Ultrastructure de Scutellonema

de la cuticule et de la région vaginale bradys, S. cavenessi et S. clathricaudatum

(Nemata : Hoplolaimidae) Danamou MOUNPORT", Pierre BAUJARD** et Bernard -TINY**

* Dipartement de Biologie Animale, Université Cheikh Anta Diop, Dakar et ** Laboratoire de Nimatologie, Centre ORSTOM, B.P. 1386, Dakar, Sénégal.

RÉSUMÉ

L'ultrastructure de la cuticule et de la région vaginale de Scutellonema bradys, S. cavenessi et S. clathricaudatum est décrite. La cuticule, composée de sept couches distinctes, présente une ultrastructure caractéristique de celle des Hoplolaimidae. Aucune différence de structure ou d'épaisseur cuticulaire n'a été observée entre ces trois espèces. Des canaux intracuticulaires suggérant la possibilité d'échanges de matières entre couches séparées de la cuticule ont été observés. L'étude de la région vaginale des trois espèces montre i) l'existence d'un diverticule tubulaire périvulvaire d'origine cuticulaire dont la longueur varie suivant l'espèce, ii) l'épaisseur t r ts importante de la paroi vaginale et une forte musculature périvaginale chez S. bradys, iii) l'existence de muscles dilatateurs médians du vagin chez les trois espèces.

SUMMARV

Ultrastructure of the czlticle and vaginal region of Scutellonema bradys, S. cavenessi and S. clathricaudatum (Nemat& : Hoplolaimidae)

The fine structure of the cuticle and vaginal region in Scutellonema bradys, S. cavenessi and S. clathricaudatumis described. The body cuticle is a seven layered structure corresponding to the hoplolaimid type. Cuticle thickness and fine structure are identical in the three species. Intracuticular canals have been observed suggesting the possibility of exchange of materials between separated layers of the cuticle. Electron microscope study of the vaginal area shows i) a perivulvar cuticular appendice whose length varies according to the species; ii) important thickening of the vagina Wall and a strong perivulvar musculature in S. bradys; iii) median dilatator muscles of the vagina in the three species.

Les caractéristiques externes de la cuticule des néma- todes phytoparasites ont longtemps été utilisées dans leur description. La microscopie électronique (balayage, transmission) a permis d'affiner la systématique des Tylenchida en prenant en compte des critères ultrastruc- turaux : région labiale; ultrastructure de la cuticule, de l'appareil digestif, de l'appareil reproducteur (Shepherd, Clark & Dart, 1972; Clark, Shepherd & Kempton, 1973; Baldwin, Hirschmann & Triantaphyllou, 1977; Mag- genti, 1979; Geraert, 1980; Eisenback, 1982; Mounport, Baujard & Martiny, 1990). Au microscope photonique, Scutellonema bradys (Steiner & Le Hew, 1933) Andras- sy, 1958 et S. cavenessi Sher, 1964 ne se distinguent que par l'anatomie de la région vaginale qui présente, en vue latérale, chez la première espèce deux structures ovoïdes supposées être des glandes vaginales (Sher, 1964; Ger- mani e t al., 1985). Le but de cette étude est de présenter l'ultrastructure de la cuticule des trois espèces et de

caractériser les structures permettant en particulier de distinguer S. bradys de S. cavenessi.

Matériel et méthodes

S. bradys, S. cavenessi et S. clathricaudatum White- head, 1959 proviennent respectivement de Martinique, du Mali et du Sénégal; S. cavenessi et S. clathricaudatum sont maintenus en élevage de routine au laboratoire sur mil (Pennisetum typhoides Rich.). Les nématodes sont f i é s au glutaraldéhyde à 2,5 O/O dans un tampon caco- dylate de sodium 0,l M à pH 7,2 pendant une nuit. Ils sont ensuite sectionnés et traités comme décrit précé- demment (Mounport, Baujard & Martiny, 1990). Des coupes ultrafines sont obtenues à l'aide d'un couteau de diamant monté sur un ultramicrotome Porter Blum MTl; l'observation est faite au microscope électronique Jeol 100 CXII sous une tension d'accélération de 80 kV.

