/ . Embryol. exp. Morph. Vol. 34, 2, pp. 407-418, 1975 4 0 7Printed in Great Britain

Les premiers stades de la formationde Febauche de nageoire pelvienne de Truite

(Salmo fario et Salmo gairdneri)III—Capacites de regulation

Par JACQUELINE GERAUDIE1

Laboratoire d'Anatomie Comparee, Universite Paris VII

SUMMARYThe first stages of genesis of the pelvic fin an/age in the trout (Salmo fario and

Salmo gairdneri). III. Regulation capacitiesIn S. fario and S. gairdneri, microsurgical excisions of parts of pelvic fin-buds showed the

important regulation capacities of the fin anlage. At the stages studied, a complete unilateralexcision is generally not followed by a regulatory response. On the contrary, a unilateralpartial excision performed at the same developmental stages is followed by a regulatoryresponse. Bilateral excisions of the fin-buds, performed at earlier developmental stages thanunilateral ones (and at a slightly different level for mesoderm) are followed by regulation.

The results are discussed in this article. It appears that the mesoderm is a determiningfactor in the development of the fin-buds; the epidermis does not appear influential - at leastin the first stages of regulation.

We noticed a higher percentage of regulation in S. gairdneri than in S. fario; the resultsobtained are analysed with regard to histoenzymological dala.

INTRODUCTION

Les travaux consacres a l'etude experimentale de la morphogenese desnageoires paires sont rares. Braus (1906) a montre que Pablation partielle dubourgeon de nageoire pectorale de Selaciens entrainait des deficiences squelet-tiques et musculaires dans la zone operee; mais de nombreuses imprecisionslimitent la portee de ce premier travail. Schintone (1962) puis Francois &Schintone (1963) ont mis en evidence l'existence de capacites de regulation dansle bourgeon de nageoire pelvienne d'un Teleosteen, Salmo gairdneri. De leurcote, dans le bourgeon de nageoire pectorale de Salmo trutta fario, Sengel &Bouvet (1968) puis Bouvet (1970) ont montre, aux stades etudies, qu'il n'yavait pas de regulation des parties distales.

Dans ce present travail, nous avons reexamine les capacite de regulationdu bourgeon de nageoire pelvienne mais chez deux especes de truites, Salmo

1 Adresse de Vauteur: Laboratoire d'Anatomie Comparee, Universite Paris VII, 2 PlaceJussieu, 75005 Paris, France.

26 E M B 34

408

St. IV St. V St. VI

100/im

Fig. 1. Niveau des ablations unilaterales.Niveau A: ablation unilateral profonde. Niveau B: ablation unilateral partielle.

trutta fario et Salmo gairdneri, et nous nous sommes interroge sur la relationqui pouvait exister entre les capacites de regulation et la localisation tissulaired'enzymes a fonction dephosphorylante que nous avions etudiee par ailleurs(Geraudie, 1974).

MATERIEL ET TECHNIQUES

Materiel

Les interventions microchirurgicales ont ete entreprises sur des lots d'em-bryons et d'alevins de Salmo trutta fario L. (1766) et de Salmo gairdneri Rich.(1836). Les embryons et les alevins sontpreleves du stade I au stade VI (Geraudie& Francois, 1973) correspondant aux stades 26 a 32 de la table chronologiquedu developpement etablie par Vernier (1969).

Techniques(a) Techniques operatoires

Les embryons ou les alevins sont anesthesies par immersion dans un bainde MS 222 a 1/1000. Pour l'operation pratiquee a l'aide de pince-ciseaux dePascheff-Wolff, l'animal est couche sur le cote gauche.

Les resections sont de deux types:- Ablations unilaterales. Elles ne sont possibles qu'a partir du stade IV. Pour

chacun des stades etudies, les ablations sont faites a deux niveaux (Fig. 1).(1) Niveau A. Ablation totale, profonde. Le bord ventral des somites et

leur calotte indifferenciee en particulier sont supprimes ainsi quela somatopleure.(2) Niveau B. Ablation partielle. Le bord ventral des somites et la somato-

pleure ne sont pas leses. Seule la moitie distale du bourgeon pelvien estsupprimee.

