NOYAU INTERPHASIQUE Pr AddouBenounnane S Ton corps contient

NOYAU INTERPHASIQUE Pr Addou-Benounnane S

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Types de cellules

1. Le noyau Dirige les activités de la cellule Contient l’ADN (code génétique)

-Présent dans la cellule eucaryote: eu = vrai, caryos = noyau - Présent dans la cellule en Interphase - Disparaît au moment de la division cellulaire.

• Organite volumineux • ovoïde • 6 % du volume cellulaire • Contient l’information génétique • Caractérisé par : o Taille o Forme o Nombre o Position

Forme En Fonction du : ►type cellulaire arrondi : *Cellules lymphoïdes Neurones Hépatocytes *Qui contient des lymphocytes (les amygdales sont des organes lymphoïdes) ; qui participe à la fabrication des lymphocytes ;

►type cellulaire ovoïde : Cellules musculaires Fibroblastes, (Cellules du tissu conjonctifou cellule de soutien) Entérocytes

• Fonction du : ►type cellulaire polylobé : polynucléaires

Nombre • Absent : hématie • Généralement unique - C. binucléées : hépatocytes, cellules cardiaques, C. épithélium urinaire • C. plurinucléées : ostéoclastes 30 à 50 noyaux cœur ostéoclastes

Position • Centrale : lymphocytes, fibroblastes, C. des glandes endocrines • Refoulé à la base de la cellule : C. muqueuses, C. exocrines • Périphérique : C. musculaires, adipocytes

Constituants du noyau - L’enveloppe nucléaire - Le nucléole - Le nucléoplasme - La chromatine

Enveloppe nucléaire - Double membrane : externe, interne - Lamina nucléaire - Espace périnucléaire - Pores nucléaires ou complexes de pores

• Membrane externe - Fait face au cytoplasme - Trilaminaire : 6 à 8 nm épaisseur - Porte des ribosomes - Continuité avec REG : ponts (système endomembranaire)

• Membrane interne - En contact avec le nucléoplasme et la chromatine - Trilaminaire : 6 à 8 nm épaisseur - Tapissée par la lamina nucléaire du côté du nucléoplasme

Lamina nucléaire • Tapisse la face interne de la membrane interne - Constituée par des filaments de lamine qui forment une structure grillagée - Lamines: protéines, filaments intermédiaires membres de la famille des protéines du cytosquelette

ROLE DE LAMINA NUCLEAIRE • Stabilise - l’enveloppe nucléaire - les pores nucléaires à travers leur arrangement spatial → maintien de la forme du noyau et résistance mécanique de l’enveloppe nucléaire. - fixe la chromatine → organisation et fonctionnement du génome: réplication de l’ADN et transcription à travers la fixation à des facteurs de transcription

Espace périnucléaire • Occupé partie C-terminale des protéines intrinsèques de la membrane interne • Protéines caractérisées : - Peptides associés aux lamines (Lamine Associated Peptide) « LAP » - Récepteur de la lamine B - Emerine

Complexe de pore nucléaire - Structure annulaire de 120 nm de diamètre 200 nm de hauteur - Constituée de 2 anneaux : - cytoplasmique - nucléaire - 8 sous unités globulaires par anneau - 50 protéines différentes : Nucléoporines

Rôle de l’enveloppe nucléaire Transport bidirectionnel s'effectuant continuellement entre le cytosol et le noyau des: - Protéines fonctionnant dans le noyau: les histones, les ADN et ARN polymérases, les protéines régulatrices de gènes et les protéines de maturation de l'ARN sélectivement importées du cytosol au compartiment nucléaire. - ARNt et des ARNm synthétisés dans le compartiment nucléaire, puis exportés dans le cytosol

Biogénèse de l’enveloppe nucléaire - Apparaît en interphase - Est le produit de : - la fusion autour de la lamina des vésicules du RE associée - à des synthèses cytoplasmiques - Disparaît en mitose après dissociation de la lamina

CYCLE CELLULAIRE C'est l'intervalle de temps s'écoulant entre le moment où une cellule vient de se former (après une mitose) et le moment où elle donne deux cellules filles à la suite d'une nouvelle division. C'est donc une interphase et une mitose: c'est le temps d'une génération à l'échelle cellulaire. Le cycle cellulaire est subdivisé en plusieurs phases : G 1, S, G 2, pour l'interphase et M pour la mitose.

