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Chapitre VII
Noyau interphasique & cycle cellulaire
Par Dr A.
DEKAR
CBM - Dergana
PLAN
GENERALITES
I- L’ENVELOPPE
NUCLEAIRE
I-1- Ultrastructure
I-2- Composition chimique
I-3- Rôles
I-4- Biogenèse
II- LA CHROMATINE
II-1- Techniques d’etude
II-2- Rôles
II-3- Biogenèse
III- LE NUCLEOLE
III-1- ultrastucture
IIII-2- Rôles
III-3- biogenèse
PLAN
GENERALITES
I- L’ENVELOPPE
NUCLEAIRE
I-1- Ultrastructure
I-2- Composition chimique
I-3- Rôles
I-4- Biogenèse
II- LA CHROMATINE
II-1- Techniques d’etude
II-2- Rôles
II-3- Biogenèse
III- LE NUCLEOLE
III-1- ultrastucture
IIII-2- Rôles
III-3- biogenèse
matériel génétique
(ADN)
Interphase
Mitose
Noyau
Chromosomes
Interphase
Noyau= Compartiment intracellulaire renfermant
le matériel génétique (ADN)
Noyau = Caractéristique des organismes Eucaryotes
Observation en M.Ph = masse fortement colorable
Dans une cellule en division ,
Lle génome prend la forme de Chromosomes
Présence / absence de noyau :
les cellules nucléées & anucléées
Cellules bi et plurinucléées
Hépatocytes
Cell. Musculaire striée
La forme du noyau suit celle
de la cellule qui le porte
Forme et position du noyau / cellule
Arrondi / central
Cell. Cardiaque
Allongé / périphérique
Sphérique / basal
Adipocyte
Acinus
pancréatique
Est fonction du type et de l’état d’activité cellulaire
Le rapport nucléo – cytoplasmique :
un critère d’identification de cellules tumorales
V n / V cy
V cy = V cell - Vn
Élevé à l’état
embryonnaire
Tumorisation
Vn / V cell-Vn
Faible à l’état
différenciée
(adulte )
Un RNP élevé dans un tissu adulte est un
indice de transformation tumorale des cellules
Le RNP est spécifique à chaque tissu
Cellules normales
Cellules tumorales
RNP élevé
Modifications de la forme, de la taille et du nombre
de noyaux = signe de transformation tumorale
Anisocaryose (noyaux de formes et de tailles ≠)
Augmentation du rapport nucléocytoplasmique
Composantes ultrastructurales du noyau
Enveloppe nucléaire
Chromatine
Nucléole
contenus dans
le Nucléoplasme *
Chromatine
Nucléole
Pores
nucléaires
Enveloppe
nucléaire
Nucléoplasme *: milieu intranucléaire
Eau
+
ions
protéines du
nucléosquelette
Lamines
A,B,C
Réseau périnucléaire pour la
fixation de la chromatine à l’EN
Réseau NuMa
Soutien structural et
fonctionnel de l’ADN
NOYAU INTERPHASIQUE
GENERALITES
I- L’ENVELOPPE NUCLEAIRE
I-1- Ultrastructure
I-2- Composition chimique
I-3- Rôles
I-4- Biogenèse
Enveloppe nucléaire, une citerne spécialisée du RE
L’ enveloppe nucléaire: une citerne spécialisée
du RE . Sa double membrane discontinue porte
les complexes du pore
Techniques de mise en évidence
Coupes minces
MET
Répliques
MEB
Composants de l’enveloppe nucléaire
Membrane
externe
Espace
périnucléaire
Tristratifiée
 Porte des ribosomes
 En continuité avec le RE
± large/ f( activité)
Lieu de Stockage des
Produits ∑ sés
Membrane
interne
Tristratifiée
Pore
Tapissée de
nucléaire
Lamines A,B,C
(Lamina)
Complexe
du pore
Visualisation du pore en MET
PLAN
GENERALITES
I- L’ENVELOPPE NUCLEAIRE
I-1- Ultrastructure
