Noyau interphasique

1-Définition :

– Il correspond au compartiment cellulaire renfermant le matériel génétique. Il a pour rôle de contrôler l’ensemble des activités de la cellule. A l’interphase il apparait comme une masse fortement colorable.

•  Le noyau est présent dans tous les types cellulaires sauf les hématies et les kératinocytes.

•  En général les cellules renferment un seul noyau sauf pour certains types cellulaires plurinucléés.

•  La forme du noyau s’adapte à la forme et/ou à l’activité cellulaire.

•  La position du noyau dépend de l’âge de la cellule (embryonnaire ou différenciée) et de l’importance des réserves élaborées. Ex : noyau centrale •  pour la cellule embryonnaire, noyau basale pour la cellule pancréatique, noyau périphérique pour l’adipocyte.

•  La taille du noyau varie entre 10 et 20µm, en fonction de la quantité de chromatine.

•  Le volume nucléaire varie d’un type cellulaire à un autre et est fixe pour un même type cellulaire : notion de RNP : rapport nucléo-cytoplasmique.

– RNP = Volume nucléaire / Volume cytoplasmique , Plus la cellule est jeune plus le RNP est élevé ; Le RNP de la cellule indifférenciée est plus grand que celui de la cellule différenciée.

Remarques : le RNP spécifique de l’espèce est atteint au stade blastula (blastocyste) Le RNP de la cellule cancéreuse est plus grand que celui de la cellule normale.

*Critères du diagnostic tumoral :

•  Variabilité dans la taille des cellules et dans la forme (cellule amorphe) et dans l’agencement (possibilité d’observer des cellules libres)

•  Augmentation du volume nucléaire (= activité protéique intense).

•  Variabilité dans le nombre et la forme des noyaux.

•  Variabilité dans le nombre et la forme des nucléoles.

•  Images de chromosomes et de fuseaux mitotiques multipolaires (anarchiques) = divisions cellulaires.

2-Techniques d’étude :

•  MET : ultrastructure du noyau + phénomène d’exportation et d’importation

•  MEB : membrane nucléaire + pores nucléaires

•  Autoradiographie : activité métaboliques

•  Coloration négative : fibres chromatiniennes

3-Techniques d’isolement : UCD / UGD

4-Eléments structuraux du noyau :

a)-L’enveloppe nucléaire :

– Définition : L’enveloppe nucléaire est un ensemble membranaire complexe (membrane externe + interne) qui sépare la chromatine du hyaloplasme durant l’interphase.

Remarque : lorsque la cellule est différenciée, elle a un noyau interphasique.

– L’ultrastructure : MET (coupe mince + coloration +)

•  L’EN est formée de deux membranes de 75A° et d’un espace inter-membranaire (péri nucléaire) de 200 à 400 A°.

•  La membrane externe est en continuité avec le REG et est garnie de ribosomes = synthèse de protéines qui transloquent vers les cavités inter-membranaire et peuvent aller vers le REG ou vis- versa => Relation morpho-fonctionnelle. De plus on peut noter la présence d’une pompe calcique ATP dépendante + glucose 6P + cytochrome b5 + mêmes composants membranaires que le REG.

•  La membrane interne présente une pompe Ca2+ IP3 dépendante (rôle pour les enzymes nucléaires) et des récepteurs pour l’ADN et ses protéines associées Histones et non Histones. ⇨ L’ADN n’est jamais libre dans le noyau interphasique. De plus la membrane interne est tapissée par la Lamina : réseau squelettique sous-membranaire composé de lamines formant des filaments intermédiaires (synthétisés dans la hyaloplasme et importés par les pores nucléaires). La Lamina sert aussi de point d’attache à l’ADN.

Remarque : – Les chaines glycosylées sont orientées vers l’espace intermembranaire. – La fusion des deux membranes de l’enveloppe entraine la formation de pores nucléaires. Leur nombre varie de 3000 à 4000. Ce nombre est proportionnel à l’activité cellulaire => structures dynamiques.

– Organisation du pore nucléaire : La coloration négative révèle que le pore nucléaire est une structure complexe composée de nucléoporines. Il est organisé en deux grands anneaux : un anneau cytoplasmique et un anneau nucléoplasmique ainsi qu’un un petit anneau nucléoplasmique. Le tout est superposé. Les deux grands anneaux communiquent par le panier (corbeille) nucléaire. IMG C’est le canal central et les 8 canaux latéraux qui permettent le transport.

– Rôles de l’enveloppe nucléaire:

• • Identiques au REG : présence de protéines similaires.
  • Identique au REL : parfois le REL est relié à l’enveloppe et ont des protéines similaires.
  • Rôles spécifiques : point d’attache de la chromatine et échange bidirectionnels (importation et exportation).