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D. Mounport, P. Baujard di B. Martiny

Fig. 1. Ultrastructure de la cuticule de Scutellonenza brudys et S. cavenessi en coupes longitudinales (CL), transversales (CT) et tangentielles (CTG) - S. cavenessi : A : (CL); C, D : (CT); E : Champ latéral (CT); F : Couche vacuolaire (CTG); H : Couche de corpuscules denses et couche basale (CTG) - S. bradys : B : (CL); G : Couche striée (CTG) (cb : couche basale; ccd : couche de corpuscules denses; cce : couche corticale externe; cci : couche corticale interne; cf : couche fibrillaire; cg : couches granuleuses; cic : canal intracuticulaire; CS : couche striée; cva : couche vacuolaire; he : hemidesmosome; hy : hypoderme; ml : membrane limitante; ms : muscles somatiques. (L’échelle repre‘sente 1 Pm).

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Ultrastructure de la cuticule de trois Scutellonema

Résultats

LA CUTICULE

L‘ultrastructure et l’épaisseur de la cuticule (1,7 pm) sont identiques chez les trois espèces; nous présentons des coupes transversales, longitudinales et tangentielles de la cuticule de S. bradys et S. cavenessi. La cuticule, recouverte extérieurement par une fine membrane limi- tante (Fig. lB, C), peut être divisée en sept couches; de l’extérieur vers l’intérieur, on observe : - une couche corticale externe (CCE) trilamellaire

d’épaisseur constante (0,04 pm) apparaissant sous la forme de deux bandes opaques aux électrons séparées par une bande claire (Fig. 1 A, B, C); - une couche corticale interne (CCI), épaisse de 0,lO

à 0,20 pm, finement granuleuse, se rétrécissant forte- ment entre les anneaux en coupe longitudinale (Fig. 1 A, B); elle présente parfois un gradient d’opacité aux électrons lui confërant un aspect stratifié; - une couche vacuolaire de 0,25 pm d’épaisseur,

remplie d’une substance plus ou moins dense aux électrons et présentant des travées de matériel finement granuleux identique à celui de la couche précédente. Entre les anneaux, la couche présente des structures de forme triangulaire en coupe longitudinale assurant sa continuité (Fig. 1 A, B); une coupe tangentielle montre que ces structures ont l’aspect d’un ensemble de canaux parallèles à l’axe du nématode (Fig. 1 F); enfin, la couche vacuolaire communique avec une couche plus interne de la cuticule par l’intermédiaire de canalisations radiales (CIC) situées entre les anneaux (Fig. 1 A, B, G); - une couche striée, ondulée dans sa partie supé-

rieure en coupe longitudinale, atteint son épaisseur maximale au milieu des anneaux (0,15-0,25 pm); les stries sont une alternance de fines bandes denses et peu denses aux électrons, perpendiculaires à l’axe longitudi- nal du nématode. La couche striée est régulièrement traversée par les séries de canaux décrits ci-dessus (Fig. 1 G); - une couche de nature fibrillaire dense aux élec-

trons; son épaisseur (O-0,20 pm) en coupe transversale ou longitudinale est variable (Fig. 1 A, B, C); en coupe transversale, elle est interrompue en plusieurs points au niveau desquels la couche striée est en contact avec celle décrite ci-après (Fig. 1 C). Les canaux issus de la couche vacuolaire aboutissent à cette couche fibrillaire; - une assise de corpuscules globuleux très denses

aux électrons, épaisse de 0,07 pm, présentant des on- dulations régulières en coupe transversale (Fig. 1 C). En coupe tangentielle, ces corpuscules ont la forme d’hexa- gones réguliers bien agencés donnant un aspect pavi- menteux à la couche (Fig. 1 H); - une dernière couche représentant en épaisseur

(0,70-0,85 pm) la moitié de la cuticule; elle est formée

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d’un empilement de corpuscules très peu denses aux électrons; la couche est rattachée aux structures sous- jacentes par des séries d’hémidesmosomes (Fig. 1 C, D).