Phase G (de gap = espace, intervalle) Elle survient dès la fin de la télophase. En raison de la variabilité de sa durée, cette phase détermine la durée du cycle cellulaire. GI = 0 pour les cellules à divisions rapides (cellules jeunes d'embryons, cellules souches de certains tissus, cellules cancéreuses). G: = durée de la vie de la cellule (G 1 = G 0) pour les cellules ayant perdu leur capacité mitotique (cellules musculaires, globules rouges). G, à durée variable pour les autres catégories de cellules Cette phase se caractérise par un noyau contenant 2 Q d'ADN. Chaque molécule d'ADN correspondant à un chromosome de mitose, n'est présentée qu'en un seul exemplaire et les chromosomes ne sont pas visibles. Cette quantité d'ADN reste constante en G 1. Pendant cette phase, il y a aussi réactivation dans le noyau de la transcription en ARNm et de la synthèse des protéines dans le cytosol, en particulier celles qui sont nécessaires au bon fonctionnement de la cellule interphasique.

Phase S (S pour synthèse) dure 6 à 8 h La durée de cette phase est constante pour un type de cellule donnée. Au cours de la phase S, il y a réplication de l'ADN grâce à des DNA polymérases. La quantité d'ADN est donc doublée. Il y a passage de 2 Q d'ADN à 4 Q d'ADN et à la fin de la phase S, chaque molécule d'ADN est représentée en double exemplaire correspondant aux deux chromatides filles du chromosome mitotique. Il y a aussi synthèse de protéines dans le cytosol, en particulier des histones qui seront associées à l'ADN.

Phase G 2 Sa durée est également constante mais cette foisci le noyau est à 4 Q d'ADN. Le cytoplasme se prépare à la mitose avec une grande activité de synthèse protéïque: en particulier les tubulines qui serviront à la formation du fuseau achromatique. La phase G 2 peut être bloquée par l'action de la colchicine qui empêche la formation des microtubules labiles ou par les rayons X.

Phase M C'est la mitose, les 2 n chromosomes deviennent visibles et seront répartis dans les deux cellules filles qui auront toutes les 2 n chromosomes et 2 Q d'ADN grâce à la séparation à l'anaphase des chromatides soeurs. De nombreuses protéines assurent la régulation du cycle cellulaire.

La division cellulaire: mitose

Plaque équatoriale

Télophase cytodiérèse

Métaphase & Anaphase & Télophase d'une cellule végétale Phragmoplaste

EN résumé le noyau interphasique est Un organite spécifique aux cellules eucaryotes, il est délimité par l'enveloppe nucléaire qui sépare son contenu du reste du cytoplasme. Il renferme le nucleoplasme dans lequel baigne essentiellement la chromatine et un ou plusieurs nucléoles. Il est le centre vital de la cellule et il contrôle grâce a l’ADN toutes les activités de la cellule. L'ADN constituant essentiel de la chromatine porte les gênes du patrimoine héréditaire ou génome. Au Microscope Photonique (MP) Au microscope photonique le noyau a l'interphase apparaît souvent de forme sphérique et de taille variable. On le rencontre généralement en un seul exemplaire par cellule, Il existe toutefois quelques cellules plurinucléées, contenant plusieurs noyaux (Ex. ostéoclastes ou cellules osseuses) et d'autres anucléées avant de perdre leur noyau au cours de leur maturité (Ex. hématies ou globules rouges). • Remarque Pour mettre en évidence la chromatine, on utilise certaines techniques telles le test de Feulgen, qui permet la coloration de l’ADN en violet, ou le test de double coloration de Brachet utilisant le vert de méthyle et la pyronine qui colorent respectivement l’ADN en vert et l'ARN en rose.

Au Microscope Electronique L'enveloppe nucléaire C'est une portion spécialisée du Réticulum Edoplasmique (RE). Elle est formée de 2 membranes de 6 nm d'épaisseur chacune (à structure trilamellaire, asymétrique et mosaïque fluide), séparées par une cavité de 10 a 50 nm en continuité avec celle du RE : l’espace périnueléaire. La membrane nucléaire externe porte sur sa face cytosoilque des ribosomes et la membrane nucléaire interne est associée sur sa face nucleoplasmique a une fine couche dense aux électrons correspondant à un réseau de filaments intermédiaires constitués de lamines (voir cytosquelette): la lamina dense. Elle permet un support structural rigide a l’enveloppe nucléaire et sert à la fixation des fibres de chromatine à la périphérie du noyau. L'enveloppe nucléaire permet de maintenir la forme du noyau mais assure surtout la protection du matériel génétique. Comme le REG elle est impliquée dans la synthèse de certaines protéines résidentes de l'enveloppe nucléaire et comme le REL elle est un lieu de stockage du calcium.

