I-Généralités sur le Noyau

• Schéma et présentation

Le noyau est un compartiment cellulaire qui est aussi caractéristique qu’indispensable à la vie des eucaryotes. Il est délimité par une enveloppe du Réticulum Endoplasmique Rugueux (RER): on parle d’enveloppe nucléaire. Cette dernière porte des ribosomes sur sa face externe (côté cytoplasme). De plus elle est perforée par de nombreux pores nucléaires (NPC pour les anglo-saxons) qui permettent les échanges entre le noyau et le cytoplasme, exemple : exportation de l’ARN messager qui sort du noyau se dirigeant vers le cytoplasme pour induire la synthèse de protéine.

• Description des constituants

Que retrouve-t-on dans le noyau de la cellule ?

Les éléments du nucléosquelette :
-la lamina nucléaire: Elle est plaquées sur la membrane interne du noyau et lui impose une structure spécifique.
-des protéines structurales de l’ADN telles que les histones

Les éléments du nucléoplasme :
-1 nucléole (maximum 2): Ce sont de véritables usines qui fabriquent les ribosomes du cytoplasme.
-des chromosomes spiralés : hétérochromatine qui correspond aux chromosomes non transcrits.
-chromosomes peu condensés : eurochromatine située au centre qui correspond aux gènes qui sont transcrits.
-Des spliceosomes ou corps pelotonnés : Ils ont un grand rôle au niveau de la maturation de l’ARNmessager


Les noyaux ressemblent-ils tous à de simples « ballons de foot » ?

La réponse est non. Les noyaux ont une morphologie de taille variable. Cependant, ils ont pour la plus part un diamètre moyen de 10 micromètres.

Le noyau peut être :
-sphérique les neurones
-prismatique
-discoïde les cellules des muqueuses
-multilobé ou plurilobé les globules blancs
-bourgeonnant les mégacaryocytes

La morphologie peut donc varier selon la cellule.

• Origine et rôle de l’enveloppe nucléaire

L’enveloppe nucléaire (EN) est une région spécifique du Réticulum Endoplasmique (RE) qui est caractéristique des cellules eucaryotes. Le noyau est limité par l’enveloppe nucléaire. Elle possède deux membranes, une membrane externe en contact avec le cytoplasme qui est recouverte de ribosomes. La deuxième membrane est interne, elle est en relation avec la lamina du nucléoplasme. Les deux membranes sont séparées par un espace dit périnucléaire.

Cette enveloppe est interrompue par une multitude de pores qui correspondent à des zones de communications entre le nucléoplasme et le cytoplasme. Dans ces pores se trouvent les Complexes de Pore Nucléaire.

L’enveloppe nucléaire permet l’isolement de l’ADN durant les périodes interphasiques, elle permet également la réplication ainsi que la transcription de la molécule d’ADN en l’isolant des différents éléments du cytoplasme qui pourraient la détériorer.
En effet, grâce à l’enveloppe nucléaire, l’ADN est protégé des forces des frictions, des réactions chimiques et des chocs issus du cytoplasme à cause de toutes les enzymes qui s’y promènent. Elle a aussi pour rôle de contrôler les échanges dans les deux sens entre le noyau et le cytoplasme.

De plus, l’EN sépare dans le temps et dans l’espace la transcription de la traduction. Chez les procaryotes (bactéries), les deux processus ont lieux en même temps alors que chez nous le eucaryotes, grâce à l’EN, l’ARN formé à le temps de subir l’épissage avant d’être traduit dans le cytoplasme.

• La lamina nucléaire

La membrane interne contient des molécules protéiques intramembranaires qui sont des sites de fixation pour les molécules de lamine. C’est le cas de la p58 qui permet la fixation de la lamine B.

La lamina nucléaire fait parti du cytosquelette du noyau. Il s’agit d’un réseau de filaments intermédiaires de types IV. Elle s’organise en trame carrée qui est fixée sous la membrane interne permettant ainsi la stabilisation de la forme du noyau.

La lamina est responsable de la dissociation de l’enveloppe nucléaire en fin de prophase, elle participe également à la reconstitution de l’EN à la télophase.

Structure de la lamina

Glossaire

• Noyau : Le noyau de la cellule est une petite poche souple qui contient le matériel génétique porteur de l'hérédité : l'ADN . Il est entouré d'une double membrane qui assure les échanges entre le noyau et le cytoplasme . Il est le centre de contrôle de la cellule : il contient toutes les informations nécessaires à son fonctionnement. Certaines cellules, comme les bactéries , n'ont pas de noyau.

• Cytoplasme : Dans la cellule , le cytoplasme rassemble tout le matériel vivant entourant le noyau . Il renferme notamment un certain nombre de structures qui ont chacune une fonction propre : les organites. C'est dans le cytoplasme que se déroule l'essentiel des réactions chimiques nécessaires au fonctionnement de la cellule, comme, par exemple, la synthèse des protéines .

• Lamina nucléaire : Maillage fibrillaire bordant l’enveloppe nucléaire du côté nucléoplasmique. Elle forme un réseau à maille carrée et dynamique (il se désassemble en début de mitose pour se reformer en fin de mitose, grâce à un mécanisme de phosphorylation et déphosphorylation). Ce réseau est composé de polypeptides appelés lamines (de 3 types différents : Lamine A, Lamine B et Lamine C. Lamine A et Lamine C sont quasi-identiques).

• Spliceosome : Particule d’épissage.

• Epissage : L'épissage est un processus qui se produit dans le noyau de la cellule et qui consiste en l'excision des introns et en la ligature des exons. L 'ARNm mature, constitué des seuls exons, est alors exporté vers le cytoplasme pour être traduit en protéine.

• Intron : Fragment d'un gène situé entre deux exons. Les introns sont présents dans l'ARNm immature et absents dans l'ARNm mature. Fragment "non codant" du gène.

• Exon : Fragment de gène dont la séquence d'ADN, après transcription se retrouve dans les ARNm maturés. Cette partie du gène est le plus souvent codante.

• Pore nucléaire : Les pores nucléaires sont de grands complexes protéiques (poids moléculaire estimé à 125 000 kDa) traversant l'enveloppe nucléaire qui est une double membrane entourant le noyau des cellules eucaryotes. Les pores nucléaires permettent les échanges entre le noyau et le cytoplasme. Il existe environ 50 protéines de types différents appelées nucléoporines qui entrent dans la composition du pore. Il y a environ 3000 à 5000 pores par noyau.

• Transcription : La transcription est un processus biologique ubiquitaire qui consiste, au niveau de la cellule, en la copie des régions dites codantes de l'ADN en molécules d'ARN. En effet, si la molécule d'ADN est le support universel de l'information génétique, ce sont les molécules d'ARN qui sont reconnues par la machinerie de traduction en séquences protéiques.

• Méiose : Divisions successives du noyau d'une cellule avec seulement un cycle de réplication de l'ADN, aboutissant à la réduction de moitié du nombre de chromosomes. La méiose permet le passage du stade diploïde au stade haploïde lors de la formation des cellules germinales (gamètes). C'est l'un des processus fondamentaux de la reproduction sexuée.
  Histones : Protéines basiques s'associant à l'ADN pour former la structure de base de la chromatine. Les histones jouent un rôle important dans l'empaquetage et le repliement de l'ADN.

• Histones : Protéines basiques s'associant à l'ADN pour former la structure de base de la chromatine. Les histones jouent un rôle important dans l'empaquetage et le repliement de l'ADN.