fleches). Fig. 6, x 70 000; Figs. 7- 9, x 45 000.
FIGs. 10 ET 11.
Coupes longitudinales de flagelles de type 1, montrant que les granulations (G) de l'extremite des ailettes et les
elements de 10 å 20 nm de diametre (fleches) sont des formations filamentaires et tubulaires paralleles aux microtubules de l'axoneme.
Fig. IO, x 60000; Fig. 11, x 35 000.
164

LE FLAGELLE SPERMATIQUE DE Ophidion (TELltOSTEEN)
165
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FIG. 12.
Flagenes trait~s selon la m~thode de Thiery. Les flagenes de type 3 renferment des polysaccharides. Les flagenes de type l
(1) et de type 2 (2) en sont d~pourvus. x 30 000.
FIG. 13.
Le flagene de type 2 renferme un axoneme, un cytoplasme dense et quelques ~l~ments longitudinaux situ~s å l'extr~mite des
ailettes (fleche). 3 ~Mments sont visibles sur cette image. x 70 000.
Type 1 (Figs. 6-9). Dans les flagelles de ce type, le
structure tubulaire. Nous n'avons pas mis en evi-
cytoplasme qui emplit l'extremite des ailettes ren·
dence de polysaccharides dans ces flagenes (Fig. 12).
ferme 2 il. 3 dizaines de granulations, tres proches les
Type 3 (Figs. 14-17). Les flagenes de type 3 ont un
unes des autres. Chacune d'elles a un diametre
cytoplasme peu dense. Les ailettes sont dans cer-
d'environ 5 nm. Le cytoplasme compris entre
tains eas bien individualisees (Fig. 17), tandis que
l'axoneme et ces granulations contient 2 il. 3 dizaines
dans d'autres eas, seules leurs extremites sont dece-
d'elements d'aspect heterogene dont le diametre est
lables (Fig. 14). A ce niveau se trouvent des ele-
de 15 il. 20 nm. Certains de ces elements sont annu-
ments longitudinaux tubulaires semblables li ceux
laires. Ils sont assez regulierement repartis, distants
decrits dans les flagenes de type 2. Ils sont plus vi-
les uns des autres de 50 il. 80 nm. Des coupes longi-
sibles dans les flagenes de type 3 en raison de la
tudinales du flagelle montrent que les elements de 5
faible densite du cytoplasme. Leur nombre varie de
nm d'une part et les elements de 15 il. 20 nm d'autre
1 il. 8. Les extremites des 2 ailettes de chaque flagene
part sont en realite des structures filamentaires ou
possedent generalement le meme nombre
tubulåires, paralleles au microtubules de l'axoneme
d'elements (Figs. 14-17). A l'extremite distale du
(Figs. 10 et 11). Nous n'avons pas mis en evidence de
flagene, les doublets peripheriques de l'axoneme se
polysaccharides dans ces flagelles (Fig. 12).
simplifient et disparaissent (Fig. 18); les 2 microtu-
Type 2 (Fig. 13). Les flagelles de ce type possedent
bules centraux sont les demiers li persister (Fig. 19).
un cytoplasme dont la densite est superieure il. celle
Les ailettes li ce niveau ne presentent qu'un seul
des flagenes de type 1. Les elements structures de
element longitudinal. Nous avons mis en evidence
ces flagenes sontd'une part l'axoneme et d'autre
des polysaccharides dans ces flagenes (Fig. 12).
part des formations filamentaires longitudinales,
situee li l'extremite des ailettes et doublant in-
La Pronase digere les microtubules de l'axoneme
terieurement la membrane plasmique il. ce niveau.
mais n'a pas d'action sur les elements longitudinaux
Le nombre de ces elements est inferieur il. 10 et leur
de l'extremite des ailettes, tout au moins pour des
diametre est d'environ 10 nm. Certains ont une
temps d'action de 24 heures (Fig. 20).

166
MATIE I, THIAM, ET THIAW
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FIGS. 14-17.
Flagelles de type 3. Le cytoplasme est peu dense. Les extremites des ailettes renferment des elements longitudinaux;
certains presentent un aspect tubulaire (fleches). Le nombre de ces elements est identique pour les deux ailettes de chaque flagelle. Fig.
14, x 60000; Figs. 15 et 16, x 75000; Fig. 17, x 54000.
Les spermatides jeunes et ågees rnontrent un cy-
developpernent (Grier et al., 1980; Billard, 1986).
toplasrne fiagellaire beaucoup plus dense (Figs. 21 et
Ophidion sp. possede un testicule particulier Oll co-
22) que celui des spermatozoides (Figs. 3 et 4).
existent, dans la lurniere des tubes serninireres, des
sperrnatides li divers stades de leur evolution et des
DISCUSSION
sperrnatozoides. Une etude de la structure du testi-
Dans les testicules de Poissons Teleosteens, les
cule fera l'objet d'une prochaine note.
cellules germinales evoluent li l'interieur de cystes
Le sperrnatozoide de Ophidion sp. presente un
dans lesquelles les cellules sont au rnerne stade de
noyau de grande taille pour un Poisson Teleosteen.

LE FLAGELLE SPERMATIQUE DE Ophidion (TELEOSTEENl
167
FIG. 18.
Le flagene å son extremite distale montre une simplification et une disparition des doublets peripherques de l'axoneme.
x 60000.
FIG. 19.
Coupe de flagene plus distale que la precedente. L'axoneme n'est plus represente que par les deux microtubules centraux.
L'extremite des ailettes ne renferme qu'un seul element longitudinal (fleche). x 50 000.
FIG. 20.
Un traitement des flagenes par la Pronase pendant 48 heures digere les microtubules de l'axoneme mais n'a pas d'effet sur
les elements longitudinaux de l'extremite des ailettes (fleches). x 60 000.
FIG. 21.
Region de la piece intermediaire d'une spermatide jeune montrant le cytoplasme dense du flagene (asterisque). M, mito-
chondrie. N, noyau; V, vesicules. x 30000.
FIG. 22.
Region de la piece intermediaire de deux spermatides agees. Le cytoplasme periaxonematique est dense (asterisque).
x 22000.
Seuls quelques representants des Elopomorphes pos-
extremites flagelIaires å. cytoplasme c1air correspon-
sedent un noyau de taille superieure (Mattei et Mat-
dent ainsi å. des extremites de flage lIes sperma-
tei, 1975). Le diametre de l'extremite anterieure du
tiques.
noyau est exceptionnel, de meme que le cytoplasme
Les ailettes constituees par des prolongernents de
vesiculeux present dans la piece intermediaire. C'est
la membrane flagellaire ont ete decrites dans les
cependant le flagelle qui constitue la particularite la
spermatozoides de quelques Invertebres (Afzelius,
plus originale de ce gamete.
1982) et chez des Poissons: Dipneustes (Boisson et
Nous interpretons les types flagelIaires 1, 2 et 3
al., 1967; Jespersen, 1971), Crossopterygiens (Tuzet
comme trois etapes successives de l'organisation du
et Millot, 1959), Chondrosteens (Ginsburg, 1977),
flagelle au cours de la spermiogenese. Les types 1 et
Holosteens (Afzelius, 1978), et Teleosteens. Les ai-
2 correspondent å des flagelles de spermatides tan-
lettes sont frequentes dans ce dernier groupe oli
dis que le type 3 se rencontre dans les sper-
elles ont ete mentionnees dans les familles sui-
matozoides. Nous avons en effet remarque que le
vantes: Centrarchidae (Sprando et Russell, 1988),
flagelle å. la base de la piece intermediaire presen-
Cichlidae (Van Vuren et Soley, 1986), Cottidae
tait un cytoplasme dense dans les spermatides et
(Stanley, 1969; Stein, 1981), Cyprinodontidae
un cytosplasme c1air dans les spermatozoides. Les
(Thiaw et al., 1986), Dactylopteridae (Boisson et al.,

168
MATTEI, THIAM, ET THlAW
1968a), Esocidae (Billard, 1970a; Nicander, 1970;
Mattei, 1986). La Pronase qui digere les microtu-
Baccetti et al., 1987), Embiotocidae (Gardiner,
bules de l'axoneme n'a pas d'action sur ces tub~les
1978), Mugilidae (Van Der Horst et Cross, 1978),
qui doivent avoir une constitution chimique diffe-
Percidae (Caloianu-lordachel et Sicoe, 1976), Poecil-
rente.
liidae (Sotelo et Trujillo-Cenoz, 1958; Porte et Fol-
Les ailettes flagelIaires qui resultent d'une de-
lenius, 1960; Mattei et al., 1967; Mizue, 1969; Bil-
formation de la membrane plasmique periaxone-
lard, 1970a,b; Russo et Pisano, 1973; Azevedo et
matique doivent etre soutenues par le cytosquelette.
Corral, 1982; Baccetti et al., 1987) et Salmonidae
Les densifications cytoplasmiques observees dans
(Billard, 1970a; Nicander, 1970; Stein, 1981; Jaana
les ailettes flagenaires des spermatozoides de Oligo-
et Yamamoto, 1984).
cottus (Stanley, 1969) et de Neoceratodus (Jespersen,
Les deux ailettes sont generalement disposees
1971) sont interpretees par ces auteurs comme des
dans l'alignement des deux microtubules centraux
elements de soutien. Baccetti et al. (1987) decrivent
de l'axoneme. Cet alignement ne se rencontre que
des elements du cytosquelette de 5 nm de diametre
dans 80% des cas chez Cymatogaster (Gardiner,
chez Esox et Lepomis. Nous decrivons ici, pour la
1978), et 38% des cas chez Salmo (Billard, 1970a).
premiere fois, des elements du cytosquelette d'aspect
Chez Ophidion, une majorite des flagenes montre un
tubulaire mais differents des microtubules et qui
alignement des ailettes legerement incline par rap-
constituent l'armature des ailettes flagenaires.
port au plan passant par les microtubules centraux
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ailettes sont presentes, leur nombre est egal å 2. Il a
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Extension of proximal centriole In a teleost
fish spermatozoon
OT. THIA\\Y!, D. THIAM* and X. MATIEI
Departement de Biologie Animale, Faculte de Sciences, Universite Cheikh Anta Diop de Dakar, Senegal;
*Centre de Recherches Oceanographiques de Dakar- Thiaro\\'e, Senegal
SUMMARY - The Argyropelecus gigas spermatid possesses two centrioles arranged perpendicularly to each
other. The proximal centriole is a shon cylinder made up of 9 peripheral triplets. In the spermatozoon the
proximal centriole is prolonged at one end by a microtubular structure. Close to the centriole this structure
is made up of doublets arranged Iike an axoneme. At 0.5 flm from the end of the centriole mis formation
becomes disorganized. W'e interpret [his extension of the proximal centriole as an aborted axoneme.
KEY \\'{'ORDS
spermatozoon - cen/riole - te/eost . pseudo-.17:16c.·::"i/ - !I!trastm(I!~
ara tory, the samples \\\\'ere washed for 12 h in the sodium cacodylate
buffer then postfixed in 1% osmium tetroxide in the same buffer. They
were embedded in Epon. The sections produced an the Porter Blum
MT1 ultramicrotome were stained with uranyl acetate and lead citrate.
The observations were done on the Siernens Elmiskop 101 and JEOL
INTRODUCTION
100 CXII electronic microscapes.
The spermatozoon of teleost fishes possesses t\\\\'O cen-
trioles: a proximal centriole and adistal centri ole. The
RESULTS
proximal centriole is a short cylinder which does not gen·
erally undergo modifications during spermiogenesis. In
At the base of the nucleus of spermatids there is a depos-
Argyropelecus gigas we have revealed an extension of the
it of dense material apposed to the nuclear envelope.
proximal centriole which develops in the older spermatid
This dense material is situated between the nuclear enve-
and persists in the spermatozoon.
lope and a cisterna of smooth endoplasmic reticulum
(Figs. 1 and 2). This cisterna stops at the level of the
proximal centriole. This latter is in direct contact with
}.tlATERIALS AND METHODS
the dense perinuclear deposit. It is also connected to the
A specimen of Argyropelecus gigas belonging to [he S[ernop[\\Thidae
distal centriole with which it presents an angle of about
family and the order of Stomiiformes was fished b\\· [re",ding a[ a depth
90 degrees.
af about 1,000 meters off the senegalese coast durin,;: J f<shing trip b\\
The proximal centriole is a short cylinder 0..3 ~lm long.
the oceanographic boa t from [he Oceanographic Rc'""rch Cemer .lt
Its wall is made up of 9 triplets. One of its ends is no
Dakar·Thiaroye: the Louis Sauger.
longer in contact with the dense perinuclear depasiL It is
Fragments af [estis \\\\'ere placed in 2.5'7'0 g!lltaraldek,'c :n cl cac"d::Lnc
buffer of Na 0.1 M, saccharose O.l' M, CaCI, O.~ 111.\\:
characterized by the presel1Ce of a granule in its central
.l:
pH 7.~,II·,i
stored a[ ~ "C throughout tile fishing trip. :\\ fe,,' J.l:,·' :.::er. in [h" hh·
region and doublets in its \\Vall. Each af these doublets is