Au niveau des champs latéraux, on observe une structure quasi-identique; la différence essentielle nota- ble est le remplacement de la couche striée par deux couches finement granuleuses peu denses aux électrons : en coupe transversale, celles-ci apparaissent dans une zone située avant la première incisure du champ latéral (Fig. 1 E); elles atteignent leur épaisseur maximale au milieu de celui-ci.

LA RI~GION VAGINALE

La vulve, chez les trois espèces, présente une ex- croissance cuticulaire plus ou moins longue, invaginée ou non, tubulaire (Fig. 2 A à F); en coupe longitudinale, cette structure apparaît sous la forme de deux projec- tions cuticulaires appelées (( épiptygmes D. Il s’agit en fait d’une structure unique, tubulaire, comme le mon- trent des coupes longitudinales passant au niveau d’une des extrémités de la vulve où les (( épiptygmes D sont soudés (Fig. 2 Dy F). Elle est constituée des couches corticales interne et externe de la cuticule; à sa base, on peut noter une infiltration de la couche vacuolaire (Fig. 2 B, D). La longueur de cette structure tubulaire varie suivant l’espèce considérée : chez S. cavenessi et S. cluthricaudatuw~, elle est relativement plus longue (respectivement 4 3 pm et 5 3 pm) que chez S. bradys

Le vagin est un tube aplati long de 10 pm environ; sa paroi est constituée de quatre couches : les couches corticales externe et interne, la couche de corpuscules denses aux électrons et la couche basale de la cuticule. Chez S. cavenessi et S. clathricaudatum, la paroi vaginale a une épaisseur moyenne de 0,7 pm vs 1,5 pm chez S. bradys où elle est facilement visible au microscope photonique. En coupe transversale, la lumière du vagin apparaît irrégulière montrant un ensemble de crêtes et de sillons pouvant expliquer son extensibilité (Fig. 4 B).

Deux types de muscles, constricteurs et dilatateurs sont insérés sur la paroi vaginale : i) un muscle circulaire constricteur du vagin est localisé dans la partie interne du vagin (Fig. 2 A, C, E; Fig. 4 B); en coupe sagittale, S. bradys se distingue nettement des deux autres espèces par l’épaisseur de ce muscle (2,OO pm vs 1,30 p m chez S. clathncaudatum et 1,OO pm chez S. cavenessz); en vue latérale, au microscope photonique (Fig. 3 A, B, C), le muscle constricteur apparaît sous la forme de deux structures ovoïdes disposées de part et d’autre du vagin; celles-ci ont été interprétées à tort comme glandes vaginales (Sher, 1964; Germani et al., 1985). Le muscle constricteur est rattaché à la paroi vaginale par des hémidesmosomes. Trois séries de deux muscles dilata- teurs f i é s antérieurement et postérieurement au niveau des cordes hypodermiques latérales (Fig. 4 A) sont rattachées à la paroi vaginale par des hémidesmosomes :

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( 2 3 Pm).

D. Mounport, P. Baujard & B. Martiny

Fig. 2. Ultrastructure de la région vaginale de Scutellonema bradys, S. cavenessi et S. clathricaudutum en coupes longitudinales (CL) et sagittales (CSG) - S. cavenessi. A : (CSG); B : Epiptygmes invaginés (CSG); D : Extrémité latérale de la vulve (CL) - S. bradys. C : (CSG); F : Extrémité latérale de la vulve (CL) - S. clathn'caudatzm. E : (CSG) (cv : muscle constricteur du vagin; cva : couche vacuolaire; di : muscles dilatateurs inférieurs; dm : muscles dilatateurs médians; ds : muscles dilatateurs supérieurs; ep : épiptygme; lut : lumière de l'utérus; IV : lumière du vagin; pv : paroi vaginale; sut : sécrétions utérines; vu : vulve. L'échelle représente 2 Pm).

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Ultrastructure de la cuticule de trois Scutellonema

Fig. 3. Vue latérale de la région vaginale au microscope photonique. A : Scutellonema cavenessi; B : S. bradys; C : S. clathricaudatum (Les flèches montrent le muscle constricteur du vagin. L’échelle représente 10 km).

i) deux paires de dilatateurs supérieurs sont fiiées aux extrémités latérales internes du vagin, au niveau de la jonction utéro-vaginaie (Fig. 2 A, C);

ii) deux paires de dilatateurs médians s’insèrent sur le muscle constricteur (Fig. 2 C; Fig. 4 B);

iii) enfin, des dilatateurs inférieurs se rattachent au niveau de la vulve (Fig. 4 C).