– Importation :

• • A travers le canal central (transport actif) : Concerne les lamine, les enzymes de transcription (dans le cas d’un noyau interphasique) et de réplication (dans le cas d’un noyau mitotique), les protéines associées à l’ADN et les protéines ribosomales => translocation active.

• • A travers les canaux latéraux : concerne les petites molécules (<10nm) tel que les nucléotides et les ions => diffusion passive.

– Etapes :

1- Activation de la séquence NLS (Full AA) par des protéines puis sa fixation à l’importine.

2- Fixation passive de la protéine associée au complexe NLS-importine sur l’anneau hyaloplasmique (=> cette reconnaissance permet la vérification du bon état de la protéine).

3- Translocation active à travers le canal central.

4- Libération de la protéine associée au NLS et recyclage de l’importine.

– Exportation : Par le canal central, concerne les sous-unités ribosomales et tous les types d’ARN.

– Etapes :

1. Activation de l’ARN (on prend l’exemple de l’ARN mais c’est le meme processus pour toutes les molécules)
2. L’ARN dispose d’une coiffe : la séquence NES qui sera reconnue par l’anneau cytosolique qui la fixe passivement.
3. Translocation active à travers le canal central. 4- Libération dans le hyaloplasme.

– Biogenèse de l’enveloppe nucléaire:

• • De l’interphase à la prophase : fragmentation (vésiculisation) de l’enveloppe en petites vésicules associées à la lamine C
  • Les lamine A et B subissent une phosphorylation et perdent leur affinité avec les récepteurs.
  • Dissolution de A et B dans le cytoplasme.
  • L’EN disparait au milieu de la prophase.

Remarque : •  La perte des lamines empêche l’attache de la chromatine à l’EN. => la chromatine se fragmente en chromosomes.

• • A la télophase et pendant la cytodiérèse : il y’a déphosphorylation de A et B et fusion des vésicules pour reconstituer l’EN.

b)-Matrice nucléaire et nucléoplasme :

– Le nucléoplasme : Milieu intranucléaire ou baignent la chromatine et le nucléole, contient de l’eau, des ions (Na+, K+,Mg2+,Ca2+…) et des nucléotides.

– La matrice nucléaire : Correspond au matériel insoluble, elle constitue le nucléosquelette, qui comprend :

•  La lamina : squelette périphérique, réseau dense sous l’EN et réseau discret dans le nucléoplasme => sert de point d’attache aux chromosomes et aide à leur structuration.

•  Les protéines NuMa : réseau granulo-fibreux sur lequel s’attache l’ADN et les protéines associées. Elles interviennent lors de la mitose et pour la reconstitution du noyau et c’est le support des activités métaboliques de l’ADN (transcription / réplication)

– La matrice nucléaire contrôle l’organisation de l’ADN en boucles de transcription et de réplication et détermine les sites d’épissage et de maturation des ARN.

c)-La chromatine :

– Définition : C’est le support de l’information génétique, elle constitue la forme interphasique des chromosomes. (voir le tableau)

d)-Le nucléole :

– Définition : masse sphérique mesurant 1 à 7µm de diamètre non limitée par une membrane et observable que lorsque la cellule ne se divise pas.

En général il y’a un nucléole par noyau mais le nombre, la taille, et la morphologie varient en fonction de la synthèse protéique dans une cellule.

– Ultrastructure : Il présente une organisation structurale qui reflète ses activités métaboliques.

• • Le CF (centre fibrillaire) : Il existe un ou plusieurs par nucléole selon le type cellulaire, il est peu dense aux électrons. Il est formé d’ADN (hétérochromatine nucléo associée)
  • Le CFD (composant fibrillaire dense) : plus dense que le CF, correspond aux fibres de l’ARNr 18s + 5,8s + 28s + 45s + 5s + ARN polymérase + boucles de l’ADNr. L’ADNr sera transcrit en ARNr 45s avec des gènes agencés, ensuite des endonucléases coupent l’ARNr 45s en 18s + 5,8s + 28s à la frontière entre CF et CFD. Quant à l’ARNr 5s il vient d’une autre chromatine extra-nucléolaire.
  • Le CG (complexe (cortex) granulaire) : Aspect granulaire peu dense aux électrons. Il stocke

les particules pré-ribosomiques formées d’ARNr en cours de maturation, des protéines ribosomales et des enzymes ARNase.

Remarque : – le nucléole disparait en prophase et réapparait en fin de télophase. -Sa reconstitution nécessite un contact avec l’ADNr.