Figmcs 1 {lild?
SP";"'!<llid 0/ Argrrope!eæs ;:~,'.;
rJGCRr 1
The cenrriL']~s <lrc orienrmed perp"nc!:cLlhrk te' C<lch orher. The proxim;11 cenll'io!" I PC I is linked ro a dense substance silUmed ber,,'een
r!le nllcle'1r em'e1ope ,:\\E I and a cisrem<l ot el~dc,,,i.Jsl11ic re:lcu!Ul11 IER,. :'I gr;lJ1ule is presenr in rhe proximal cenrriole. This cenuiole is made up
of lrip!ers bur ,1Iso e>t doublers (arm,,'). DC: cis:.!: c~'l1lri,<e: ~: nucleus. x -13.000.
rIGl'HI: 2
Longirudinal secrion of proxim;\\; (e:1:;·:01". On" ,A' irs ends is linked [(\\ rhe dense subqance '1pposed [(\\ rhe nucbw em'e1ope I~EI. i'lr
r1w oIher end rhere is ,\\11 inrracenrrioL1r gr,m,,;e ;\\]TO\\,'I. ER: cmiopLi,mic rericulul11 x -13.000.
eguipped with an ornementation in rhe form of a hook.
The proximal centriole shows a very precise orientation
The spermatozoon possesses a rounded nucleus 2,5 ~lm
in the spermatozoon, The extensions of the proximal cen·
in diameter. Its contents are dense 1111d compacr and it is
triole are alwa~'s orientated towards the mitochondria
bounded by a nu clear envelope deraclled from rhe chro-
(Figs, 3 to 5 J. The other end af the centriole is in contact
matin mass, The dense perinuclear deposir is presem
with a fine granular mass (Fig, 4), The mitochondria are
(Fig, 3). Its links with the proximal cemriole and the cis-
thus arranged laterally at the level af the midpiece af the
ternae af endoplasmic reticulum are rhe same as those
gamete,
described in the spermarids,
The proximal centriole has undergane modificltions, At
the end, which is in contact with rhe perinllclear deposit,
DISCCSSIO~
a dense area is apposed (Fig. 4l. ,-\\r rhe orher end, the
cemriole shows microtubular prolongations \\yhich may
In the spermarids af teleost fishes the proximal centriole
reach 2 flm in length (Figs, 3 to 6), These prolongations
is a shon cylinder. Its length and structllre usually remain
are extensions af rhe A and B microrubules af rhe cen-
the same in the spermatozoan. The few exceptions con-
triole. Vel')' clase to the centl'iole, rhese doublers are Ol"
cern biHagelLue spermatozoa, the Poeciliidae family and
ganized like a 9 + O type axoneme (Fig, 7l. Funher away
rhe superorder Elopomorpha,
from the cemriale, this axoneme becomes disorganized; it
In rhe biHagel1ate gametes there is no distinction between
loses its cylindricll aspect l1nd its doublers alrer (Figs. 8
prnximal centriole and dista! centriale. Each af them 01'-
and 9l. Certain doublers are formed b\\· a whule l11icrotu-
ganizcs a HagelllIm, This panicu1aritv has been described
bule and a portion af microrublllc. orhers splir iI1W t\\\\'o
in 7 families sprelld OH:!' diffcrent ordel's: Barrachoididac
microtubllles. Al (l) ~ll11 frol11 the cemril1!e Pro~'l>r. thcse
(l-:!offl11:1I1, 1%31, lcwluridac (YllSUZlIl11i. [97l), NI~'ctOphi
proloI1g1ltions beCl1!1lC cOl11plcrclr di:")I'g:lI1izCl! l Figs. IO
lill(' I~Lllrl'i llIld .\\L1tlci. 19761. Cohil:socidae (j'vlauci 11l1d
lllld 11),
.\\l:llICi.
[9781.
,-\\pllglll1idac 1,\\Llltci llllll Mllltei.
1(84),
),)H
1111\\\\\\
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Figures 3 Io 11
Spermalozoon o/ ArgyropeleClls gigas,
FIGURE 3
The proximal centriole shows microtubular prolongations (arrowsl. These microtubules are oriemated tO\\\\'ards the mirochondria (M).
x 26,000.
FIGLJRE 4
The proximal centriole shows a dense are,] ,D:\\, at one of its <'nds. At the level of the midpiece it faces a fine granular mass IGMl. At
the mher end the centrioie is prolonged by microtubules 'arrow) tumed w\\\\'ards the mirochondria 1.\\11, at the level ot rhe midpiece. x 48,000.
FIGURE 5
MicrotubuJes larwws) arising tWill the proxim'li cemrioJe. x 4fi,000.
FIGURE 6
l\\Iicrotubular prol<'ngations ot thl' proxim,ll cemriole. Till' arr,"" indicatcs tlw dissociation ot a doublet imo [\\'C" distiner micl'lltubuJes.
GM: fine granular mass, x 41).000.
FIGL'HES 7 to 11
Transvcrsc ~l.·(ti(lll~ ol' th~ :-:1icrunISu:.l:- ;'Jrlliong,uioll ,l! lhl' pruxil1l,d Centril'lk. \\\\'heIT ir is in (onucr with thL' cClltriole [ht'
prolongation presents the <.lf_lpCarancc uf a l) -
I) ry~"l ...· J:\\I,.'l1l'I11C (Fig. -;,
('\\ ling ~1\\\\':lY frOll1 thl' l.:l'l1rri\\lll' this prOI(ln~~lIitl:l hL'ClH111'S prol=!rL'ssively
disorgHnizl'd IPigs, 8 [O II l, x ('(),OIlO,

J'vIalapteruridac (Mattei, 1988) and Ariidae (unpublishcd
af the _'ligvropc!ectls gigas spermatid. The end made up
observations I.
of doublets is considered by the Author 'as an aborted
In Poeciliidae the proximal centriole sends out a bundle
ciliar:' outgrowth from the proximal centriole'.
of microtllbules in the cytoplasm within the indentation
We consider the extension of the proximal centriole in
at the base of the nucleus. This has been described in
the Argrropelecus gigas gamete as an aborted axoneme.
Poectlia reticu/ata (Gr6nberg and Telkka, 1968: Billard,
1970), Poecilia latipil1l1a (Grier, 1973), Platypoecilus ma·
eulatus (Russo and Pisano, 1973) and Gambusia affinis
REFERE:\\CES
(Grier, 1975),
This bundle of microtubules disappears in the spermato-
AFZEUeS B., 1971. The spermatozoon of the nemerrine Malacobdella
gross,j. ]. Submierosc. Cytol., 3, 181-192.
200n while the proximal centriole leaves a vestige in Poe-
AFZELleS B.A, 1978. The fine structure of the garfish spermatozoon.
cilia latipinna (Grier, 1973), Gambusia affin/s (Grier,
]. U/r,1S/ruct. Res., 64, 309-314.
1975) and Xipbophorus helleri (Nicander, 1970), In Poeei-
BILLARD R, 1970. La spermatogenese de Poecilia reticulata. IV. La sper-
lia retieulata the proximal centriole disappears completel:'
miof'enese. Etude ultrastructurale. Ann. Biol. Anim. Biochim. Bio·
pbys..
in the spermato2Oon (Billard, 1970).
IO, 493-510.
FAW'CETT D.W., 1971. Observations on cell differentiation and organelle
In the Elopomorpha which comprise 3 orders (Elopi-
com inuity in spermatogenesis. In: 'The Genetics of the Spermato·
formes, Anguilliformes and Notacanthiformes), the proxi-
zoon'. Beatty RA. and Gluecksohn-Waelsch S. eds., Edinburgh, pp.
mai centriole extends in the spermatid cytoplasm and
37·68.
produces two bundles of microtubules. One of these
FAW'CETT D.W. and PHILLIPS D.M., 1969. The fine structure and devel-
bundles contains 5 triplets and the other 4 doublets.
opment of the neck region of the mammalian spermatozoon. Anat.
Rec, 165, 153-184,
They join up at the end of the spermato2Oon nucleus
GRIER HJ. 1973. Ultrastruccure of the testis in the teleost Poecilia lati·
(Mattei and Mattei, 1975). In the particular case of Albll-
pilllla. Spermiogenesis \\\\'ith reference to the intercentriolar lamelJat-
la vlIlpes, this extension of the proximal centriole comes
ed body, ]. Ultras/mcl. Res., 45, 82-92.
out of the spermatic cell and produces a pseudo-flagel-
GRIER HJ, 1975. Spermiogenesis in the teleost Gambusia affinis with
lum (Mattei and Mattei, 1973).
particular reference to the role played by microtubules. Cell Tissue
Res.. 165, 89-102.
A single microtubule arising from the proximal centriole
GRlER HJ, 1976. Sperm development in the teleost Oryzias latipes. Cell
has been mentioned in the gamete of a teleost fish 01)'-
Yissue Res., 168, 419·431.
zias latipes (Grier, 1976) and of a nemertine MaiacobdelIa
GRO:'>BERG R and TELKKA A, 1968. Juxtanuclear changes during the
grossa (Afzelius, 1971).
earl,' spermatogenesis in Lebistes reticulatus (Guppy). Z. Zellforsch.,
In the spermatids of Mammals, the proximal centriole is
84, 342·349.
HOFHlA:'> RA, 1963. Gonads, spermatic ducts and spermatogenesis in
prolonged at one of its ends by a centriolar adjunct (Faw-
the reproductive system of male toadfish Opsanus tau. Chesapeake
cett and Phillips, 1969; Fawcett, 1971). It is a microtub·
SCl, 4, 21-29,
ular formation arising from the triplets of the centriole
MATTEl C and MATTE! X., 1973. La spermiogenese d'Albula vulpes (L.
but with a modified structure. The centriolar adjunct dis-
17581 iPoisson albulidael. Etude ultrastructurale. Z. Zellforsch., 142,
appears in the older spermatid without leaving any trace
171·192.
~lATTEl C and MATTE! X., 1975. Spermiogenesis and spermatozoa of
in the spermato2Oon. The proximal centriole is retained.
the Elopomorpha (Teleost fish). In: 'The Functional Anatomy of the
The spermatozoon of Argyropelecus gigas is distinguished
Spermatozoon'. Afzelius B.A. ed., Pergamon Press, Oxford, pp. 211-
by the extension of the proximal centriole which takes
221.
place at the end of spermiogenesis and persists in the
"-lATTEI C and MATTE! X., 1978. La spermiogenese d'un poisson tele·
spermatozoon.
osreen (Lepadogaster lepadogaster). II. Le spermatozoi'de. Biol. Cell.,
32, 267-274.
The spermato2Oon of Polymetme corythaeola which be-
MATTEI C and MATTE! X., 1984. Spermatozo'ides biflagelles chez un
longs to the Gonostomatidae, closely related to the Ster-
poisson teleosteen de la famille des Apogonidae.]. Ultrastruct. Res.,
noptychidae, does not show this particularity (unpublish-
88, 223·228.
ed observation).
MATTEl X., 1988. The flagellar apparatus of spermatozoa in fish. Ultra-
In the diffe1-ent cases where the proximal centriole shows
srrucrure and evolution. Biol. Cell., 63, 151-158.
MATTEr X. and MATTEl C, 1976. Spermatozo'ides il deux flagel1es de
an extension which is temporary or retained in the sper-
rype 9 + O chez Lampanyctus sp. (Poisson Myctophidae). ]. Microsc.
ma1Ozoon, this never presents the classic structure of a
Bio/. Cell., 25, 187-188.
centriole or an axoneme. It is only in the case where
NlCM,DER L., 1970. Compararive studies on the fine structure of ver·
there is no C!istinction bet\\veen proximal centriole and
rebrare spermatozoa. In: 'Comparative Spermatology'. Baccetti B.
distal centriole that the two centrioles of the spermatid
ed...-\\cademic Press, New York, pp. 57-70.
RL'SSO .l and PISANO A., 1973. Some ultrastructural characteristics of
each produce a true axoneme.
P/,(/rpot'ci/us 1I1aC11/o.Hls spermatogenesis. BolI. Zool., 40, 201·207.
The proximal ccntriale of the Leptsos/ellS osselIs sperma-
Y"sL'znll F., 1971. Electron microscope study ol' the fish spermiogene-
to2Oon (Afzelius, 1978) shows the same structure as that
sis. J .\\'ara. Med. Ass., 22, 343-355.
360
TIIIAW' O.T., TIIIA,\\I D. and ,\\-!.-\\'I'TI'I S.