- Ablations bilaterales. Elles sont possibles des le stade 1 (Fig. 2). Jusqu'austade III seulement l'ablation des deux ebauches elimine localement l'intestinet la veine sous-intestinale. Le niveau de l'ablation bilaterale n'entame pas le

Uebauche de nageoire pelvienne de Salmo 409

St. I ou II St. Ill St. IV

St. V St. VI

100 /an imuKii Quantite de materiel supprime

St. VII

Fig. 2. Niveau des ablations bilaterales. a., Aorte dorsale; ch., chorde; c. IV., canalde Wolff; /., intestin; r.n.v., repli natatoire ventral; t.n., tube nerveux; v.c.p., veinecardinale posterieure.

bord ventral des somites et c'est la raison majeure pour laquelle nous avonsdecide de pratiquer ce type d'ablation.

L'embryon opere est remis en eau courante des son reveil. Les animauxoperes sont eleves dans des boites en matiere plastique dont les parois sontperforees pour permettre un rapide renouvellement de l'eau courante main-tenue a une temperature de 12 ±1 °C. Avant la resorption complete de lavesicule vitelline, un aliment en poudre est fourni aux alevins une a deux foispar jour. Les observations ont commence une semaine apres l'operation et sesont poursuivies chaque semaine pendant un mois ou davantage si l'etat desanimaux le permettait.

(b) Techniques histologiques

Un ou deux animaux temoins de l'operation sont fixes dans du liquide deBouin ou de Carnoy, debites en coupes seriees de 5 fim d'epaisseur, coloressoit par l'Azan, soit par l'hemalun associe au picro-indigo-carmin ou a lapicro-fuschine de Van Gieson.

Le squelette d'animaux operes et eleves pendant 5 a 6 semaines est colorein toto. Le cartilage de l'endosquel ette est observe apres coloration par le

26-2

410 J. GERAUDIE

1 mm

Fig. 3. Morphologie de la nageoire developpee apres l'ablation unilaterale partielle(A) ou totale (B). (A) Ablation au stade IV; la nageoire est plus petite que lanageoire contro-laterale; la regulation est totale. (B) Ablation au stade V; uneprotuberance, depourvue de lepidotriches est apparue; dans ce cas, nous consi-derons qu'il n'y a pas de regulation.

Bleu de methylene selon Lundwall (1904, 1905). La substance osseuse mine-ralisee des lepidotriches et de l'endosquelette est coloree par l'alizarine selonla methode de Taning (1944).

RESULTATS

(1) Squelette de la nageoire temoin

Nous avons adopte la terminologie de Goodrich (1930) de preference acelle de SewertzofT (1934) reprise par Devillers (1954) et Bouvet (1968) pourdecrire le squelette de la nageoire pelvienne d'un Teleosteen. Chez Salmo, lesquelette d'abord cartilagineux comporte, pour chaque nageoire pelvienne:une demi-ceinture libre dans la paroi ventrale du corps qui donnera apresossification l'os pelvien decrit par Goodrich, et trois radiaux, Rl5 R2 et R3

dont l'un plus developpe (R3) est le radial posterieur. 11s sont le support de lapartie proximale double des lepidotriches.

(2) Resultats des ablations

Nous considerons qu'une regulation se produit apres l'ablation unilateralelorsque se developpe un appendice comportant des lepidotriches, elementsspecifiques d'une nageoire (Fig. 3). Nous ne tiendrons pas compte de leurnombre ainsi que de la taille, de la forme ou de l'orientation de la nouvellenageoire par rapport a la nageoire contro-laterale qui servira de nageoiretemoin.

Nous considerons qu'il y a regulation apres l'ablation bilaterale lorsqu'uneou deux nageoires se developpent. L'inegalite de taille ou la coalescence desdeux palettes natatoires sont souvent observees.

Les resultats des interventions sont consignes dans les tableaux suivants.

L'ebauche de nageoire pelvienne de Salmo 411

i- 1 mm•I

Fig. 4. Vue laterale droite de nageoires constitutes apres l'ablation bilateraledes bourgeons au stade IV. (A) Morphogenese de deux nageoires situees chacunedans un plan different. (B) Morphogenese d'une seule nageoire bilobee. (C) Pas demorphogenese. L., Lepidotriches.

(A) Ablations uni later ales

(I) Tableaux des resultats des ablations totales et partielles(a) Ablations au stade IV: Tableau 1.(b) Ablations au stade V: Tableau 2.(c) Ablations au stade VI: Tableau 3.

(II) Etude du squelette des nageoires

Endosquelette cartilagineux

(a) Ablation totale. Chez les deux especes, lorsque l'ablation totale n'estpas suivie de restauration, il n'existe pratiquement jamais de pieces endo-

412 J. GERAUDIE

Tableau 1. Resultats des ablations unilaterales pratiquees au stade IV

S.f. (S.fario) et S.g. (S. gairdneri).

