De quoi est composé le noyau cellulaire?

De quoi est compose le noyau cellulaire

Le noyau cellulaire est l’organite le plus visible dans une cellule eucaryote, ainsi que la caractéristique la plus importante et la plus distinctive des cellules eucaryotes. Le noyau contient la majorité du matériel génétique (ADN), seule une petite quantité se trouvant dans les mitochondries. La majorité des cellules humaines contiennent un seul noyau, tandis que certains types de cellules ont plusieurs noyaux (par exemple, les ostéoclastes) ou pas de noyau du tout (érythrocytes).

Parce que la compréhension de la structure du noyau est essentielle pour comprendre la citologie et l’histologie, cet article couvrira la structure et la fonction du noyau cellulaire dans un format facile à lire.

Forme et apparence

Chez de nombreuses créatures multicellulaires, le noyau est le plus grand organite, mesurant 5 à 10 m de diamètre. Les plus petits noyaux se trouvent dans les cellules de levure et mesurent environ 1 m de diamètre.

Le noyau est généralement de forme ronde ou oblongue. Les cellules ont généralement un seul noyau, bien qu’il existe des cellules multinucléées. La multinucléation dans les cellules peut se produire à la suite d’une caryokinèse (lorsqu’une cellule se divise de manière nucléaire) ou lorsque les cellules s’unissent pour former un syncytium, comme dans les cellules musculaires adultes.

Fonctions

Le noyau remplit des fonctions essentielles. Il dirige les fonctions cellulaires telles que la synthèse des protéines et la division cellulaire puisqu’il contient le matériel génétique. Le noyau est composé de divers éléments anatomiques, dont l’enveloppe nucléaire, la lamelle nucléaire, le nucléole, les chromosomes et le nucléoplasme.

Tous ces composants travaillent ensemble pour permettre au noyau d’accomplir toutes ses fonctions. Ces fonctions sont les suivantes

  • contrôle de l’information génétique d’une cellule et donc des caractères héréditaires d’un organisme
  • régulation de la synthèse des protéines et des enzymes
  • régulation de la division et de la croissance cellulaire
  • Stockage de l’ADN, de l’ARN et des ribosomes
  • modulation transcriptionnelle de l’ARNm en protéine
  • production des ribosomes

Lors de la coloration histologique d’une cellule, le noyau apparaît généralement comme un gros organite sombre situé au centre de la cellule ou à proximité.

Structure du noyau

Enveloppe atomique

L’enveloppe nucléaire, comme son nom l’indique, entoure le noyau et le sépare du cytoplasme de la cellule. Elle est constituée de deux membranes. Chaque membrane est une bicouche de phospholipides avec des protéines, et les deux membranes sont séparées de 20 à 40 nm. Les deux membranes de l’enveloppe nucléaire sont communément appelées membranes nucléaires interne et externe. Comme la membrane externe est en continuité avec le réticulum endoplasmique de la cellule, l’espace entre les membranes nucléaires interne et externe est relié à la lumière du réticulum endoplasmique. Les ribosomes sont reliés à la membrane nucléaire externe, tout comme le réticulum endoplasmique. La membrane interne de l’enveloppe nucléaire, en revanche, est reliée aux protéines qui sont propres au noyau et que l’on ne trouve donc nulle part ailleurs.

L’enveloppe nucléaire est perforée de petits pores d’environ 100 nm de diamètre. Les membranes interne et externe de l’enveloppe sont continues autour des pores. Le complexe du pore nucléaire est une structure composée de 50 à 100 protéines distinctes qui tapissent chaque pore. Ces complexes de pores contrôlent l’entrée et la sortie des macromolécules, des ARN et des protéines du noyau. Le transport nucléaire fait référence au mouvement des molécules. Les petites molécules peuvent traverser les pores passivement, tandis que les plus grosses molécules, comme les ARN et de nombreuses protéines, sont trop massives et doivent se déplacer activement. Elles sont reconnues sélectivement et délivrées dans une direction tout au long de ce processus actif. Le déplacement des ARN et des protéines via le complexe du pore nucléaire est particulièrement essentiel car ils influencent l’expression des gènes.