.1 Sl·B~lICHOSC. CYTOI. i'ATIIO!... 23 1'1. -119·-126, 19')1
Morphogenesis af the secondary envelope af the oocyte
in a teleostean fish of the family Cyprinadontidae:
Aphyosemion splendopleure
O.T. THlAW and X. MATIEI
Departement de Biologie Animale, Faculte des Sciences, l'ni\\'ersite Cheikh Anta Diop de Dakar, Senegal
SUMMARY - The foliicular epithelium ot the oocyte in Aphyosemioll spleltdopleure is made up of prismat-
ic cells in which the density ot the cyroplasm is variable. At the end of viteliogenesis the foliicular celis
show polarity. The rough endoplasmic rericulum is localized in the cytoplasm situared bet\\veen the nucleus
and the basallamina. This reticulum splirs up into vesicles limited by a membrane co\\'ered \\\\'irh ribosomes.
At the beginning of post\\'itel1ogenesis rhe Golgi appararus produces numerous secretion granules in the
cyroplasmic region cOntiguous ro rhe surtace of the oocyte. These Golgi elements, rogerher \\\\'ith amorphous
material \\\\'hose origin we ha\\'e nor been able ro define, form the secondary em'elope of the egg. Ihis
envelope is made up of r\\\\'o la~'ers: an inner layer forrned by an agglomerarion with a membranous aspecr
and a superficial layer made up of tubular elements. The superficial layer forms an ornamentation clearly
shown up by scanning electron microscop\\·.
KEY
\\X'ORDS
ooC)'te - seconddl)' eJlrdopt' - te/eos! /ish - c:.;r:':'xiO)ltidae
tense seeretory aetivity of the follieular eells is observed
morphogenesis
during this phase.
Aeeording to Wourms and Sheldon (1976) and Busson-
Mabillot (1977) the substanees seereted are deposited on
INTRODUCTION
the surfaee of the primary envelope and form, in aeeord-
The ovarian follicle of teleostean fishes has been the sub-
anee with Ludwig's classifieation (187-l), a seeondary en-
jecr of numerous studies eoneerned with the differem
velope.
Wourms
(1976),
Busson-)'Iabillot
(19771
and
stages of its developmenr. The results of these im-estiga-
Stehr and Hawkes (1983) observed that the material mak-
tions shown that the developmem of the foUide may be
ing up the seeondary envelope is produeed by the en-
divided imo 3 phases: previtellogenesis, vitellogenesis and
doplasmie retieulum.
postvitellogenesis. The ovarian follicle eonsists. during
We demonstrate in this study that the Golgi apparatus
previtellogenesis, of a germinal eell, the ooe~'te, surround-
partieipates in produeing the seeondary envelop~ of the
ed by 2 epithelial layers of somatie eells whieh are the
egg in a Cyprinodomidae: Aphyoselilion sptendoptellre.
follieular and theeal eells separated by a basal lam ina.
During vitellogenesis the plasma membrane of rhe ooeyte
:-'lATERIALS AND METHODS
differemiates microvilli at whose level the primary enve-
lope is organized. Autosymhetie and heterosymhetie vitel-
The samples of AphroscmiolJ sptendopteuI'e, cl cdeostean fish beionging
line reserves aeeumulate in the ooeyte eytopbsm. POSt-
tO the family Cvprinodontidae, were coJlectec in Cameroon in a \\'iJlage
vitellogenesis has been ealled the preovulation phase in
locality called Ekondo-Titi. The ovaries of thc temales kiHed are pur in
rubes containil1/! \\\\'ater from r1w aquariums ir. \\\\'hich the specimells are
Cicb!tlsolJltl nigro/asciattl (Busson-Mabillot, 1973 '. It corre·
bred. Ooc\\'res ar various srages of deve!opr.',':u are isoiared anJ pre-
sponds to all the later evenrs obsen'ed in the nor yet ma·
""red for (lbsen',uions wirh rransmission "nL' 'canning e!enr,," micro-
ture follicle. In eerrain species of teIeostean tishes ,1\\1 in·

ll1to
\\'esic1e5 whose diameter varies between 400 and
SOL) n111. The\\' contain low density amorphous material
Frcshh- takcn OI''':C; ,m: fixcd fur 12 [O 2~ h in a 2,5'10 glutar'lldehl'Clc
(Fig. -/1.
solution in ,I clc',·dd,ne buffer ,,'ith CU ill sodiul1l; 0.1 ivI sucrose; 0.2
mM CaCl, at pH 7I Next thel' are rinsed in the same buffer ior an
Large lacunae are formed by fusion of intercellular spaces
hour, then deh,'drated in an increasing graded acetone series solution,
at the cellular surface contiguous to the oocyte. A lacuna
Thev are placed in pure acetone for one night, then treated according
may be in contact with several cells which are linked at
to the critical point method, coated \\\\'ith gold and examined in a JEOL
this level by tight junctions. The plasma membrane limit-
35 CF electron microscope.
ing the laCl1l1ae is digitated (Fig. 6). The secretion gran-
ules originating from the Golgi apparatus are emitted
Transmissiolt eleclroll microscopr
outside the follicular cells at the level of these digitations
Fragments of the em'elope of the ovule or the ovary ilt lOlO and Q\\'arian
(Figs. 7 and 8) and the plasma membrane facing the
foJlides \\I'ere fixed ior 1 to 48 h in 2.5% glutaraldehyde in a cacodylate
oocyte (Fig. 9). These granules, together with amorphous
buffer, \\I,;th 0.1 :-1 sodium; 0.1 M sucrose; 0.2 mM CaCl at pH 7.2,
2
material, are deposited on the surface of the oocyte
then for 3 h in 5°0 osmium tetroxide in the same buffer. After being
(Fig. 10). This mass will produce the secondary envelope
dehydrated \\l'ith ethanol and prop~,lene oxide they are embedded in
Epon. The sections \\I'ere cut on a Porter Blum MT1 u1tramicrotome,
of the oocyte (Figs. 11 to 16). This envelope comprises
then contrasted \\I'ith uranyl acetate and lead citrate. The observations
t\\\\'o layers (Fig. 12):
\\\\'ere done \\I'ith aSiemens Elmiskop 101 and a ]EOL 100 CX II elec-
a) an inner layer, 300 nm thick, directly in contact with
tron microscopes.
the oocyte and made up of an agglomeration of elements
with a membranous aspect oriented perpendicular to the
surface of the oocyte (Fig. 12);
RESULTS
b) a superficial layer of varying thickness. It is made up
of a deposit roughly 800 nm thick which in piaces shows
During vitellogenesis substances produced by the oocyte
numerous small swellings 2 ~m high and larger swel1ings
are deposited on the latter's surface to form the primary
9 ~lm high, less numerous than the former (Figs. 11
envelope. The follicular epithelium is now made up of
and 12).
numerous prismatic cells arranged in aial'er around the
Images in scanning electron microscopy bring out the ap-
oocyte. These cells are varied in aspect (Fig. 1). Some
pearance of the secondary layer, the surface of which ap-
possess a cytoplasm which is not very dense in which the
pears to bristle with two types of protuberance corre-
mitochondria and the cisternae of the endoplasmic reticu-
sponding to the small and large swellings seen in the sec-
lum are easily identified. Other cells possess an electron-
tion (Figs. 15 and 16).
dense cytoplasm in which the cytoplasmic organelles are
In the tangential sections, the superficial layer appears to
more difficult· to distinguish (Fig. 2).
be formed of a mass of parallel elements microtubular in
The follicular cells delimit intercellular spaces which are
appearance (Fig. 13). These elements are 25 nm in diame-
more or less extensive. In places these spaces organize
ter. They are joined to each other by links. Certain sec-
veritable lacunae in which the filaments produced at the
tions have a larger diameter. Cross sections of this super-
beginning of vitel10genesis are gathered (Figs. 1 and 2).
ficial layer show that the tube-like elements are opened
At the end of vitellogenesis we observe a polarity of the
at their base contiguous to the surface of the oocyte
follicular cells. The cytoplasm situated between the nu-
(Fig. 14).
cleus and the basallamina contains numerous cisternae of
rough endoplasmic reticulum. These elements dilate and
split up into more or less spherical vesicles limited by a
DISCUSSION
membrane covered with ribosomes (Fig. 3).
At the beginning of postvitellogenesis we notice consid-
In the Aphyosemiol1 splendopleure the follicular cells ex-
erable activity by the Golgi apparatus. There are many
hibit differences in density in their cytoplasm, but they
dictyosomes which are arranged in the cytoplasm situated
constitute a single cell type. This was observed in another
between the nucleus and the surface of the oocyte (Figs.
teleostean
fish:
Plecoglossus
allivelis
(Toshimori
and
4 and 5). The dictyosomes show on their trans face a
Yasuzumi, 1979).
mass of vesicles and secretion granules. The secretion ma-
The follicular cells of the ovarian follicle of Aphyosemion
terial originating from the Golgi apparatus spreads out in
splendopleure show considerable secretory activity during
the cytoplasm contiguous to the surface of the oocyte
postvitellogenesis. This activity manifests itself in the en-
(Fig. 5). In the rest of the cytoplasm, and mainly in the
doplasmic reticulum in the form of vesicles containing
region siruated opposite the basallamina, the cisternae af
amorphous material and in the Golgi apparatus in the
endoplasmic reticulum have been emirely transformed
form of vesicles and secretion ·granules. We have been
~20
TIII.I\\\\ OT. ,md il L\\TTE I X.