Type del'operation

Ablation totaleniveau AAblation partielleniveau B

Nombred'animaux

operes

S.f. 138S.g. 128S.f. 16S.g. 23

Nombred'animauxsurvivants

116120

1023

Nombre et %de cas de

morphogeneseKf y

19 20%7 6%

10 100%23 100 %

Nombre et % decas ou il n'y a pasde morphogenese

Af *97 80%

113 94%0 —0 —

Tableau 2. Resultats des ablations unilaterales pratiquees au stade V

S.f. (S.fario); S.g. (S. gairdneri).

Type del'operation

Ablation totale

Ablation partielle

Nombred'animaux

operes

S.f. 91S.g. 41S.f. 36S.g. 90

Nombred'animauxsurvivants

67272568

Nombre et %de cas de

morphogenese

3 5%9 33 %

22 88%68 100 %

Nombre et % decas ou il n'y a pasde morphogenese

64 95 %18 67%3 12 %0 —

Tableau 3. Resultats des ablations unilaterales pratiquees au stade VI

S.f. (S.fario); S.g. (S. gairdneri).

Type del'operation

Ablation totale

Ablation partielle

Nombred'animauxoperes

S.f. 10S.g. 42S.f. 4S.g. 63

Nombred'animauxsurvivants

10364

46

Nombre et % dede cas de

morphogenese

0 —8 22%4 100%

46 100 %

Nombre et % decas ou il n'y a pasde morphogenese

A.

JO 100%28 78%0 —0 —

squelettiques. Dans quelques cas, des nodules cartilagineux isoles represententprobablement des fragments de demi-ceinture.

Chez S. gairdneri phis souvent que chez S. truttafario, lorsqu'une nouvellenageoire se met en place, elle comporte toujours une demi-ceinture de taillereduite et le radial posterieur R3. Rx et R2 sont, soit absents, soit coalescents.Dans ces cas, la regulation de l'endosquelette serait partielle.

Vebauche de nageoire pelvienne de Salmo 413

Tableau 4. Resultats des ablations bilaterales pratiquees aux divers stades dudeve/oppement des bourgeons pelviens chez S. fario (S.f.) et S. gairdneri (S.g.)

Stadeoperatoire

I

11

il l

IV

V

VI

VLI

Nombred'animauxope res

S.f. 7S.g. 35

S.f. 23S.g. 70

S.f. 132S.g. 60

S.f. 112S.g. 102

S.f. 25S.g. 47

S.f. 30S.g. 48

S.f. 16

Nombred'animauxsurvivants

54

1537

9843

9455

1013

2117

11

Nombre de casde morphogenese

i

53

1325

7437

7031

07

03

0

et %A . (

100%75%

86%68%

76%87%

74%56%—

54%—

17%

—

Nombre de cas ouabsence de

morphogenese et %i

01

212

246

2424

106

2114

11

2 5 %

-14%32%

24%13%

26%44%

100%46%

100%8 3 %

100%

(b) Ablation partielle. Aux stades IV et V, la nageoire qui se developpe apartir du moignon presente un endosquelette cartilagineux identique a celuide la nageoire contro-laterale. La regulation de l'endosquelette est totale.

Au stade VI, Rx ou R2 manquent. La regulation de l'endosquelette seraitpartielle. Mais il se peut que ces radiaux ne soient pas encore differencies aumoment du sacrifice des alevins ou bien encore qu'ils ne soient pas decelablesin to to.

Sque/ette dermique

Apres l'ablation totale ou partielle de l'ebauche pelvienne, le nombre delepidotriches des nageoires reconstitutes est toujours plus faible (5 a 7) que lenombre de lepidotriches de la nageoire contro-laterale (9 a 10). La dispositionde ces derniers est reguliere dans la nouvelle nageoire. Dans tous les cas, laregulation n'est pas totale pour le squelette dermique.

(B) Ablations bilaterales

(I) Tableau des resultats: voir le Tableau 4.

(1.1) Etude du squelette des nageoires.

Endosquelette cartilagineux

Lorsque deux nageoires se developpent (Fig. 4 A), on observe toujours deuxdemi-ceintures de morphologie et de taille variables et un nombre reduit de

414 J. GERAUDIE

radiaux irregulierement disposes. R3 est presque toujours present. Nous avonsobserve un cas unique ou deux nageoires s'etaient developpees, soutenues parune seule demi-ceinture et des radiaux.