La lamelle nucléaire

La membrane nucléaire interne est bordée à l’intérieur par un réseau de filaments protéiques appelé lamina nucléaire. Les lamines, qui sont des protéines de filaments intermédiaires, sont les protéines qui composent la lamelle nucléaire. Elles soutiennent l’enveloppe nucléaire, en veillant à ce que la forme et la structure générales du noyau soient préservées.

En plus des lamines, il existe un groupe de protéines membranaires connues sous le nom de protéines apparentées à la lamelle qui aident à assurer la liaison entre la lamelle et la membrane nucléaire interne. On pense que la lamelle nucléaire, ainsi que la matrice nucléaire constituée de fibres protéiques, contribuent à l’organisation du matériel génétique, lui permettant de travailler plus efficacement.

Chromosomes

L’ADN d’une cellule est contenu dans le noyau. Il est divisé en chromosomes, dont chacun contient une longue molécule d’ADN liée à plusieurs protéines. L’ADN s’enroule autour de complexes protéiques appelés nucléosomes, qui sont constitués de protéines appelées histones, ce qui permet au chromosome de s’insérer plus facilement dans le noyau.

La chromatine est la masse d’ADN et de protéines que l’on trouve à l’intérieur d’un chromosome. Même lorsqu’une cellule est étiquetée, il est impossible de voir les chromosomes qu’elle contient lorsqu’elle ne se divise pas. Cependant, lorsque l’ADN se prépare et commence à se diviser, les chromosomes deviennent plus visibles. Au cours de la métaphase de la mitose, les chromosomes deviennent visibles car ils s’alignent les uns sur les autres en vue de la division. Les chromosomes sont répliqués, ce qui donne naissance à des chromosomes frères appelés chromatides. Les noyaux des cellules humaines comptent 46 chromosomes, tandis que ceux des gamètes en comptent 23. L’ensemble du noyau n’est pas rempli de matériel chromatinien ; il existe plutôt des zones sans chromatine appelées domaines interchromosomiques qui contiennent des poly ARN.

Nucléolus

Lorsqu’un noyau ne se divise pas, une structure appelée nucléole émerge. Il s’agit, en fait, de la structure la plus visible du noyau. Il n’y a généralement qu’un seul nucléole, bien que certains noyaux en possèdent plusieurs. Il s’agit d’un amas de granules et de fibres liés à la chromatine.

Le nucléole est important car c’est là que l’ARN ribosomal (ARNr) est produit. Les ribosomes sont formés lorsque les molécules d’ARNr se mélangent aux protéines à l’intérieur du nucléole. Le nucléole est impliqué dans la transcription de l’ARNr, le traitement du pré-ARNr et l’assemblage des sous-unités du ribosome. Le nucléole n’est pas entouré d’une membrane, mais il présente une densité distincte qui le distingue du nucléoplasme environnant et permet de le voir au microscope. On suppose que le nucléole joue d’autres rôles que la biogénèse des ribosomes, car il contient un certain nombre de protéines sans rapport avec la production d’ARNr et de ribosomes. On pense qu’il est impliqué dans des processus tels que la réparation de l’ADN, la régulation du cycle cellulaire et l’édition de l’ARN.

Nucléoplasme

Le nucléoplasme est semi-liquide et similaire au cytoplasme dans la mesure où il remplit l’espace vacant du noyau. Il s’agit d’un type de protoplasme qui entoure les chromosomes et les nucléoles à l’intérieur du noyau. Il contient également une variété de protéines et d’enzymes.

Les corps nucléaires, qui comprennent des structures telles que les corps de Cajal, les corps de Gemini et les corps de Polycomb, peuvent être trouvés dans le nucléoplasme. Les corps de Cajal ont un diamètre de 0,3 à 1,0 m et peuvent être trouvés dans les cellules en prolifération telles que les cellules embryonnaires et malignes, ainsi que dans les cellules ayant un taux métabolique élevé comme les neurones. Les corps de Cajal, également appelés corps enroulés, sont fixés aux nucléoles par des protéines spécialisées appelées protéines coilines. La concentration de ces protéines dans les corps de Cajal augmente l’efficacité des processus nucléaires tels que la modification et l’assemblage des UsnRNP, ce qui peut conduire à la formation de spliceosomes.

Les corps de Gemini, souvent appelés « Gems », peuvent être observés à proximité des corps de Cajal. La protéine Gemin 2 et le produit du gène des neurones moteurs (SMN) sont deux protéines impliquées dans la construction et la maturation des snRNP.

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