'i~
';
FIGURE l
Oblique section of the O\\'arian follicle al the \\'itellogenesi, ",,~e sho\\\\'ing rhe primary envdope (PE), the follicular epithdium (FE) and
the theca (T). The difference in decrron densitval' the c~1oplasm 0: rhe follicular cells is visible. The intercellular spaces contain seclions of
filaments (F). x 5,000.
FIGURE 2
The [\\\\'0 aspens af the follicular cdls. In the cdls \\\\'hich :'c'"ess a cytoplasm \\\\'hich is nor very dense, the cisrernae of the endoplasmic
reticulum (ER) and the mitochondria (M) are clearh- \\·i,ible. These -:,llcrures are difficlllr to idenrify in the cdls \\\\'irh dense cnoplasm (DO.
PE: primary envdope: F: seclions ol' filaments. x
11.000.
FIGURE J
The folliclllar cdIs become polarized ar rhe end ol' \\'ile::c',;~n~sis. The cisrern<l~ ol' the endoplasmic reliculum galher in the region
Silll<lled bel\\\\'een the nllclells (N) and rhe basal Lltnil1J 'Jrw\\\\·l. Th~:- .le" sraning ro splir tie' into \\'esicles (v). x II.Ol10.

....
···~··v
u "
-~.J
~. 6.",\\..:,_.. .Cl • .
422
TIIIA\\\\' 0.1'. <lild MATTEI X.

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'_.-.~'".'.;~~ ,"
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PE
FIGCRE -1
Ar rhe beginning of posrvitel1ogenesis rhe c:,:::osollles "~l [h~ Golgi appararus l.arrO\\l'heads) becollle acri,'e in rhe c,'roplaslll siruared
ber\\\\"een rhe nucleus and rhe surface of rhe OOC\\"le, In :,,~ opposi[c :'C~lon, rhe endopIasmic l'e[iclIlum has complereh- splir lIP imo vesicles r,VI.
x 8,000,
FIGCRE 5
The Golgi appararlls manifests imense sec'c:.:'C\\' acri,'jt,: ". ,ile rnlO5 f,lce of rhe dicr,'osomes, Vesicles and secrerion gramdes appeal'
rhere, F: filamems, x 19,-100,
FIGL'RE 6
Thl' inrercel1l1!ar sp'Kes form, b,' flIsion, brcc ..IClIl1'le ,L :""irl'd b,' " "'lriable l111mber of folJiculal' cdls. Tighr jllncrions link rhe celIs
ro each mher in rhe "icinit\\' of the iaclln'll' "lrW\\I'hc,I,:'
,,5.71.)(1.
FI(;L'RE 7
The LICllI1l1l' 'lre jilllired bl' H pLlSnJa mL'I!':':.'.-1L' \\I'hi,h C" ',' .ir, 11 li 111 cr,'ll S di~it'Hil)nS, ;\\r these poims gr"l111ies "re iibcrateJ i]1[o rhe
IKun'll' (arro\\l·he"dsl. X 20.500,
FI(;l'RL R
EI11ar~l'd portion ()f Fig, 7 Sh(l\\\\-in~ the lit>;.-" <:\\111 (It" I.k·:>,o.::~llllt1e~" .-\\l1llltvlh'lh lluteri;l! i~ ~dsu \\"isihlc In [he b(LJn~\\ in (11L' \\-icini(y ot
thl' digil:ltinllS r,ll,],"\\\\"S), X -19,600,

FIGURE 11
Cross seclion of Ihe envelope of an ovule. The inner zone (2) of Ihe primaJ"y envelope is lamellar. The secondary enveIope (SE)
exhibiIS at its surface swellings of varying sizes. Some swellings are small and anain 2 ~lm in height (arrowheads 1), others are bigger, allaining 9 ~lm
in height (arrowheads 2l. x 2,500.
FIGURE 12
Cross seetion of the secondary enve!ope. It comprises two byers: the inner byer (IL) is made up of membranous elements lying
direcdy on the lamellar zone (2). The superficial layer (SLl is formed of parallel structures separated by a matrix which is not very dense.
x 17,000.
FIGURE 13
Tangential section af the superficia! layer of the secondary envelope. The circular section of the parallel elements has a diameter of
abour 25 nm. They are jained by links; same elements have il larger diameter larro\\\\'sl. X 80,000.
FIGURE 1-1
Cross scction of the superficiallayer of the secandary em·dope. The paralle!tllbllJar demenrs are apened at the base (arrO\\v). IL: inner
layer of the second,uy em·dope. x 45,000.
424
TIIIAW' 0.1'. ,md .\\hTTU X

Figu/'es 15 and 16
Structure o/ the supelficial la.re/' O" :h' secol/{/a/'r c'lIl-'elope seen with the scanning electroll microscope.
FIGURE 15
Overall srrucrure of rhe superficiallayer ;h,.willg rile large swellings 9 ~lm high (LS) and the smal! swelJings (SS) scattered between the
Lmer. F: filamellt. x 1,650.
FIGURI: 16
Detail af the superficial layer. x 3,85(1.

able to reveal the exocytosis of the secretion granules
lchias. The fine structure of this layer, however, is unu·
originaring from the Golgi apparatus which are deposited
sual. The microrubule-like elements are opened at their
on the surface of the oocyte. An amorphous material,
base. This type of organizarion is different from that ob-
whose origin we have not been able to establish, is asso-
served in Cynolehias ladigesi and Cynolehias melanotaenia
ciated with these granules. This mass will produce the
(Wourms, 1976; Wourms and Sheldon, 1976), which are,
secondary envelope of the oocyte.
to our knowledge, the only species of te!eosteans of
Research workers have so far established that the second-
which the secondary envelope appears to be made up of
ary envelope of the oocytes in teleostean fishes was orga-
tubules. In these two fishes the tubules are made up of
nized from precursors elaborated in the endoplasmic re-
sub-units 5 to 7.5 nm in diameter.
ticulum (Wourms and Sheldon, 1976; Busson-Mabillot,
The presence of swellings on the surface of the secondary
1977; Stehr and Hawkes, 1983).
envelope is interpreted in different ways. According to
In the two Cyprinodontidae of the genus Cynolehias
Wourms and Sheldon (1976),each protuberance is pro-
(Wourms and Sheldon, 1976) and in Cichlasoma nigro-
duced by a follicular cell or by a group of the follicular
Jasciata (Busson-Mabillot, 1977), the elements contained
cells and a central cello For Stehr and Hawkes (1983) the
in the cavities of the granular reticulum are discharged
walls of the hexagonal chambers of the ovule of Pleuro-
directly outside the cell without transiting via the Golgi
nichthys coenosus are formed from precursors liberated
apparatus.
from the lateral walls of the follicular cells. In the case of
In Aphyosemion splendopleure, the secretion elements
Aphyosemion splendopleure we think that the 9 11m high
originating from the Golgi apparatus participate in elab-
swellings are formed from material liberated into the
orating the secondary envelope. The amorphous material
large lacunae which are in contact with several follicular
that we find associated with these secretion elements per·
cells. The low-relief of the secondary envelope originates
haps arises from the amorphous material contained in the
. from material discharged from the membrane of the fol-
cavities of the granular reticulum. We have not been able
licular cells contiguous to the oocyte.
to determine whether this material was expelled from the
cell as in the case of the two preceding cyprinodontidae.
The secondary envelope shows a diversity of structure de-
ACKNOWLEDGMENTS
pending on the species. It consists of a gelatinous sheath
The research was funded in part by the special program PNUDlWorld
in Cichlasoma nigroJasciata (Busson.Mabillot, 1977). A
Bank/WHO of research and formation concerning tropical diseases.
double ornamentation made up of hexagonal chambers
containing polyhedral substructures constitutes the sec·
ondary envelope of the sole (Stehr and Hawkes, 1983).
REFERENCES
The two Cynolehias observed by Wourms (1976) show a
secondary
envelope
ornamented
with
protuberances.
BRUMMEIT A.K, DUMONT J.N. and LARKIN J.K, 1982. The ovary of
These protuberances are thin and get progressively thin·
Fundulus heteroelitus. J. Morphol., 17, 1-16.
ner from the base to the apex in Cynolehias melanotaenia
BussoN·MABILLOT S., 1973. Evolution des enveloppes de I'ovoeyte et
de I'oeuf chez un poisson teleosteen. J. Microsc., 18, 23-44.
whereas they are large, almost cylindrical and more
BussoN-MABILLoT S., 1977. Un type particulier de secretion exocrine:
spaced out in Cynolehias ladigesi. In the two fishes the
celui de l'appareil adhesif de I'oeuf d'un poisson teleosteen. Biol.
material which constitutes the secondary envelope is dif-
Cell., 30, 233·244.
ferentiated into tubules separated by an amorphous
DUMONT J.N. and BRUMMEIT A.K, 1980. The viteIIine envelope, cho·
matrix.
rion, and micropyle of Fundulus heteroelitus eggs. Gamete Res., 3,
25-44.
The specificity of the secondary envelope in Aphyosemion
LUDWIG H., 1874. Ober die Eibilding im Thierteiche. Wurzb. Zool. Inst.
splendopleure lies essentially in its organization into two
Arb., 1, 287-510.
layers. The inner layer rests directly on the primary enve·
SELMAN K. and WALLACE KA., 1986. Gametogenesis in Fundulus hetero·
lope and is made up of elements with a membranous as-
elitus. Am. Zool., 26, 173-192.
pect similar to the filamentary layer arranged on the sur-
STEHR C.M. and HAWKES J.W., 1983. The development of the hexago-
nally structured egg envelope of the C·O Sole (Pleuroniehthys coeno·
face of the chorion of the ovule in Fundulus heteroclitus
sus). J. Morphol., 178, 267-284.
(Dumont and Brummett, 1980; Brummett et al., 1982;
TOSHIMORI K. and YASUZUMI F., 1979. Tight junctions between ovarian
Selman and Wallace, 1986). The outer layer exhibits cer-
foIIicIe cells in the teleost (PIeeagiossus altivelis). J. Ultrastruet. Res.,
tain aspects of the secondary envelope of Cynolehias me-
67,73-78.
lanotaenia (Wourms, 1976; Wourms and Sheldon, 1976).
WOURMS J.P., 1976. Annual fish oogenesis. L Differentiation of the ma·
ture ooeyte and formation of the primary envelope. Dev. Biol., 50,
The similarity concerns essentiaIly the heterogeneity of
338-354.
the thickness of this layer, which is manifested by a part
WOURMS J.P. and SHELDON H., 1976. Annua] fish oogenesis. II. Forma·
in low-relief and swellings called protuberances in Cyno-
tion of the secondary egg envelope. Dev. Bio!., 50, 355-366.
426
Tlllt\\W O.T. and MATTE I X.