Lorsqu'une seule nageoire se developpe (Fig. 4B), elle comporte toujoursune demi-ceinture, aussi modifiee soit-elle et le radial posterieur. Nous avonsobserve un seul cas de nageoire unique comportant deux demi-ceintures etdeux paires de radiaux.

Lorsqu'il n'y a pas de nageoire (Fig. 4C), il n'y a jamais d'endosquelette.

Sque/ette dermique

Apres l'ablation bilaterale des ebauches pelviennes, le nombre de lepidotrichesdans les nageoires nouvellement formees est tres variable. Nous en avonsdenombre entre 6 et 12 alors qu'une nageoire temoin en presente 9 ou 10.

DISCUSSION

Ablation unilateraleAblation unilaterale tot ale

L'operation supprime les deux sources de mesoderme qui participent a laformation du bourgeon pelvien, et en l'absence de ces materiaux, il ne se pro-duit aucune regulation. Les faibles pourcentages de developpement que Tonobserve sont probablement dus a une variation du niveau de l'operation.L'etude histologique de temoins montreque parfois le niveau de I'incision n'estpas rigoureusement identique. Le bord ventral du somite peut etre partielle-ment epargne ainsi qu'une tres etroite bande de mesoderme somatopleural.Ces reliquats pourraient etre a l'origine des cas de regulation que nousobservons. En outre, et ceci est une remarque generate, des variations mememinimes du niveau de I'incision sont amplifiees par les necroses qui affectentirregulierement les cellules situees sur le bord libre du tissu denude.

Apres l'ablation totale de l'ebauche, c'est chez S. gairdneri, plus souventque chez S. trutta fario que se constitue une nageoire. Cette observation peutavoir deux explications: soit elle traduit la difference de metabolisme que nousavons mis en evidence auparavant (Geraudie, 1974), soit elle est le resultatd'ablations faites a des niveaux legerement differents. Nous ne pouvons choisirpour le moment.

Ablation uni/aterale partielle

Elle est toujours suivie par une differenciation et une croissance. Nousn'avons jamais observe un arret du developpement du moignon.

Aux stades IV et V, l'ablation partielle epargne les somites et leur calotteindifferenciee ventrale ainsi que la somatopleure. La regulation est possible etla nageoire presente seulement un retard dans son developpement (Fig. 3 A).Au stade VI, le procartilage de la demi-ceinture et une partie de la musculature

L'ebauche de nageoire pelvienne de Salmo 415

associee sont partiellement detruits; la regulation encore possible est incom-plete; Rx et R2 manquent le plus souvent.

La demi-ceinture se developpe toujours avec la nageoire. Le fait que nousn'ayons jamais observe le developpement de radiaux sans celui de la demi-ceinture permet de penser que l'endosquelette de la nageoire se met en placeselon une sequence classique de type proximo-distal. Le developpement dusquelette dermique est lie a celui de l'endosquelette puisque jamais nous n'avonsobserve le developpement de lepidotriches sans celui de l'endosquelette. Deslepidotriches se developpent neanmoins sans que nous ayons pu mettre enevidence in toto la presence de radiaux. Ces derniers peuvent etre presentsmais non colorables aux stades etudies.

La difference entre nos resultats et ceux de Sengel & Bouvet (1968) etBouvet(1970) tient au fait que nous operons a des stades ou il n'y a pas encore dedifferentiation dans le massif mesodermique. Les premiers stades etudies parces auteurs montrent que la nageoire pectorale a deja un squelette cartilagineuxet bien que cela ne soit pas precise quelques lepidotriches. Nos resultats peuventetre compares seulement a partir du stade VI stade auquel apparait le procarti-lage dans le bourgeon pelvien. A ce stade, a l'inverse de Bouvet, nous montronsque le bourgeon de nageoire pake est capable de poursuivre son developpementmeme s'il est prive de son extremite distale. De plus, nous nous adressons ades bourgeons de nageoires pelviennes et il n'est pas etabli que le developpe-ment des deux nageoires paires soit strictement identique.

Les resultats d'ablations partielles pratiquees sur l'ebauche de la nageoiredorsale impaire de la Truite (Francois, 1958) vont dans le meme sens que nosobservations. Le bourgeon de nageoire dorsale est capable de regulation acondition que les sources de mesoderme encore indifferencie ne soient pasdetruites. Le mesoderme de la nageoire pelvienne, comme celui de la nageoiredorsale est indispensable a revolution ulterieure de l'ebauche.

