Le noyau interphasique

TD 1 : NOYAU INTERPHASIQUE
BIOLOGIE CELLULAIRE
Le noyau interphasique
1) Définition
Le noyau est une structure délimitée par une enveloppe nucléaire et contient la chromatine et le
nucléole.
Présent
dans
la
majorité
des cellules eucaryotes,
et
contenant
l'essentiel
du
matériel génétique de la cellule (ADN), c'est l'organite qui a donné le nom aux eucaryotes (eu = vrai,
caryos = noyau).
2) Généralités:
Le noyau de la cellule est:
 Indispensable à la vie des cellules eucaryotes.
 Il est présent dans la cellule en interphase, mais il disparaît au moment de la division cellulaire.
 Organite volumineux ovoïde, qui représente 6 % du volume cellulaire.
 Limité par une enveloppe nucléaire au cours de l’interphase.
 Responsable de la synthèse des ARNm, des ARNt, et des ARN ribosomaux.
 Sa fonction est de contenir la majeure partie de l’ADN de la cellule, à l'origine des
informations qui vont gouverner les fonctions de la cellule.
a/- Caractéristiques du noyau
Le noyau est caractérisé par sa forme, sa taille, son nombre et sa position.
a-1 Nombre de noyau
Il existe généralement « un » noyau par cellule. Exceptionnellement, les hématies et certaines
kératinocytes (cellules de l’épiderme) n’en possèdent pas (anucléé). D’autres cellules en ont plusieurs
: cellules plurinucléés (ostéoclastes 30 à 50 noyaux), ou binucléés (hépatocytes, cellules cardiaques).
a-2 Taille
Elle est variable suivant les espèces (5 à 10 μm de diamètre).
a-3 Forme
Au microscope photonique, le noyau à l’interphase apparait souvent de forme sphérique et de
différentes tailles.
En fonction du type cellulaire, du stade de différentiation et de l’état fonctionnel de la cellule, le noyau
possède plusieurs formes :
 Arrondie: neurones,
 Ovoïde: cellules musculaires,
 Polylobé: cellules polynucléaires,
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 Allongée: cellule cylindrique de l’épithélium intestinal,
 Encochée (= clivée) : Cellules lymphoïdes.
a-4 Position
Il est en général positionné au centre dans les cellules animales et en position latérale chez la cellule
végétale.
 Centrale : au niveau des lymphocytes, fibroblastes. Cellule des glandes endocrines.
 Refoulé à la base de la cellule : Cellule muqueuses. Cellule glandulaires exocrines.
 Périphérique : Cellule musculaires, les adipocytes.
c-Structure générale du noyau interphasique
Le noyau est le compartiment délimité par l’enveloppe nucléaire. Cette enveloppe est interrompue au
niveau de pores nucléaires, par lesquels se font les échanges nucléocytoplasmiques. Le nucléoplasme
(volume limité par cette enveloppe) renferme la quasitotalité de l’information génétique des cellules
eucaryotes (l’ADN chromosomique), et constitue le site de production des différents ARN transcrits à
partir de cette information génétique. Le noyau comporte des régions spécialisées, appelées nucléoles,
impliquées dans la production des sous-unités ribosomales (Figure1).
c.1- l’enveloppe nucléaire :
Délimitant le noyau et contrôlant le transit des molécules; elle est faite de très fins sacs membraneux
projetant des expansions dans le cytoplasme. L’enveloppe nucléaire est formée d’une bicouche
lipidique qui délimite un espace dit périnucléaire de 30 nm. Ces couches sont :
a. La membrane externe :Est garnie, sur sa face hyaloplasmique de ribosomes, et est en continuité
avec le réticulum endoplasmique.
b. L’espace périnucléaire: situé entre les deux membranes, représente le lieu de
stockage des ions calcium.
c. La membrane interne:
 La membrane interne fait face au nucléoplasme, et est tapissée intérieurement par la
lamina.
 Ressemble à la membrane externe du point de vue structure mais ces activités
enzymatiques sont moins riches.
 Contient des protéines transmembranaires jouant un rôle de site de
fixation pour les lamines et les protéines de la chromatine (Histones).
 Possède des canaux calciques transmembranaires, qui libèrent des ions
calcium contenus dans l’espace périnucléaire. Ex: Ca++ATPase.
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**L’enveloppe nucléaire apparaît en interphase et disparaît en mitose par dissociation de la lamina.
c-1-1 /Composition chimique de l’enveloppe nucléaire :
Les membranes nucléaires sont composées de :
 30% de lipides dont 10 % de cholestérol (lipide neutre) et 90% de phospholipides;
 70% de protéines.
c-1-2 Rôle de la membrane nucléaire : Elle
 Sépare la chromatine du hyaloplasme durant l’interphase.
 Joue le rôle de barrière contrôlant le passage de l’eau, des ions et des macromolécules.
 Est impliquée dans les échanges nucléo cytoplasmiques.
 Participe à la synthèse des protéines, de par sa membrane externe qui est garnie de
ribosomes.
 Assure le transport actif du Ca++, ainsi que son stockage dans l’espace périnucléaire.
c.2-Les pores nucléaires : sont
 Des structures complexes, constituées par des zones d’interruption de l’enveloppe
nucléaire.
 Formés par un assemblage protéines appelées nucléoporines.
 D’un poids moléculaire de l’ordre de 125 millions de Daltons, intervenant dans les
échanges entre le noyau et le cytoplasme.