1064
Perimicropylar filaments in eggs of Cyprinodontidae (Pisces, Teleostei)
OMAR THIOM THIAW AND XAVIER MATTEI
Departement de biologie animale. Faculte des sciences. Universite Cheikh Anta DJOP. Dakar, Senegal
Received August 8, 1991
Accepted October 30, 1991
THIAW, o. T., and MATIEI, X. 1992. Perimicropylar filaments in eggs of Cyprinodontidae (Pisces, Teleostei). Can. J. Zoo!.
70: 1064-1068.
We used a scanning electron microscope to observe the eggs af eight species of fishes belonging to the Cyprinodontidae:
Aphyosemion geryi, Aphyosemion riggenbachi, Aphyosemion splendopleure, Epiplarys ansorgei, Epiplarys chaperi, Epiplarys
fasciolatus, Epiplarys spilargyreus, and Fundulosoma thierryi. The secondary envelope organizes ornamentations on its sur-
face, except for a localized zone at the animal pole that corresponds to the micropylar region. In cenain species the micropyle
closes on contaCl with water but can be identified by the absence of surface ornamentation in the area. The eggs of these
fishes possess adhesive filaments that seem to be distributed over the whole surface. In the species studied here, the adhesive
filaments are a1most exclusively perimicropylar. In F. thierryi, the filaments are even present in the vestibule.
THIAW, O. T., et MATIEI, X. 1992. Perimicropylar filaments in eggs of Cyprinodontidae (Pisces, Teleostei). Can. J. Zoo!.
70 : 1064-1068.
Nous avons Ctudie au microscope electronique il balayage les ovules de huit es~ de poissons Cyprioodontidae : Aphyosemion
geryi, Aphyosemion riggenbachi, Aphyosemion splendopleure, EpipJatys ansorgei, Epiplarys chaperi, Epiplarys fasciolatus,
Epiplatys spilargyreus, et Fundulosoma thierryi. L'enveloppe secondaire organise de.. ornementations de surface, sauf dans
une zone, situee au pOle animal, qui correspond il la region micropylaire. Chez cenaines espeees, le micropyle est ferme
au contact de I'eau et c'est la zone depourvue d'ornementation qui pennet de localiser la region micropylaire. Les ovules
de ces poissons po~ent des filaments adhesifs qui semblent repanis sur toute leur surface. Les espCces que nous etudions
possCdent des filaments adhesifs qui sont presque exclusivement perimicropylaires. Chez F. thierryi, les filaments sont meme
presents dans le vestibule.
Introduction
Materials and methods
Ever since Eigenmann (1890) demonstrated the existence of
This study involved eight species of Cyprinodontidae: Aphyosemion
f1laments on the egg envelope of Fundulus heteroclirus, numer-
geryi from Senegal, Aphyosemion riggenbachi and Aphyosemion
ous studies have been concemed with the origin, structure,
splendopleure from Cameroon, Epiplarys ansorgei from Gabon,
and ftmction of these structures in teleost fishes.
Epiplatys chaperi from Ivory Coast, Epiplarys fasciolatus from Guinea,
Epiplarys spilargyreus from Senegal, and Fundulosoma thierryi from
The origin of the filaments is debatable. According to
Burkina Faso. Freshly collected eggs from the females' ovarian cavity
Yamamoto (1963) and Tesoriero (1977), the precursors of the
were washed in water, then fixed for 12-24 h in a 2.5% glutaralde-
filaments come from the oocyte. Tsukahara (1971), Busson-
hyde solution in a cacodylate buffer with 0.1 M sodium, 0.1 M
Mabillot (1977), and Hart et al. (1984) suggest that these
sucrose, and 0.2 mM CaCI2 at pH 7.2. Arter that they were rinsed
structures come from material secreted by the follicular cells.
for 1 h in the same buffer then dehydrated in an increasing series of
The f1laments are made up of parallel tubules roughly 18 nm
graded acetone solutions. They were placed for one night in pure ace-
in diameter, separated by a dense, amorphous matrix (Anderson
tone, then treated according to the critical-point method. Arter being
1966, 1974). This material is proteinaceous, as shown by pro-
oriented so that the animal and vegetal poles or the median region
tease digestion experiments (Hart et al. 1984). The filaments
could be observed, they were mounted on stubs. They were coated
are generally made up of a segment that narrows from the base
with gold and observed in a Jeol JSM 35 CF scanning eleclron micro-
to the apex, but Hart et al. (1984) revealed some filaments
scope at Dalcar University and a Cambridge Stereoscan 250 scanning
electron microscope al Padua University.
composed of a short, wide proximal segment and a longer,
tapered distal segment.
The filaments attach the gametes to the substrate onto which
ResuIts
they have been laid, hence their name: attaching filaments. In
The secondary envelope exhibits omamentations that vary in
Oryzias latipes there are also nonattaching filaments (Hart
shape in. the different species studied. These ornamentations
et al. 1984).
are absent in a localized zone of the animal pole of the egg
Studies of ovarian follicles have shown that during their for-
(Figs. 1-4). Thus, at this level, astructure can be seen on the
mation the filaments penetrate the intercellular spaces of the
secondary envelope that is different from the other regions of
follicular epithelium, where they are visible in whichever
the gamete surface. This zone is called the micropylar region,
region of the follicle is sectioned (Thiaw and Mattei 1991).
as the micropylar canal is situated at its centre (Figs. 4-8).
Authors who have studied the distribution of filaments on eggs
When the micropylar canal is open, this region can easily be
of the Cyprinodontidae report that they are spread over the
identified (Figs. 7, 8). In Aphyosemion splendopleure and
entire egg surface (Muller and Sterba 1963; Anderson 1974;
Epiplatys fasciolatus, the micropylar canal doses on contact
Dumont and Brummett 1980; lino and Inoue 1982; Seirnan
with water, and we were not able to observe the micropyle
and Wallace 1986; Nakashima and Iwamatsu 1989).
(Figs. I, 2, II, 12). The micropylar region is identifiable,
In this study we describe in detail the distribution of adhe-
however, by the absence of surface ornamentation in this area
sive filaments on the surface of eggs af Cyprinadantidae.
(Figs. 2, 12). In Fundulosoma rhierryi, the micropyle is
Prinlcd in Canada Ilmprime au Canada

1065
FIG. I. Aphyosemioll splendopleure egg. The surface shows ornamentations (O), except for the micropylar region (MR), where filaments
are concentrated. Scale bar = 200 ~m. FIG. 2. Enlargemem of the micropylar region of the egg in Fig. I. The ornamentations (O) present
on the left side of Fig. I are no longer visible in the micropylar region (MR). "A" indicates a ring surrounding the base of the filaments.
The micropyle has closed on contact with waler and is no longer visible on the surface. Scale bar = 50 ~m. FIG. 3. Aphyosemion riggen bachi
egg. The filaments are concentrated around the micropyle larrow). The surface af the egg shows ornamentations (O), which are absent in the
micropylar region. Scale bar = 200 ~m. FIG. 4. Detail of lhe micropylar region of the egg in Fig. 3. The filaments are implanted around
the micropyle (arrow). The ornamentations are not presem in this region. "A" indicates a ring surrounding the base of the filaments. Scale
bar = 50 ~m.
equipped with a vestibule that enables it to be localized.
secondary envelope in the species of the genus Aphyosemion
(Figs. 9, 10).
we studied, and in E. ansorgei and E. spilargyreus (Figs. 2,
The filaments are implanted at the animal pole, around the
4). This ring was not observed in the other species we studied.
micropyle. A few isolated filaments are found in other regions
The arrangement of the filaments varies in relation to the
(Figs. 9, Il). The number of filaments associated with the gam-
micropyle. In F. thierryi the filaments are found in the
ete is variable; we counted up to 45 in A. splendopleure, Epi-
micropylar region and even in the vestibule (Fig. 10). There
plat)'s ansorgei, Epiplatys chaperi, and Epiplatys spilargyreus.
is generally an area with a radius of a few micrometres
The filaments are slightly more numerous in Aphyosemion
between the filaments and the micropyle (Fig. 4). In the case
riggenbachi, and there are more than 100 in E. fasciolatus.
of E. spilargyreus two situations were observed. Certain eggs
These filaments are all adhesive. They are several hundred
possess filaments implanted right into the micropylar region
micrometres long and are composed of a single segment. The
up to a distance of 5 f.tm from the micropyle (Fig. 8). The fila-
base of the filament is surrounded by a ring of material that
ments of the other ovules originate outside this region, the
seems to be of the same type as the material that forms thc
nearest being found about 50 f.tm from the micropyle (Fig. 7).

1066
eAN. J. ZOOL VOL. 70. I<)<)~
FIGs. 5 -8. Epiplatys spilargyreus egg. Figs. 5 and 6. Overall view. The filaments are implanted at the animal pole in the region of the
micropyle (arrow). Scale bars = 200 Ilm. Figs. 7 and 8. Micropylar region ofthe eggs shown in Figs. 5 and 6, respectively. The implantation
of the filaments varies within the species. Scale bars = 40 Ilm.
Discussion
ment on the egg of Chaenogobius isaza. He points out, however,
Filaments have been described in various families of teleost
that originally the filaments were spread over the whole sur-
fishes: Gobiidae (RieW 1978; Takahashi 1978), Melanotaeniidae
face of the envelope and later became detached except around
(Howe 1987), Cichlidae (Busson- Mabillot 1977). and Cyprino-
the micropyle. He adds that in the other species of Gobiidae
dontidae (Eigenmann 1890; Anderson 1966; Kuchnow and Scott
the structure and origin of the filaments are the same.
1977; Dumont and Brummett 1980; Abraham et al. 1984;
A widely held view is that the filaments in Cyprinodontidae
Hart et al. 1984; Iwamatsu et al. 1988). These observations
are spread over the whole surface ofthe egg envelope (Anderson
reveal various types of distribution of the filaments on the
1966. 1967, 1974; Hirose 1972). This has only been demo n-
surface of the gamete envelope of teleost fishes other than
strated in the eggs of Fundulus heteroclitus (Dumont and
Cyprinodontidae.
Brummett 1980), Aphanius dispar (Abraham et al. 1984), and
In Melanotaeniidae (Howe 1987), members of the genus
Oryzias latipes (Hart et al. 1984). The latter au thors distin-
Pseudomugi/ (P. me//is and P. signi/er) exhibit adhesive fila-
guish nonattaching filaments with a regular spatial distribution
ments spread over the whole surfaee of the egg. In PseudolT/ugl/
over the whole surfaee of the chorion, and attaching filaments
tenellus, the filaments are grouped in a tuft at the \\'egetal pole.
situated in a localized zone that they did not define but which
Two tufts, one situated at the ani mal pole and the other at the
is different from the micropylar region. Iwamatsu et al. (1988)
vegetal pole, exist in Pseudomugil gertl'lldae. In the Gobiidae.
spccit'y that in this species the attaching filaments are concen-
Riehl (1978) observed more than 200 adhesive filaments al]
trated at the vegetal pole af the eggs.
arranged at the anilllal pole ol' the POIT/a(Osrhis/lIs //lillI/lUS
The species cxamined in this study lay eggs with filaments
egg. Takahashi (1978) obscrvecl an idcntical filament arrange-
distributed over the surface ol' the envelope in a peculiar way.