La partie interne du vagin communique avec l’utérus; celui-ci est limité ventralement par un prolongement de la cuticule vaginale et dorsalement par une assise de cellules secrétrices; les produits de sécrétion de ces cellules sont caractérisés par un gradient croissant d’opacité aux électrons au fur et à mesure de leur évacuation par la lumière vaginale (Fig. 2 C, E).

Discussion L‘épaisseur de la cuticule des trois espèces étudiées

est peu différente de celle d’Hoplolaimus Columbus (1,8 pm in Lewis & Huff, 1976); d’un point de vue ultrastructural, la cuticule de S. bradys, S. cavenessi et S. clathricaudatum présente une organisation caractéris- tique des Hoplolaimidae (De Grisse, 1974; Lewis & Huff, 1976; Wang & Chen, 1982). La cuticule des Hoplolaimidae présente à sa base une couche épaisse de corpuscules très peu denses aux électrons, responsable selon Lewis et Huff (1976) de la résistance d’Hoplolui- mus Columbus à la dessication et au choc osmotique.

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Nous avons observé des canaux intracuticulaires non signalés par ces auteurs; l’existence de ces canaux sug- gère la possibilité d’échange de matière entre couches séparées de la cuticule; cependant, ces canaux ne s’ou- vrent pas à l’extérieur comme ceux décrits chez les Dorylaimida (Spiegel et al., 1983). Sous les champs latéraux, la couche striée est remplacée par deux couches de nature granuleuse; chez la plupart des nématodes du sous-ordre des Tylenchina précédemment étudiés, la couche striée, qui ‘est en contact avec l’hypoderme, engendre deux à quatre couches fibreuses (Johnson, Van Gundy & Thomson, 1970; Johnson, 1981).

L’étude de la région vaginale de S. bradys a permis de caractériser ,les structures permettant de séparer les espèces S. cimenessi et S. bradys. L’observation des coupes longitudinales, transversales et tangentielles de la région vaginale de S. cavenessi n’a révélé, en aucun cas, l’existence’à l’intérieur du vagin d’une << deuxième paire d’épiptygmes courts D, comme l’ont signalé De Grisse et Roose (1975) chez la même espèce. Dans une étude au microscope électronique à balayage de la région vulvaire de S. cavenessi et S. clathricaudatum, la struc- ture tubulaire de l’épiptygme a été observée (Baujard et al., 1990); l’aplatissement, dans un sens antéro-posté- rieur de l’épiptygme tel qu’il apparaît sur la Figure 2, E, peut être interprété à tort au microscope photonique comme étant une lèvre unique antérieure ou postérieure à la vulve.

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D. Mounport, P. Baujard dl- B. Martiny

D’autre part, De Grisse et Roose (1975) dénombrent huit muscles dilatateurs f i é s par paire aux extrémités internes et externes de la paroi vaginale comme chez Pt-utylenchus penetruns (Kisiel, Himmelhoch & Zucker- m a , 1972); nous avons observé chez la souche de S. cuvenessi ainsi que chez les deux autres espèces étudiées, deux muscles dilatateurs supplémentaires Fiés dans la zone médiane de la paroi vaginale; ces diffé- rences peuvent être imputables soit à une erreur de diagnose, soit à une variabilité desdites structures en fonction des populations.

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Fig. 4. Ultrastructure de la région vaginale de Scz(te1lonema cuitenessi eti codpes longitudinales (CL) et transvkrsales (CT). A : Site de fiiation des muscles dilatateurs au niveau du champ latCral (CL); B : Vagin, partie supérieure (CT); C : Vagin, partie inférieure (CT) (CU : cuticule; cv : muscle constricteur du vagin; di : muscle dilatateur inférieur; dm : muscle dila- tateur mëdian; dv : dilatateurs du vagin; hy : hypoderme; IV : lumière du vagin; ms : muscles somatiques; pv : paroi du vagin. L’échelle repi-ésente 2 gm).

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