Noyau (biologie)

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Schéma du noyau et du réticulum endoplasmique : (1) Enveloppe nucléaire. (2) Ribosomes. (3) Pores nucléaires. (4) Nucléole. (5) Chromatine. (6) Noyau. (7) Réticulum endoplasmique granuleux. (8) Nucléoplasme.

En biologie cellulaire, le noyau est une structure cellulaire présente dans la majorité des cellules eucaryotes, et contenant l'essentiel du matériel génétique de la cellule (ADN). Il a pour fonction principale de stocker le génome ainsi que la machinerie nécessaire à la réplication des chromosomes et à l'expression de l'information contenue dans les gènes. Il disparait temporairement pendant le processus de division cellulaire pour se reconstituer dans les cellules filles. Il a un diamètre variant de 5 à 7 micromètres. En comparaison à certains organites, il s'agit donc d'une importante structure cellulaire. Généralement c'est l'organite le plus visible, à l'échelle microscopique, de la cellule[1]. Certaines cellules ne possèdent pas de noyau ; par exemple, chez les mammifères, les globules rouges perdent leur noyau mais survivent néanmoins ensuite pendant 120 jours. Certaines cellules peuvent posséder plusieurs noyaux, par exemple ; chez les mammifères, les cellules hépatiques en ont souvent deux[2]. Certains ciliés, comme les paramécies, possèdent également deux noyaux de fonction différentes.

Enveloppe nucléaire[modifier | modifier le code]

Le noyau est entouré par une double membrane appelée l'enveloppe nucléaire. Les membranes internes et externes de cette enveloppe fusionnent à intervalles irréguliers, formant les pores nucléaires. Ces derniers permettent les échanges nucléo-cytoplasmiques dans les deux sens, comme la sortie des ARNm (ARN messagers) vers le cytoplasme et l'entrée de nucléotides dans le noyau, nécessaires à la synthèse des ARN. Ainsi, l'enveloppe nucléaire régule et facilite le transport entre le noyau et le cytoplasme, tout en séparant les réactions chimiques se déroulant dans le cytoplasme de celles se déroulant à l'intérieur du noyau. Le complexe du pore nucléaire est une structure constituée de quelques dizaines de protéines, renfermé dans un pore et mesurant environ 100 nm de diamètre. Il régule le passage de certaines macromolécules et particules[2].

La membrane externe est en continuité avec le réticulum endoplasmique granuleux ou rugueux (REG) et peut être, comme ce dernier, parsemée de ribosomes sur sa face cytoplasmique. L'espace entre les deux membranes (appelé l'espace périnucléaire) est de l'ordre de 20 à 40 nm environ et est en continuité avec la lumière (espace interne) du REG. Quant à la membrane interne, elle est recouverte par la lamina sur sa face nucléoplasmique. La lamina est un réseau de protéines (environ 2000 types de protéines) qui joue un rôle de soutien mécanique à l'enveloppe du noyau : elle lui donne sa forme et la maintient. Elle participerait aussi, selon des recherches récentes à l'organisation des mouvements de la chromatine pendant les différentes phases du cycle cellulaire.

Contenu du noyau[modifier | modifier le code]

Le noyau contient le matériel génétique (ADN), sous la forme d'un complexe ADN-protéines appelé chromatine et composé de plusieurs unités discontinues appelées chromosomes. La chromatine apparaît sous forme diffuse[2] pendant les phases séparant les divisions cellulaires (interphase). Elle se condense au moment de la division cellulaires.

La chromatine baigne dans un gel aqueux appelé le nucléoplasme, similaire au cytoplasme, dans lequel de nombreuses composés sont dissous. Parmi ceux-ci, on retrouve des métabolites comme les nucléotides triphosphates, des enzymes, des facteurs de transcription et d'autres protéines.

Le noyau contient aussi d'autres structures internes, comme le nucléole, où sont assemblés les ribosomes qui sont ensuite exportés dans le cytoplasme.

Il y a deux types de chromatine : l'euchromatine et l'hétérochromatine.

  • L'euchromatine est la forme la moins compacte d'ADN, et les régions d'ADN qui la constituent contiennent des gènes qui sont fréquemment exprimés par la cellule. Elle se trouve principalement au centre du noyau. L'euchromatine est active d'un point de vue transcriptionnel et apparait claire au microscope électronique.
  • Au contraire, dans l'hétérochromatine, située principalement en périphérie du noyau, l'ADN est assez compact. À l'inverse de l'euchromatine, elle apparaît sombre au microscope électronique et n'est pas active d'un point de vue transcriptionnel. Les régions qui la constituent soit contiennent des gènes qui ne sont pas exprimés par la cellule (ce type d'hétérochromatine est connue en tant que hétérochromatine facultative) ou bien constituent les télomères et centromères des chromosomes (ce type d'hétérochromatine est connue en tant que hétérochromatine constitutive). Dans les organismes multicellulaires, les cellules sont hautement spécialisées dans l'exécution de fonctions particulières, en conséquence différents ensembles de gènes sont requis et exprimés. Ainsi, les régions d'ADN qui constituent l'hétérochromatine varient suivant les types de cellules.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Campbell, Biologie, Pearson, , p. 109
  2. a, b et c Campbell, Biologie, Pearson, , p. 109

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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