NlJTES
1067
FIG. 9. Fundulusoma thierryi egg. The micropyle opens externally through a vestibule (arrow). There are many filaments in the region of
the micropyle (F I), but there are some implanted in other regions (F2). Sca1e bar = 200 j.tm. FIG. IO. Detail of the micropylar apparatus of
the egg in Fig. 9. The micropylar cana l is blocked by a plug (arrow). Some filaments (F) are implanted in the vestibule (V). Scale bar =
50 j.tm. FIG. ll. Epiplatys fasciolatus egg. The surface shows ornamentations (O). The filaments are concentrated around a region without
ornamentations. The double arrow indicates a filament that is implanted in the median region ofthe egg. Scale bar = 200 j.tm. FIG. 12. Enlarge-
ment of the micropylar region of the egg in Fig. II. The ornamentations (O) that are clearly visible on the left side of the figure are absent
in the micropylar region (MR). Scale bar = 100 j.tm.
The only region of the gamete where a significant density of
Abraham, M .. Hilge, V., Lison, S., and Tibika, H. 1984. The cellu-
filaments can be found is the animal pole, around the micro-
lar envelope of oocytes in teleosts. Cell Tissue Res. 235: 403 -410.
pylar apparatus. Consequently, these filaments are a good
Anderson, E. 1966. A study of the fibrillar appendages associated in
marker for this structure, which is difficult to identify and even
the surface of eggs of the killifish Fundulus heteroclitus. Anal.
Rec. 154: 308-309.
at times not visible on the surface, as in Aphyosemion splendo-
Anderson, E. 1967. The formation of the primary envelope during
pleure and Epiplatys fasciolatus, for example. In F. heteroc!itus,
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Kuchnow and Scott (1977), Brummett and Dumont (1979),
Anderson, E. 1974. Comparative aspects of the ultrastructure of the
and Dumont and Brummett (1980) insisted that filaments were
female gamete. Int. Rev. Cytol. (Supp!.), 4: 1-70.
absent in the micropyle vestibule. Our observations show that
Brummen, A. R., and Dumont, J. N. 1979. Initial stages of sperm
filaments exist in this part of the micropylar apparatus in
penetration into the egg of Fundulus heteroclitus. J. Exp. Zool.
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Busson-Mabillot, S. 1977. Un type particulier de secretion exocrine :
Acknowledgements
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This research was funded in part by a spccial program for
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1068
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MOLECULAR REPRODUCTION AND DEVELOPMENT 32:67-72 (1992)
Natural Degenerating Mitochondria in Ovarian
Follicles·of a Cyprinodontidae Fish, Epiplatys
spilargyreus (Teleost)
OMAR THIOM THIAW AND XAVIER MATIEI
Departement de Biologie Animale, Faculte des Sciences, Universite Cheikh Anta Diop de Dakar, Dakar, Senegal
ABSTRACT
This study examines the evolution
MATERlALS AND METHODS
of mitochondria in the follicular cells during the develop-
This study concerns a teleostea.n fish belonging to the
ment of the ovarian follicle in the teleostean fish EpipJatys
family cyprinodontidae, Epiplatys spilargyreus. It is
spilargyreus. The mitochondria are few in number until the
found in the rivers of Casamance, in the south of Sene-
end of previtellogenesis; their matrix is dense, and their
gal.
cristae are well developed. They proliferate during vitello-
Ovarian follicles at different stages of development
genesis and then are modified by deterioration of their
were taken from the ovarian cavity of killed mature
matrix. Multilamellar structures are organized in the vacu-
femaies. They were fixed for 1-48 hr in 2.5% glutaral-
olized mitochondria. During postvitellogenesis, these mod-
dehyde solution in a cacodylate buffer with 0.1 M so-
ifications become more advanced. The mitochondria de-
dium, 0.1 M sucrose, 0.2 mM CaCl2 at pH 7.2 and then
generate, leaving vacuoles that contain heterogeneous
for 3 hr in osmium tetroxide in the same buffer to allow
structures, which will be released into the intercellular
better penetration through the follicle membranes.
spaces. At the end of these mitochondrial transformations,
They were then dehydrated with ethanol and propylene
the follicular cells degenerate. They release the elements
oxide and embedded in Epon.
which will participate in forming the secondary envelope.
Semithin sections were cut, stained with toluidine
© 1992 Wiley-Liss. Ine.
blue, and observed under a light microscope. UItrathin
sections were placed on grids and then contrasted with
Key Words: Ultrastrueture, Lysosomes. Vitellogenesis
uranyl acetate and lead citrate. The observations were
made with Siernens Elmiskop 101 and Jeol 100 CX II
electron microscopes in the Faculty of Sciences in
Dakar and a Hitachi H-60D in the Faculty ofSciences in
Padua.
INTRODUCTION
RESULTS
During development of the ovarian follicle in tele-
At the end of previtellogenesis, the ovarian follicle
ostean fishes transformations have been observed in
has an epithelium made of cubic cells (Figs. 1-3) sepa-
the follicular cells. The most important modifications
rated by narrow intercellular spaces. The nuclei are
revealed so far are found in the endoplasmic reticulum,
voluminous and contain finely granular chromatin.
which may proliferate and change into secretory cavi-
There are few mitochondria, and the endoplasmic retic-
ties (Wourms and Sheldon, 1976; Busson-Mabillot,
ulum is not very well developed. The mitochondria
1977; Stehr and Hawkes, 1983; Hart et al., 1984), For
have a classic structure; their matrix is dense, and the
Aphyosemion splendopleure, we noted that the dictyo-
cristae are well developed (Fig. 3).
somes of the GoIgi apparatus multiply during postvitel-
The mitochondria proliferate during vitelIogenesis
logenesis and produce secretion material, which goes
and become grouped in the apical and basal regions of
on to make up the secondary envelope of the eggs
the follicular cells (Fig. 4). An evol ution of the structure
(Thiaw and Mattei, 1991). Some authors have observed
of the mitochondria is observed: They appear much
mitochondrial modifications in the follicular cells, but
more elongated and are apposed to one another (Figs. 5
they mention only limited changes, which conserve the
and 6). They also exhibit a less electron-dense matrix.
structure ofthese organelles. These changes are related
A few mitochondria show a more marked transforma-
to the number and the size ofthe mitochondria and the
tion, which is manifested by deterioration ofthe matrix
electron density of the matrix and the aspect of the
and a partialloss ofthe cristae. These mitochondria are
cristae (Yamamoto, 1964; Hirose, 1972; Busson-Mabil-
lot, 1977; Iwamatsu et al., 1988; Nakashima and Iwa-
matsu, 1989; Cruz-Landim and Cruz-Hofling, 1989).
This study deaIs with a degenerating ultrastructural
Received OetolJel' 28.1991; accepted December 1:3. 1991.
Addn'ss reprint reqlle~ts to O.T. Thiaw. Departement de Biologie An-
evolution ofthe mitochondria in the foIIicular celIs in a
imai<'. Faculte des Scienc<·s. lJniversite Cheikh AnIa Diop de Dakar.
species of Cyprinodontidae, Epiplatys spilargvrcus.
I)"kar. Scncgal.
\\<J 1992 WILEY-LISS, INC.

G8
0.1'. THIAW AND X. 1\\1ATTEI
Figs. 1-3. Sections of ovarian follicles at the end of previtellogene-
Fig.2. Light micrograph of asernithin section of an ovarian follicle.
sis.
FE, follicular epitheliurn cells; 0, oocyte; T, theca cell. x 390.
Fig. L The follicular cells are cubic and contain voluminous nu-
Fig. 3. Higher magnification of a follicular cello M, mitochondria;
cleus. The mitochondria 1M) are few in number. 0, oocyte; NT, nucleus
NT, nucleus of a thecal cell; 0, oocyte: asterisk, bundle of tonofila-
of a thecal cell; PE, primary envelope being formed; asterisk, bundle of
ments. /34,000.
tonofilaments. x9,000.
vacuolized, and they increase considerably in volume.
DISCUSSION
Multilamellal' Ol' pseudomyelinic formations are orga-
In the teleostean fish, the mitochondria ofthe follicu-
nized in the degenerated zones (Fig. 6).
lal' cells undergo modifications during evolution of the
During postvitellogenesis, the mitochondria disperse
ovarian follicle. The mitochondria are few in number
in the cytoplasm and continue to degenerate (Figs.
during previtellogenesis. They proliferate in the course
7-9). The mitochondria that degenerate give way to
of vitellogenesis (Yamamoto, 1964; Hirose, 1972; Bus-
vacuoles containing heterogeneous structures. Lyso-
son-Mabillot, 1977; Iwamatsu et al., 1988; Nakashima
somes appeal' in the cytoplasm of these cells. Certain
and Iwamatsu, 1989; Cruz-Landim and Cruz-Hofling,
vacuolized mitochondria open into the intercellular
1989). This proliferation may be associated with a
spaces and release their contents.
change in the structure ofthe mitochondria, as appears
The follicular cells observed via light microscopy
in Oryzias latipes. In this species, the mitochondria
show a cytoplasm punctuated by numerous vacuoles,
chahge from a circular Ol' oval shape, with irregularly
which correspond to the disorganized mitochondria
shaped, not very well developed cristae, to a cylindrical
(Fig. 10).
shape, with numerous cristae that are transversal in
Shortly before ovulation, the plasma membranes of
relation to the main axis of the organelle (Yamamoto,
the follicular cells break oIT and disappear. The nuclei
1964). Granules 8-10 nm in diameter appeal' in the
are the only organelles of these cells that remain iden-
mitochondria during vitellogenesis <Hirose, 1972). Just
tifiable (Fig. U). Part af the cytoplasmic residue is
before maturation, the mitochandria exhibit greater
deposited on the surface af the primm'y envelope and
electron density in the matrix rIwamatsu et al., 1988l.
will participate in organizing the secondary envelope of
In Epiplatys spi/argyrclls, a multiplication ofthe mi-
the egg.
tochondria is observed during vitellogenesis. A slight

DEGENERATING MITOCHONDRIA IN OVARIAN FOLLICLES
69
\\
.- t)...
.' , ";C-.••
•
e·
'.
~()
Figs. 4-6. Strueture af mitoehondria in the follieular eells at the
Fig. 5. The lllitoehondria IMI are elongated and appeal' apposed to
end of vi telIagenesis.
onp another. x 40.000.
Fig. 6. The evolution ofthe mitoehondria IMI struetul'e is shown by
Fig.4. The mitoehondria are grouped in the apieatl A I and basal (B)
a lower eleetron density in their matrix. w!lieh appears to bl' deterio-
regions af the eytaplaslll. Their matrix appears less electran dense.
ratl'd in eertain eases <asteriskl. Pspudomyelinie struetures tP) are
:<6.500.
sonlPtimes visible in the degpnerated zones. F. filampnt. "18,000.

70
O.T. THIAW AND X. :\\1.-\\TTEI
Figs.7-9. Structure of mitochondria during postvitellogenesis.
Fig. 8. Mitochondria (arrows) that have reached the end of their
evolution. F, filament; L, lysosomes; PE, primary envelope. x9,000.
Fig. 7. During postvitellogenesis, the mit'lchondria disperse again
Fig. 9. Higher magnification of mitochondria. Asterisk, mitochon-
in the cytoplasm. The transformation proceo~ is visible in all mito-
drion releasing its contents into an intercellular space; F, filament; P,
chondria (arrows). T, thecal cell; L.lysoson:eo: F. filament. "9,000.
pseudomyelinic structures. x32,000.
modificatiån oftheir structure is aL;;o noticed. manifes-
Some authors have observed considerable modifica-
ting itself mainly in a lower electron density in the
tions in the structure of the mitochondria in differenti-
matrix. Similar transformations are obser\\'ed in the
ated cells subjected to certain treatments. Thus Le
oocytes nCt.he hamster (Weakley. 1916). Actinia (raga-
Beux et al. (1969) show myelinic-like figures in the
eca (Larkman, 1983) and O,:vzia., 'ot/pc" (]\\\\'amatsu et
mitochondria ofthe liver ofanimals treated with insu-
al.,198Hl.
lin and glucose. Lipid droplete; form in mitochondria of