I-2- Composition chimique
I-3- Rôles
I-4- Biogenèse
Architecture moléculaire
du complexe du pore
Répliques passant par
les complexes du pore :
8 bras radiaires / canaux
Latéraux
+ un canal centrale
Aspect tridimentionnel du pore nucléaire au sein de l’enveloppe
(voir schéma 2 P )
Composition moléculaire des membranes
Membrane
externe
Translocon
R-SRP
Pepase – signal
ATPase –Ca++
 N-glycosyl –transferases
 BIP
PDI
Glucose 6phosphatase
Membrane
interne
R-Lamines
R-histones
Canal -Ca++
- IP3 dépendant
Vue en perspective du complexe du pore: des
nucléoporines organisés en 3 anneaux ( voir tirage)
Vue de face à partir du cytosol
Vue en coupe du complexe du pore et les
composants moléculaires de l’enveloppe
Les nucléoporines principaux composants
moléculaires du complexe du pore
Fonctions de l’enveloppe
Complexe du pore
Échanges
Nucléo-cytoplasmiques
Double membrane
Mêmes fonctions
que le RE
Échanges
Nucléo-cytoplasmiques
Passifs
Les 8 Canaux latéraux
Actifs
Le canal central
Importations exportations
= sorties
= entrées
Exercice: orientrer la structure et
nommer les composants de l’enveloppe nucléaire
Le transport à travers le canal central se fait en 4 étapes
Molécules importées
Protéines
Structurales
Lamines, Histones ,
Nucléoporines , NES
Protéines ribosomiques
(Small & Large)
Enzymatiques
Polymérases I, III…
Enz. Régulation du génome
Enz. Clivage : endonucléases
Mécanisme de l’importations à travers le canal central
Protéine
avec NLS
masqué
Protéine
avec NLS
masqué
NLS
Complexe
NLS-BP
Molécules exportées
ARNs
AR N m
ARN t
RiboNucléoProtéines
Sous unités
ribosomales
HSP
SRP
Mode d’exportations à travers le canal central
Biogenèse de l’enveloppe : un
phénomène lié au cycle cellulaire
Processus de biogenèse de l’enveloppe nucléaire
PLAN
GENERALITES
I- L’ENVELOPPE
NUCLEAIRE
I-1- Ultrastructure
I-2- Composition chimique
I-3- Rôles
I-4- Biogenèse
II- LA CHROMATINE
II-1- Techniques d’etude
II-2- Rôles
II-3- Biogenèse
III- LE NUCLEOLE
III-1- ultrastucture
IIII-2- Rôles
III-3- biogenèse
Au MET la chromatine se présente sous
deux aspects : clair et dense
Coupes minces + coloration positive
Chromatine dense
Chromatine claire
Hétérochromatine
Euchromatine
Abondante / cellules peu actives
Leucocytes
Macrophages
Fibrocytes
Cell.endothéliale
Abondante / cellules très actives
Cell nerveuses
Cell. Glandulaires
Hétérohromatine
Hétérohromatine Hétérohromatine
Nucléoassociée
Périphérique
Hétérochromatine
Constitutive
Jamais transcrite
Hétérohromatine
dispersée
Hétérochromatine
Facultative
Transcription selon les
besoins de la cellule
Noyaux riches en hétérochromatine
Macrophages
Cell.endothéliale
Euchromatine
Localisée dans le reste du nucléoplasme
 finement granuleuse
toujours transcrite
Noyaux riches en Eurochromatine
Cell. Glandulaires
Cell. nerveuses
Aspect ultrastructural du noyau (voir tirage)
Coupes minces + autoradiographie
Met en évidence l’activité de la chromatine
Uridine * ( précurseur ARN)
Incorporation précoce dans l’Euchromatine
Incorporation tardive dans l’hétérochr.