Ablation bi later ale

Jusqu'au stade IV au moins, chez les deux especes, le Tableau 4 montre quel'ablation bilaterale est suivie de regulation. On a vu que le bord ventral dusomite etait epargne. La somatopleure est completement supprimee localement,chez la majeure partie des animaux operes. L'apparition des nouvelles ebauchessuggere que lorsque la calotte indifferenciee du somite n'est pas lesee, elle estencore capable de proliferer et de participier a la formation d'un nouveaubourgeon malgre la destruction de la somatopleure. Apres sa restauration, laparticipation du feuillet somatopleural est probable et sera envisagee ulterieure-ment. Le fait que l'une des deux ebauches seulement se forme tient probable-ment a la dissymetrie de l'ablation ainsi que l'examen des animaux temoins del'operation permet de le penser.

A partir du stade V, si Ton admet que la quantite de mesoderme elimine estequivalente chez les deux especes, on remarque encore que les capacites de

416 J. GERAUDIE

regulation sont plus eleves chez S. gairdneri que chez, S. truttafario. L'examenhistologique des animaux temoins de l'operation ne permet pas d'affirmer quenous avons laisse en place davantage de mesoderme chez S. gairdneri ou lespourcentages de regulation sont plus eleves que chez S. truttafario.

Des donnees histoenzymologiques ont montre que la repartition de quelquesphosphohydrolases dans le bourgeon pelvien n'etait pas strictement identiquechez les deux especes. La couche profonde de l'epiderme et la pseudo-capeapicale en particulier de S. trutta fario est depourvue des activites phospho-hydrolytiques que Ton met en evidence au contraire chez S. gairdneri. Chezles deux especes, l'ablation de la pseudo-cape apicale entraine seulement unretard de croissance du bourgeon. De meme, apres l'ablation partielle dubourgeon, les processus de regulation ne different pas fondamentalement chezles deux especes. 11 n'apparait done pas de relation evidente entre les capacitesde regulation et l'existence d'un equipement enzymatique epidermique parti-culier.

Les resultats obtenus sur les bourgeons de nageoires de Sahno rappellent ceuxd'Amprino et Camosso (1955) sur les bourgeons de patte ou d'aile d'embryonde Poulet: la regulation se produit a partir du moignon que Ton obtient apresl'ablation de la crete epidermique et d'une partie plus ou moins considerabledu mesoderme sous-jacent, entre les stades 18 et 20 de la table chronologiquedu developpement de Hamburger & Hamilton (1951). 11 apparait alors queles troubles de la morphogenese qui suivent l'ablation du seul epaississementectodermique distal sont plus graves que ceux qui apparaissent apres la sup-pression d'une portion ecto-mesodermique. Chez la Truite, nous ne somraespas encore en mesure d'apprecier les differences.

CONCLUSION

Les ablations de portions variables d'ebauches de nageoires pelviennesmontrent les capacites de regulation de ce bourgeon. La presence du meso-derme est un facteur determinant dans la mise en place d'une nouvelle ebauche.L'epiderme et la pseudo-cape apicale ne semblent pas indispensables, au moinsdans un premier temps. Lorsqu'une nageoire se developpe apres n'importequel type d'operation, elle comporte toujours un endosquelette eventuellementmodifie ainsi qu'un squelette dermique. Nous avons note des pourcentagesplus eleves de regulation chez S. gairdneri que chez S. truttafario; des donneeshistoenzymologiques acquises anterieurement ont montre que le metabolismedes bourgeons de nageoires pelviennes n'etait pas strictement identique chezces deux especes. II ne parait cependant pas possible d'etablir actuellement unerelation directe entre ces deux observations.

Vebauche de nageoire pelvienne de Salmo 417

RESUME

Chez S. truttafario et S. gairdneri, les ablations microchirurgicales de bourgeon de nageoirepelvienne ont montre les remarquables capacites de regulation de cette ebauche. Aux stadesetudies Tablation unilaterale totale n'est pas suivie de regulation. Par contre, aux memesstades, l'ablation partielle est suivie de regulation. Les ablations bilaterales, realisables a desstades plus precoces que les ablations unilaterales et effectuees a un niveau legerementdifferent sont suivies de regulation. Ces resultats sont discutes; il semble que le mesodermesoit un facteur determinant dans la mise en place de la nouvelle ebauche. L'epiderme nesemble pas indispensable, du moins dans un premier temps.

Nous avons note des pourcentages de regulation plus eleves chez S. gairdneri que chezS. trutta fario. Ces resultats sont analyses en fonction de donnees histoenzymologiquesacquises par ailleurs.

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