DEGENERATING MITOCHONDRIA IN OVARIAN FOLLICLES
71
T"'''~''-
.,
< ,
.~
Fig. 10. Via light microscopy, the transforrned mitochondria appeal'
epithelium has been de5troyed. The cytoplasmic residue (arrows) are
as vacuoles in the cytoplasm of the follicular cells. FE. follicular epi·
deposited on the surfaee of the primary envelope IPE I and organize a
thelium; O, oocyte; PE, primary envelope; T, theca. x 260.
secondary envelope. T. th~ca .. :5.000.
Fig. 11. Ovarian follicle shortly before ovulation. The follicular
the ceBs ofthe acid gland in inseets subjeeted to fasting
conneeted with vitellogenesis; the contents ofthe mito-
CRatcliffe and King, 1969). Vacuolization and increase
chondria evolve into products of varying features,
in volume in the mitochondria are observed in a protist
which will become elements ofthe viteBus.
treated with gossipol (Druez et aL, 1989). These mito-
In teleostean fishes, the follicular ceBs participate in
chondrial transformations are obtained in experimen-
producing the secondary envelope of the egg. The pre-
tal procedures. In E. spilargyreus, the mitochondria
cursors of this envelope are formed in the endoplasmic
show transformations during postvitellogenesis. which
reticulum (Wourms and Sheldon, 1976; Busson-Mabil-
continue up to their destruetion and the degeneration of
lot, 1977; Stehr and Hmvkes, 1983) and in the Golgi
the foBicular ceBs. The presence of lysosomes is not
apparatus (Thiaw and Mattei, 1991). In the case of Epi-
sufficient to explain the destruetion of the foBicular
platys spilargyreus. it is the destruetion ofthe follicular
cells. In other teleostean fishes, the foBicular cells re-
cells that releases the elements that participate in
main intaet during maturation, although lysosomes are
forming the secondary envelope.
abundantly present (Hirose, 1972; Busson-Mabillot,
1977; Iwamatsu et aL, 1988). The authors who have
ACKNOWLEDGMENTS
described the maturation phases of the eggs in tele-
This research was funded in part by the special pro-
ostean fishes have not observed this singular phenome-
gram PNUD/World Bank WHO on research and infor-
non. Important evolutions of the mitochondria. but not
mation concerning tropicai diseases. The authors thank
associated with degeneration, exist in the oocytes dur-
L. Hester for kindly improving the English.
ing vitellogenesis in some amphibians IWard. 1962,
1978; Balinsky and Devis, 1963; Lanzavecchia. 1965),
in some fishes IGupta and Yamamoto. 1971: Riehl,
REFERENCES
1977,1978; Azevedo and Coimbra, 19781. and in a pen-
AZ{'\\'('<io C. Coillli>ra.-'I
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formation in o(Jc.vt<.:~ Il(,~ \\-l\\·Jp~II"Oll.'; tell'ost. ~Jth Int Cung Eled.rDl\\
transformations observed in these different ca"es are
:\\1 i('ro~(' TOl"onto 2:~;):.!·-2·-):L

72
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Acrosome·like structures in teleost fish spermatozoa.
Xavier MATTEI and Omar Thiom THIAW
Departement de Biologie Animale, Faculte des Sciences, Universite Cheikh Anta DIOP,
Dakar, Senegal.
Abstraet: Teleost fish spermatozoa lack an acrosome however peculiar structures have
been described at the front ofthe nucleus in some species. They take various fonns. One or
more vesicles may be placed at the front of the spermatid nucleus and in some cases be
retained in the spennatozoon. The anterior nuclear envelope may exhibit a densification or
an intermembranous differentiation. Stacks of membranes may be apposed to the nuclear
envelope. No acrosome truly identified as such without any doubt has been described to
date in the spennatozoon of a teleost fish. The acrosome has been lost in Teleostei during
evolution and some species have retained traces of this acrosome at the front of the genn-
cells. Thus vestiges of acrosomal vesicles exist in Gambusia affinis, Lepadogaster
lepadogaster and Oncorhynchus mykiss. There also exists a sub-acrosomal type of
differentiation ofthe nuclear envelope in some spermatozoa. Similar structures have been
described in the Porifera and the Cnidaria, groups of primitive Metazoa in which the
acrosome first evolved.
Resume: Les spennatozoides de poissons teIeosteens sont depourvus d'acrosome, cependant
des structures particulieres ont ete decrites a l'avant du noyau dans quelques especes. Elles
se presentent sous divers aspects. Une ou plusieurs vesicules peuvent se placer a l'avant du
noyau de la spennatide et dans certains cas persister dans le spennatozoide. L'enveloppe
nuc1eaire anterieure peut presenter une densification ou une differenciation
intermembranaire. Des empilements de membranes peuvent etre associes a l'envelope
nucIeaire. Aucun acrosome veritablement identifie sans aJ.lcune contestation n'a ete decrit a
ce jour dans le spermatozoi'de d'un poisson teIeosteen. L'acrosome a ete perdu chez les
TeIeosteens au cours de l'evolution et quelques especes ont conserve a l'avant des cellules
sexuelles des traces de cet acrosome disparu. Il existe ainsi des ebauches de vesicule
acrosomienne chez Gambusia affinis, Lepadogaster lepadogaster et Oncorhynchus mykiss. Il
existe egalement une differenciation de l'enveloppe nuc1eaire de type sous-acrosomien dans
les spermatozoides de plusieurs especes. Des structures similaires ont ete decrites chez les
Pori1'eres et les Cnidaires, groupes de metazoairel:= primitifs OU s'est mis en place pour la
premiere fois un acrosome.
.
Introduetion
Light microscope studies have described spermatozoa lacking an acrosome in the
teleost fishes (Ballowitz 1890; Retzius 1905; Duesberg 1918; Vaupel 1929). The acrosomes
which were mentioned by Tuzet and Fontaine (1937) and Vasisht (1954;1957) were later
shown to be erroneous. From 1952 the ultrastructural studies demonstrated the absence of
an acrosome in the spennatozoon ofTeleostei (Fischer et al. 1952; Hug et al. 1953; Lowman
1953; Fujimura et al. 1956; Fink and Haydon 1960; Porte and Follenius 1960; Furieri 1962;
Ginsburg 1963; Stanley 1965;1966; Billard 1970; Mattei 1970). In the Holostei, a group
closely related to the Teleostei, the spermatozoon also lacks an acrosome, as was
demonstrated by Retzius (1905) under light microscopy in Amia calva and Mzelius (1978)
in electron microscopy in Lepisosteus osseus.
In 1976 in Pomacentrus leucostictus (Mattei and Mattei) and in 1978 in Lepadogaster
lepadogaster (Mattei and Mattei), we described in teleost fishes gametes lacking an
acrosome but exhibiting, in the first, a membranous proliferation apposed to the nuclear
envelope and in the second, a differentiation of the nuclear envelope in its anterior region
which we interpreted as the vestigial site of an acrosome that had been lost by the teleostei
during evolution. Later, acrosome-like structures were described in some teleost fishes. We
have reported three other cases in Polymetme
corythaeola, Searsia sp. and
Xenodermiqhthys sp. (Mattei 1991), whose structure we present here. In this study we

2
report three new examples in the Cyprinodontidae and suggest an interpretation of these
structures.
Materials and methods
The species of teleost fishes we have studied belong to the following orders:
Cyprinodontiformes, Aphyosemion riggenbachi, Aphyosemoin splendopleure and
Aplocheilichthys norman i, Gobiesociformes, Lepadogaster lepadogaster, Perciformes,
Pomacentrus leucostictus, Salmoniformes, Searsia sp. and Xenodermichthys sp. and
Stomiiformes, Polymetme corythaeola.
Fragments oftestis were fixed for 1 to 48 hr in 2.5% glutaraldehyde in a 0.1 M sodium
cacodylate buffer; 0.1 M sucrose, 0.2 mM Ca C12 at pH 7.2, then 1 hr in 1% osmium
tetroxide in the same buffer. Mter dehydration the pieces were embedded in epon. The
sections were cut on a Porter Blum MT1 ultramicrotome then stained with uranyl acetate
and lead citrate. The observations were made on an OPL MEU 100KV, aSiemens Elmiskop
101 and a Jeol100 CX II electron microscope.
In this study we have reproduced two micrograhs (Figs. 4 and 5) published before
(Mattei and Mattei 1976; 1978a). We have also used a micrograph showing a spermatid of
the Salmoniforme, Oncorhynchus mykiss, kindly provided by Dr R. Billard, and previously
published (Billard 1983b)
Results
The fishes that we studied are distinguished by the presence of peculiar structures
situated at the front of the nucleus of the spermatid or spermatozoon.
Vesicles are found in the young Lepadogaster lepadogaster spermatid (Fig. 1). In
Oncorhynchus mykiss there is a single vesicle placed against the nucleus (Fig. 2). These
vesicles quickly disappear during spermiogenesis.
In Oncorhynchus mykiss (fig. 2), Polymetme corythaeola, Searsia sp. (Fig. 3) and
Xenodermichthys sp., the nuclear envelope of the anterior region of the nucleus exhibits a
densification and fusion of its two membran es. This peculiarity, in the case of
Oncorhynchus mykiss, occurs in the region of contiguity between the vesicle which was
described previously and the nucleus (Fig. 2).
In the case of Lepadogaster lepadogaster, the nuclear region facing the cytoplasmic
vesicles which appeared in the young spermatid shows a nuclear envelope in which the two
membranes are completely parallel to each other, whereas over the rest of the nucleus
these membranes have a sinuous aspect. Moreover, these membranes are thicker in this
region and joined by regulary spaced links (Figs. 1 and 4). This particular structure is
found again at the front of the spermatozoon.
In Pomacentrus leucostictus (Fig.5), as in the three Cyprinodontiformes studied, a
stack of membranes is found against the nuclear envelope in the spermatids and the
spermatozoa. The nuclear region involved is anterolateral in Pomacentrus leucostictus. In
the Cyprinodontiformes the stack ofmembranes occurs over almost the whole surface ofthe
nucleus except in the centriolar region (Fig. 6).
Discussion
Up until 1975 the ultrastructural studies of teleost fish gametes were all concordant
and confirmed the absence of an acrosome, as already mentioned in the previous studies by
light microscopy. Later, particular differentiations situated at the front of the nucleus of
the spermatid or spermatozoon were described in numerous groups of teleost fishes (Table
1). These differentiations may be divided into three categories : vesicles, differentiation of
the nuclear envelope and stacks of membranes.
Vesicles are generally found in the anterior region of the nucleus. In the case of
Gambusia affinis, Lepadogaster lepadogaster, Neoceratias spinifer and Oncorhynchus
mykiss, the vesicles are present in the very young spermatid. They disappear rapidly in
Lepadogaster lepadogaster (Mattei and Mattei 1978a) and Oncorhynchus mykiss (Billard
1983 b), during spermiogenesis in Neoceratias spinifer (Jespersen 1984) and at maturation
ofthe spermatozoon in Gambusia af{inis (Jamieson 1991).