Nucléole • En microscopie optique : - Organite nucléaire sphérique ou ovoïde - N’est pas limité par une membrane - Incomplètement cerné par la chromatine - Disparaît en mitose

• En microscopie électronique, comporte 2 zones: - Régions claires - Régions sombres * Une zone périphérique granulaire : ARN, préribosomes • Une zone centrale fibrillaire : ADN ribosomal ou organisateur nucléolaire Les 2 zones contiennent des protéines

Nucléoplasme • - Gel renfermant : → nucléoles → chromatine → nucléocytosquelette - Composition biochimique proche de celle du hyaloplasme

• Le nucléoplasme est : - Nucléocytosquelette constitué de protéines fibreuses dont l’actine - Siège du métabolisme nucléaire : Réplication de l’ADN, transcription de l’ARN….

Chromatine • - correspond à la forme décondensée des chromosomes • - structure complexe constituée : - d’ADN - de protéines - ~ 2 mètres d’ADN doivent être contenus dans un noyau de quelques microns

- On distingue 2 types de chromatine : - Euchromatine ou chromatine diffuse - Hétérochromatine ou chromatine condensée

L’euchromatine : - totalement décondensée pendant l’interphase - répartie dans le nucléoplasme - active sur le plan transcriptionnel - 10% de la chromatine totale

L’hétérochromatine : - plus ou moins condensée tout au long du cycle cellulaire - localisée : * principalement en périphérie - du noyau (contre la lamina nucléaire) - du nucléole * dispersée en mottes dans le nucléoplasme

Chromatine L’hétérochromatine constitutive: - 90% de la chromatine totale - inactive sur le plan transcriptionnel - située à proximité des centromères et des télomères

Le Cytoplasme-Le Cytosol

Le cytoplasme • Le cytoplasme est défini comme le matériel biologique contenu entre la membrane plasmique (membrane cellulaire) et l’enveloppe nucléaire • Il s’agit d’une phase liquide qui comporte de nombreux organites et structures en suspension dans le cytosol tels que : - Ribosomes - Réticulums endoplasmiques - Appareil de Golgi - Vésicules, endosomes, lysosomes, phagosomes, … - Mitochondries et plastes (plantes) - Un Cytosquelette qui maintient la forme de la cellule et qui sert d’ancrage aux organites

Le cytosol • Le cytosol (ou hyaloplasme) est la phase liquide, translucide, où baignent les organites • Fraction liquide du cytoplasme, obtenue après centrifugation et élimination des organites

Composition moléculaire du cytosol • Phase liquide ou semi-liquide – Gel colloïde: 4 fois plus visqueux que H 2 O – p. H 7, 0 (p. H extracellulaire: 7, 4) – 85% d’eau (eau liée aux macromolécules, eau d'hydratation, eau libre: 30%) * Ions: Na +, K +, Cl-, Mg 2+, Ca 2+ * Gaz: O 2, CO 2 * Molécules: Glucides, lipides, acides aminés, nucléotides, autres métabolites *Macromolécules: Protéines, polysaccharides, glycoprotéines, acides nucléiques

Composition du cytosol • La concentration protéique du cytosol est très élevée: estimation de 200 mg/m. L • Les protéines représentent environ 20 à 30% du volume du cytosol • Nombreuses protéines liées aux membranes (membrane plasmique ou des organites) • Globules lipidiques et particules de glycogène

Fonctions du cytosol 1) Réserve de matériaux – Régulation des p. H intra et extracellulaire grâce à la grande quantité d'eau et d'ions. – Réserve énergétiques grâce aux vacuoles lipidiques et glycogéniques. – Réserve de matériaux nécessaires à la construction des édifices macromoléculaires. – Transit de molécules protéiques et macromolécules

2) Carrefour de voies métaboliques • anabolisme et catabolisme des glucides, des acides aminés, des acides gras et des nucléotides. 3) Transduction du signal à partir de la mb plasmique vers les organites et le noyau