 Le nombre de pores est d’environ 3000 à 4000 par noyau (5 à 15% de la surface de
l’enveloppe).
c.2.1-Structure tridimensionnelle: (Figure2)
 Il est Constitué de deux grands anneaux de 120 nm de diamètre et 200 nm de hauteur (anneau
cytosolique et anneau nucléoplasmique).
 Ces anneaux délimitent un orifice central « Transporteur central » de 30 nm de diamètre.
 Chaque anneau est un assemblage de 8 bras radiaires qui font saillie (avance vers) dans
l’orifice central, délimitant ainsi 8 canaux latéraux.
 Un troisième petit anneau est situé à l’intérieur du nucléoplasme « petit anneau
nucléoplasmique ». Cet anneau est relié à l’anneau nucléoplasmique par des filaments radiaires
qui vont former une cage « panier ou cage nucléaire ».
 Présence de filaments cytosoliques (nature protéique) perpendiculaire à l’anneau cytosolique ,
de nombre de 8 filaments.
 Réseau sous-membranaire (glycoprotéine) structure (organisation) grillagée.
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c.2.2-Rôle du pore nucléaire
Les pores contrôlent les échanges nucléo cytoplasmiques (Figure 3), dans les 2 sens, aussi bien dans le
sens cytoplasme-noyau que dans le sens noyau-cytoplasmique :
 Les petites molécules (nucléotides, protéines...) de poids moléculaire < 4OKda et les
ions traversent le pore sans intervention extérieur par diffusion passive: ces échanges
utilisent les canaux latéraux du pore.
 Le transport des grosses molécules se produit à travers le transporteur central et
s'assoient à des protéines spécialisées de transport, dont le transport nécessite de
l’énergie.
c-3- Lamina nucléaire :
 Est un réseau protéique dense, étroitement lié à la face interne de l’enveloppe.
 Elle se dissocie au début de la mitose et se réorganise enfin de division cellulaire.
 Constituée par des filaments intermédiaires de lamine qui forment une structure grillagée.
c-3-1- Rôle de lamina nucléaire :
 Réorganisation de la chromatine.
 Fixe la chromatine à la périphérie du noyau.
 Stabilise L’enveloppe nucléaire et les pores nucléaires (support structurale rigide à
l’enveloppe nucléaire).
c-4- Nucléoplasme :
Il se présente sous forme d'une masse gélatineuse analogue au cytoplasme ; apparaissant translucide ou
clair et peu colorable. Riche en cations Na+, Ca++ et Mg++, mais aussi de protéines, d’enzymes, de
nucléoles, de la chromatine et le nucléo-cytosquelette.
c-4-1-Rôle du nucléoplasme
Le nucléoplasme contient principalement des protéines fibreuses qui pourraient jouer un rôle dans le
transport de l'ARN vers la surface de la membrane nucléaire. Des enzymes présentes dans le
nucléoplasme permettraient le déroulement de la chaîne d'ADN lors de la transcription en brisant les
liens des protéines histones H1.
c.5- Nucléole :
Chaque cellule contient un ou deux, parfois plusieurs nucléoles. Ils ne sont pas entourés par une
membrane. Les nucléoles sont des éléments très denses et aisément visibles en microscopie optique ou
électronique.
Le nucléole disparaît lors de la mitose (division cellulaire) et se reforme à la fin de la télophase A.
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Le rôle du nucléole :
 La biogénèse des sous unités ribosomiques.
 La régulation du cycle cellulaire: le nucléole collabore avec des protéines régulatrices au
contrôle du cycle cellulaire.
c.6- Chromatine
C’est le support de l’information génétique, elle est constituée d’ADN (35%) et de protéines
(histones 35% et protéines non histones 10 à 25%). La chromatine est la forme sous laquelle se
présente l'ADN dans le noyau pendant l'interphase qui permet l'expression des gènes.
On la trouve sous deux formes : l’euchromatine et l’hétérochromatine (Figure 1).
Au MET la chromatine se présente sous 2 aspects :
 Condensée ; dense aux électrons : l’hétérochromatine située essentiellement en
périphérie du noyau et un peu autour du nucléole.
 Décondensée ; claire : l’euchromatine ; diffusée ou dispersée dans le reste du noyau.
-Lorsque la cellule entre en mitose l’organisation du noyau change considérablement. Les fils de
chromatine s’enroulent et se condensent considérablement pour former ces courts bâtonnets appelés
chromosomes.
c-7 Les chromosomes : (Figure 4)
Les chromosomes sont des molécules individuelles d'ADN associées à des protéines. Ils contiennent
les gènes (constitués d'ADN, l'unité d'information héréditaire). Les chromosomes portent toute
l'information génétique sous forme de gènes.
c.8- l’ADN : (Figure 4)
Nos gènes sont faits d’acides désoxyribonucléiques (ADN) qui contiennent toute l’information
nécessaire à l’élaboration d’une cellule, de plus lorsqu’une cellule se divise, l’ADN est capable de
transmettre cette information.
L’acide désoxyribonucléique est un polymère extrêmement long fait d’unités dénommées
désoxyribonucléotides ou simplement nucléotides.
Quatre bases sont présentes dans l’ADN ce sont deux purines : Adénine et Guanine et deux
pyrimidines : Cytosine et Thymine. Quatre nucléotides différents s’unissent pour former l’ADN.
L’ADN est une double hélice, les deux squelettes ose phosphate se disposent à l’extérieur de la
molécule de l’ADN tandis que les purines et les pyrimidines se situent à l’intérieur de la molécule.
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Pore nucléaire
Figure 1 : Ultrastructure du noyau interphasique.
Figure 2 : Aspect tridimensionnel du pore nucléaire
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Figure 4 : Brin d’ADN
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