Noyau
Le noyau est le lieu de :
- stockage de l'information génétique.
- l'expression des gènes càd de la transcription de l'ADN en ARN.
Le noyau est protégé par une double membrane phospholipidique.
Note
Le noyau n'est pas présent durant toute la vie de la cellule. Il disparaît au début de la métaphase lors de la division cellulaire.
Les molécules peuvent rentrer et sortir du noyau soit par :
- Diffusion simple comme pour les petites molécules et les ions.
- Pore nucléique (entre 3000 à 4000) notamment les molécules de masse supérieure à 50 000 Da.
Contenu du noyau
Le noyau contient l'ADN et un mélange de protéines appelés chromatine.
Chromatine association entre l'ADN et les protéines.
On trouve deux types de chromatines :
- 10% d'hétérochromatine en périphérie.
- 90% d'euchromatine au centre.
Hétérochromatine
L'hétérochromatine est la forme de l'ADN condensé. Comme la cellule n'utilise pas simultanément tous leurs gènes. Elle compact ceux qu'elles n'utilisent pas pour qu'ils prennent moins de volume.
Note
Plus une cellule est spécialisée, plus elle aura d'hétérochromatine.
On distingue deux types d'hétérochromatines :
constitutive, dont les gènes ne sont jamais utilisés, télomère (extrémités des chromosomes). Rôle de structure. facultative, gène non utilisé pour le moment mais qui pourront devenir de l'euchromatine.
Note
Le taux d'ADN empaqueté dans la cellule atteint son paroxysme lors de la division cellulaire durant la métaphase.
L'empaquetage est réalisé par des protéines appelées histones qui enroulent ou déroulent l'ADN suivant le besoin de la cellule.
La condensation de l'ADN
Il y a deux protéines responsables de la condensation de l'ADN :
- histones (en interphase).
- condensine (en mitose et méiose).
Les histones
Histone protéines qui protègent et permettent la compaction des chromosomes via des modifications chimiques réversibles. Les histones sont composées essentiellement d'arginines et de lysines, des acides aminés chargés positivement à pH physiologique (7,4) qui auront une affinité avec les charges négatives de l'ADN.
Note
Il y a la même masse d'ADN que d'histones.
décompactage, l'acétylation des résidus de lysines neutralise les charges positives des histones et induit une relâchement de la chromatine. compactage. Les protéines Sir organisent l'ADN sous la forme hétérochromatine., Les charges positives des histones représentent un site de reconnaissance pour les protéines Sir.
Les histones H1 sont responsables de la formation de la fibre de 30 nm.
Le nucléosome est un complexe comportant un segment d'ADN de 146 ou 147 paires de nucléotides, enroulé autour d'un cœur d'un octamère d'histones qui donnent l'apparence d'un « collier de perles » à l'ADN.
Leurs extrémités allongées (N-terminale) sont particulièrement riches en résidus de lysines et d'arginines.
Les condensines
Condensine complexe de protéines impliquées dans la condensation des chromosomes avant la mitose.
La condensation est provoquée par phosphorisation.
Nucléole
Le nucléole est une zone d'euchromatine dont la taille dépend de l'activité métabolique de la cellule. Elle peut atteindre jusqu'à 23% du volume du noyau. C'est le lieu de la synthèse des ribosomes.
Il est formé de partie de 10 chromosomes qui contiennent l'information nécessaire à la production de l'ARN R.
L'enveloppe nucléaire
Le noyau est protégé par une enveloppe nucléaire composée de trois couches :
- lamina (membrane interne).
- Lumen du RE (l'espace intermembranaire) qui se trouve entre deux bicouches lipidiques.
- Couche lipidique (membrane externe) souvent parsemée de ribosomes.
Lamina
Le lamina permet à l'hétérochromatine d'adhérer à la paroi. Il est constitué de lamines, une protéine structurelle produite dans le cytosol. À l'exception d'elle, toutes les protéines qui composent le cytosquelette se trouvent dans le cytosol.
La phosphorisation désagrège les lamines par dépolymérisation ce qui entraine la désintégration de l'enveloppe nucléaire. Cet évènement a lieu lors de la méiose.
Les rôles du noyau
Les deux réactions chimiques qui se produisent dans le noyau sont :
- La réplication de l'ADN
- La transcription de l'ADN en ARN dont fait partie la synthèse des ribosomes
Transcription de l'ADN en Acide ribonucléique (ARN)
On distingue quatre types d'ARN :
- Messager (1%) qui quitte le noyau pour la synthèse de protéines dans le cytosol
- de Transfert
- Ribosomale
- régulatrice
ARN Messager
L'ARN M transcrit n'est pas directement utilisable par la cellule. Il a besoin de subir préalablement un processus de maturation qui comprend notamment une étape d'épissage où les introns (parties non utiles) sont retirés par excisions et les exons sont conservés et liés entre eux. On distingue l'ARN M primaire (ou précoce) et l'ARN secondaire (ou mature).
Synthèse des ribosomes
Les ribosomes sont un complexe nucléoprotéique constitué de :
- ARN R.
- Acides aminées.
Ils sont synthétisés sous la forme de deux sous-unités qui ne se réuniront que lorsqu'elles auront quitté le noyau et qu'elles seront dans le cytosol :
| 60S | 40s |
|---|---|
50 protéines 3 sous unité |
35 protéines |
Note
Les ribosomes sont plus nombreux dans les cellules qui sécrètent activement des protéines (comme des lymphocytes).
Les pores nucléaires
Les pores nucléaires sont la zone d'échanges entre le noyau et le cytosol. Ils permettent :
| L’entré | La sortie |
|---|---|
|
|
Structure du pore
Le pore nucléaire est délimité par deux anneaux de même diamètre :
- Anneau cytosolique.
- Anneau nucléoplasmique.
Chaque anneau est relié par 8 bras radiaires au transporteur central.
L'anneau nucléoplasmique est relié à un autre anneau plus petit par huit filaments formant une « cage ».
Récepteur d'importation nucléaire
Le récepteur d'importation nucléaire se lit aux grosses molécules et aux protéines nucléaires grâce à une séquence signal de localisation nucléaire. Il les dirige ensuite vers un pore nucléaire.
Signal de localisation nucléaire NLS séquence de 4 à 8 AA basiques chargée à pH physiologique qui permet aux grosses molécules d'être reconnue par le récepteur d'importation nucléaire pour être importé dans le noyau.
Le SRP complexe est constitué de (huit) protéines et d'un ARN formée dans le nucléole. Les protéines formant la SRP possèdent une séquence de localisation nucléaire (NLS).
C'est le récepteur qui se lie aux fibrilles puis au transporteur central pour faire rentrer son chargement dans le noyau. L'importation nécessite de l'énergie sous forme de GDP.
Une fois la traversé effectuée il se détache et rejoint le cytosol.
Le récepteur d'importation nucléaire dirige la protéine vers le pore nucléaire où il se lie aux fibrilles puis au transporteur central.
Note
Le pore nucléique peut se dilater jusqu'à 26 nm.
Exportation de l'ARN
Les ARN sont associés à une protéine d'exportation qui contient une séquence signal d'exportation nucléaire (NES). La séquence NES est hydrophobe.
Les ribosomes
Les ribosomes produisent les protéines en associant à l'ARN Messager dans le cytosol soit :
- Directement (libre) associé au REG.
- En 'collier de perle' appelé polyribosomes.
Un collier de perle est un brin d'ARN M avec plusieurs ribosomes accrochés dessus.