3
When a differentiation of the nuclear envelope occurs at the front of the spermatozoon
in the teleost fishes, it is not associated with an acrosome. The densification of the nuclear
'
envelope in the suh-acrosomal nuclear region is common in spermatids in animaIs which
possess an acrosome. In general it occurs when the acrosomal vesicle adheres to the
nucleus. This densification is however aIready visible before this contact in an 'lnnelid
(Postwald 1967), of a selachian (Stanley 1971), an amphibian (Sandoz 1970 a) and a
mammal (Sandoz 1970 b), The transformation of the nuclear envelope of the futllæ suh-
acrosomal zone occurs, therefore, independently of the construction of the acrosomal
vesicle.
When a true acrosome develops in the spermatid it is formed by a vesicle of Golgi
origin limited by a membrane and containing enzymes. This vesicle is found at the front of
the nucleus of the spermatozoon, which may exhibit a sub-acrosomal membranous
differentiation. In teleost fishes the different vesicles that we have mentioned in the
spermatids and spermatozoa are not of clearly defined origin except in the case of
Gambusia affinis (Baccetti et al. 1986) where the authors were able to determine a Golgi
origin. The Gambusia vesicle is considered as a true acrosome (Baccetti et al. 1988),
although the acrosomal enzymes, acrosin and hyaluronidase are absent (Baccetti et al.
1989).
The only vesicle present in a very young spermatid of a teleost fish and which
resembles the classic acrosomal vesicle of the other vertebrates is the one described in
Oncorhynchus mykiss (Billard 1983b). The term acrosomal vesicle which is attributed to it
by Billard (1990) is justified, but as this author remarks, this vesicle only represents a
trensient organization' of an acrosome as it disappears during spermiogenesis and the
gamete lacks an acrosome.
In Neoceratias spinifer (Jespersen 1984) avesicle, said to be acrosomal but of
unspecified origin, is visible at the beginning of spermiogenesis but it is also a transitory
formation which does not persist in the spermatozoon. Lepidogalaxias salamandroides
(Leung 1988) possesses a vesicle and two axial elements at the front of the nucleus which
the author interprets respectively as an "acrosome" and a "double perforatorium". Leung
(1988) uses inverted commas because the spermatozoa of this rare fish were fIXed in poor
conditions and the images he obtained were not of very good quality. Jamieson (1991)
considers, however, that the absence of a micropyle in Lepidogalaxias provides some
support for ~e acrosomal interpretation.
In conclusion, no acrosome truly identified as such without any doubt has been
described to date in the spermatozoon of a teleost fish. The absence of an acrosome in the
Neopterygii is an apomorphy, wherea,s the presence of an acrosome in all the other
vertebrates should be considered as a plesiomorphy (Jamieson 1991; Mattei 1991). Traces
ofthe lost acrosome are found in a few teleost fishes. We interpret the vesicles situated at
the front of the nucleus of the spermatid as acrosomal vestiges when they are of Golgi
origin (as in Gambusia affinis) or when the nuclear envelope contiguous to these vesicles
shows a differentiation which we describe as a sub-acrosomal type: densification, regularity
of the perinuclear space and in certain cases fusion of the membranes (as in Oncorhynchus
mykiss and Lepadogaster lepadogaster). These different acrosomal vestiges disappear
during spermiogenesis. The spermatids appear to have retained plesiomorphic genetic
properties permitting the incomplete production of an acrosome (Jamieson 1991).
The differentiation of the nuclear envelope that we have called the sub-acrosomal type
is produced at the beginning of spermiogenesis and persists in the spermatozoon. The
spermatid no longer possesses or no longer uses the information required for the
constructionof an acrosome; nevertheless it has retained the information which modifies
the nuclear surface in its zone of contiguity with the lost acrosome. In the case of Searsia,
Polymetme and Xenodermichthys,
the acrosome has completly disappeared. In
Lepadogaster and Oncorhynchus a vestigial acrosomal vesicle is found.
The stacks of membranes that we found at the front of the nucleus in Aphyosemion,
Aplocheilichthys and Pomacentrus do not exhibit any acrosomal characters.
The absence of an acrosome in the male gamete has been linked, in teleost fishes, to
the presence of a micropyle in the female cell (Pasteels 1965; Ginsburg 1968). The acrosome
and its enzymes have lost their usefulness; the spermatozoon does not have to pass through

Fig. 1. Vesi.cles arranged against the differentiated nuc1ear envelope (arrow) in ayoung
Lepadogaster lepadogaster spermatid. N, nuc1eus. Original. X 35000.
Fig. 2. Single vesic1e adhering to the nuc1eus (N)of ayoung Oncorhynchus mykiss
spermatid. The nuc1ear envelope in the contiguity zone shows a densification and a fusion
of its two membranes (arrow). X 32000. (Reproduced from Billard 1983 h. Courtesy of B
Billard, by permission of Cell and Tissue Research)
Fig. 3. Searsia sp. spermatids. In the anterior region of the nuc1eus (arrows), the two
membranes ofthe nuc1ear envelope fuse and densify. X 27000.
Fig. 4. Anterior region of an older Lepadogaster lepadogaster spermatid than the one shown
in Fig. 1. The two membranes of the nuc1ear envelope are parallel in this region. They are
densified and joined by links. N, nuc1eus. X 100000. (Reproduced from Mattei and Mattei
1978 a, by permission ofBiology ofthe Cell).
Fig. 5. Young Pomacentrus leucostictus spermatid showing a stack of membranes in the
anterior region of the nuc1eus (N). X 37000. (Reproduced from Mattei and Mattei 1976, by
permission of Societe de Biologie).
.
Fig. 6. Aphyosemion riggenbachi spermatozoon. The anterior 2/3 of the nuc1ear surface are
covered by a stack of membranes (arrows). Original. X 27000.

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~.. ~ ...::;. '.
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T.,ble I. LIst or teleost risheS in which an acrosome-like structure has been observed.
specIes
pecullar structure at
references
the front of the nucleus
Cypriniformes
carasslus auratus
veslcles
Guan 1988
Chareclformes
parochelrodon lnnesl
vesicles
Jamleson 1991
Silurlformes
Sternarchus aJblfrons
veslcles
Jamleson 1991
SaImoniformes
lepldoæJaxlas salamøndroldes
"acrosome" and "perforatorlum"
leung '1988
Onchorhvnchus tshewylscha
nuclear envelope differentiation
Zlrkln 1975
Oocorhvnchus myklss
nuclear envelope differentiation
andveslcle
BlIlard I983M-
salmo trutta
nuclear envelope differentiation
BlIlllrd I 98311
~sp
nuclear envelope differentiation
Mattel 1991
Xenodermlchthys sp
nuclear envelope dIfferentiation
Mattel 1991
Stomliformes
polymetme cocvlhaeola
nuclear envelope differentiation
Mattel 199!
lophliformes
t~eoceratlas solnlfer
temporary acrosome
Jespersen 1984
Goblesociformes
lepadooaster
,
leoadooaster
nuclear eovelope differentiation
and vesicles
11attel and tlatte; 197
Atherlniformes
Melanotaenla dybouleyl
vesicle
Marshall 1989
Me!anotaenla maccuJtochl
veslcle
Marshall 1989
Cyprinodontlformes
Aphyosemlon rlooenbachl
stack of membranes
thls stud)'
Aphvosemlon splendopleure
stack of membranes
thls study
Aplocheil1chthvs normani
stack of membranes
this study
Gambusla afflnls
veslcles
Beccettl §lÆ. 1986.
Gambusla afflnis
veslcle
Jamleson 1991
Perclformes
Lates calcarlfer
veslcles
Jamleson 199\\
pomacentrus leucostictys
stack of membranes
11attei and Mattel 19

4
a membranous system to reach the plasma membrane of the ovocyte. The latter is
unprotected at the end of the micropylar canal.
The link between the absence of the acrosome in the male gamete and the presence of
the micropyle in the female gamete is not always confirmed in the vertebrates. The hagfish
(Fernholm 1975) and the sturgeon (Ginsburg 1968) possess both an acrosome and one
(hagfish) or more (sturgeon) micropyles. The Neopterygii (Holostei and Teleostei) possess a
male gamete without an acrosome and afemale gamete which exhibits a micropyle;
however, three teleost fishes are distinguished by the absence of a micropyle : Gambusia
affinis (Baccetti et al. 1988), Lepidogalaxias salamandroides ( Pusey and Stewart 1989)
and Neoceratias spinifer (Jespersen 1984). It is noteworthy that it is only in these three
teleosts that the presence of an "acrosorne" has been reported in the male gamete.
The teleost fishes are thought to have appeared in fresh water from precursors living
in sea water; the acrosome no longer functioned for osmotic reasons and was lost
(Afzelius1972; Baccetti and Afzelius 1976; Baccetti 1978;1979;1985;1987). But as Jamieson
(1991) observes : "This hypothesis is not supported by the faet that fishes of
Petromyzontidae, Cladistia, Chondrostei and Dipnoi spawn in freshwater and yet possess
sperm acrosomes".
The acrosome, which has disappeared in the Neopterygians as well as in certain
groups of invertebrates, was developed during evolution in the primitive metazoa Porifera
and Cnidaria. These two groups possess spermatozoa whose structure is very close to that
of the Teleostei. Like the latter, although the great majority lack an acrosome, acrosome-
like structures have been described in some of them. In the investigated porifera there
exist gametes without an acrosome (Tuzet et al. 1970), gametes possessing vesicles of Golgi
origin situated at the front of the nucleus (Diaz and Connes 1980) and one species
possesses a true acrosome (Baccetti et al. 1986, Gaino et al. 1986).
In the Cnidaria certain gametes which lack an acrosome show a densification of the
nuclear envelope at the front of the nucleus (Stagni and Lucchi 1970; Summers 1972;
Dewel and Clark 1972) or the presence ofvesicles ofGolgi origin (Hinsch 1974; O'Rand and
Miller 1974). A true acrosome has also been described (Cam~ 1984).
The acrosome-like structures present in the Porifera and the Cnidaria are considered
to be either rudimentary acrosomes preceding the development of the true acrosome
(Hinsch 1974), or the remains of an acrosome which was organized in the primitive forms
and which later disappeared (Baccetti 1987). It is noteworthy that identical structures are
found in the primitive groups Porifera and Cnidaria in which an acrosome appears for the
first time (Baccetti 1979) and in the Teleostei where the acrosome was later lost.
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. Titre: Etude ultrastructural
de la gametogenese comparee
des
Cyprinodontidae Myers,
1955
(Poissons,
Teleosæens).
Relations entre la morphologie des gametes, la phylogenie et la
taxonomie.
- Nom du candidat : Omar Thiom TIIIAW
- Nature du memoirc : These de Doctorat es Sciences Naturelles
- Jury: President :
Bernard
MARCHAND
Membres:
Roger
FOLLIOT
Xavier
MAT'rE I
Raymond
ROMAND
Yves
SIAU
Bhen Siki
TOGUEBAYE
- soutenu le 29 janvier 1993 li 16 h ures en Amphi 7.
Resume. Cette etude est realise
en microscopie photonique et en
microscopie electronique å transmi ion et å balayage. Elle porte sur la
gametogenese måle et femelle d
10 genres de poissons teIeosteens
appartenant å la famille des Cypri odontidae Myers, 1955. L'etude de la
spermatogenese a permis de mettre en evidence pour la premiere fois, la
formation de macrotubules dans I
conditions naturelles ainsi que de
nombreux microtubules ne re li ant pas de manchette dans les
spelmatides. Les centres organi
teurs des tubules sont precises, en
particulier, celui des microtubule
es spermatides degenerescentes de
Aphyosemion schmitti. Les modalites variables du developpement des
spermatides se traduisent dans les spermatozoIdes par une grande
diversite de structure observee dan toutes les parties du gamete. Cette
diversite se situe au niveau de la fj mille, du genre et m~me de l'espece.
Les differentes structures constitutives du gamete femelle se forment au
cours de l'ovogenese. Nous 010
rons le depot des precurseurs de
l'enveloppc secondaire li la surfac de l'enveloppe primaire. Ce depot se
fait suivant diverses modalites, ce qui explique la variation de l'aspect des
omementations de la couche supe
cielIe de l'enveloppe secontlaire. Cette
couche superficielIe pr6sente une structure particuliere pour chaque
genre. Un phenomene singulier
t la degenerescence naturelle des
mitochondries des cellules folIicul 'res chez Epiplatys spilargyreius. La
c1assification des Cyplinodontidae fait l'objet de nombreuses controverses.
Les caracteristiques ultrastructural
des gametes måles et femelles sont
analysees å des fins taxonomique et phylogenetiques, å la lumiere des
c1assifications existentes.
Mots Cles : Ultrastructure - Spe
togenese - Spermatozoide - Ovogenese
- Ovule - Systematique - Phylog
.e - Cyprinodontidae - TeIeosteen -
Poisson.