Facultative
 thymidine*(précurseur ADN)
Incorporation précoce dans
l’euchromatine
Incorporation tardive dans
hétérochroimatine
Euchromatine +
Hétéroch. Facul.=
Génétiquement
actives
Euchromatine /
réplication précoce
Hétérochromatine /
réplication tardive
Observation d’un noyau sur coupes minces après
autoradiographie (en phase S):
mise en évidence de la réplication
Chromatine isolée + coloration négative:
organisation moléculaire
Fibrilles de 10 à 11 nm de Ø
Fibre A = fibre nucléosomique
= fibre en zigzag (collier de perles )
Fibrilles de 20-30nm de Ø
Fibre B = fibre épaisse
Architecture moléculaire des composants
de la chromatine
Fibre B
Fibre A
Composants moléculaires de la chromatine
Euchromatine formée de:
Fibres nucléosomiques
Fibre A
Hétérochromatine formée de:
Fibres solenoÏdes
Fibre B
Composants moléculaires de la chromatine
Fibre B
Fibre A
Nucléosomes
Cœur
d’histones
2(H2A,H2B,
H3,H4)
+
Lien
internucléosomique
ADN nu
1 + ¾ de
tours
d’ADN
Histone H1
de verrouillage
Fibre A +
Protéines non
Histones
Architecture moléculaire de la fibre nucléosomique (fibre A)
Organisation moléculaire du cœur nucléosomique
Lien internucléosomique
Nucléosome
compaction de la fibre chromatinienne
selon le modèle solénoïde
Spiralisation de la fibre A en solénoïde
par association à des protéines non histones
Degrés de compaction de l’ADN et
formation des variétés de chromatine
L’association des protéines non histones à l’ADN contrôle
les états chromatine et chromosomes du génome
La biogenèse de la chromatine est
régulée par le cycle cellulaire
Prophase ……. Métaphase
Formation des
chromosomes
Compaction de
la chromatine
Décondensation
des chromosomes
Reconstitution
de la chromatine
Télophase
PLAN
GENERALITES
I- L’ENVELOPPE
NUCLEAIRE
I-1- Ultrastructure
I-2- Composition chimique
I-3- Rôles
I-4- Biogenèse
II- LA CHROMATINE
II-1- Techniques d’etude
II-2- Rôles
II-3- Biogenèse
III- LE NUCLEOLE
III-1- ultrastucture
IIII-2- Rôles
III-3- biogenèse
Nucléole
Les nucléoles naissent à partir des constrictions
secondaires
ADN des constrictions IIres des 5 paires de
chromosomes acrocentriques 13,14,15, 21 22
ADN organisateur nucléolaire
Transcription
3 ARN ribosomiques: 18S,5,8S, 28S
Aspect détaillé d’un nucléole naissant
Centre
Fibrillaire
Chromatine
nucléoassociée
Un nucléole peut comporter plusieurs CF
Biogenèse des nucléoles
5 paires de chromosomes acrocentriques
Fin de la division
( télophase)
10 Constriction IIaire
ADN organisateur nucléolaire
Décondensation des chromosomes
Regroupement des organisateurs et formation de centre(s )fibrillaires( s)
C’est la naissance d’un nucléole
Les composants Ultrastructuraux d’un nucléole
sont l’expression de son activité
Les éléments constitutifs du nucléole
reflètent son activité.
Mitose
Disparition du nucléole
par condensation
de son ADN
Interphase
Décondensation de l’ADN
nucléolaire et réapparition
du nucléole
Représentation schématique des composants
ultrastructuraux du nucléole (voir P )
L’ ADN Organisateur nucléolaire code
pour 3 des ARN ribosomiques (voir P )
L’ ADN des constrictions comporte 20 copies du même gène
Unités de transcription des génes nucléolaires sont
situées à la limite CF-CFD
Voir P.
La transcription de l’ADNr et la maturation des transcrits
donne la structure ségréguée du nucléole
ADN r
Espaceurs
intragéniques
Espaceurs
intergéniques
Unité de
transcription
* *
*
**
ARN 45S
+ ARN Polymérase
CF
CFD
tous les ARNr
+ protéines ribosomales
+ Sous unités ribosomales
CG
Biogenèse des sous unités ribosomales
Maturation
Noyau
Nucléole
ARN r 18S,28S,5,8S
cytosol
Chromatine
ARNr 5S
Protéines ribosomales
Small et large
Protéines ribosomales
Small et large
Importation
vers le noyau
Assemblage en ribonucléoprotéines:
les deux sous unités ribosomales
Origine des et composants moléculares des ribosomes
Assemblage des ARNr et des protéines ribosomales dans
le Nucléole et le noyau
Les sous unités ribosomales se forment dans
le composant granulaire du nucléole
Petite sous unité
40S
Grosse sous unité
60S
ARN r 18S +
30 protéines
Small
ARNr 28S + 5,,8 S + 5
S + 40 Protéines
Large
Exportation vers le cytoplasme
Composants moléculaires des ribosomes
PROCARYOTES
EUCARYOTES
Composants moléculaires des
sous unités ribosomales
PROCARYOTES
EUCARYOTES
Grosse S/U
50 S: ARNr (23S + 5S)
31 à 34 protéines L
Petite S/U
30S: ARNr 16S
21 protéines S
60S: ARNr (28S + 5.8S
+ 5S)
45 à 50 protéines L
40S: ARNr 18S
30 à 33 protéines S
70S
taille réduite,
moins nombreux
80S
taille plus grande,
plus nombreux
élément structural
Ribosome assemblé
(actif)
Exportation des sous unités ribosomales nouvellement formées
L’assemblage des deux sous unités ribosomales se fait
dans le cytosol par association à un ARNm
Modèle d’association des deux sous unités ribosomales