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En biologie cellulaire, le noyau (du Latin nucleusor nuculeus) est un organite, c’est-à-dire une structure cytoplasmique spécialisée et délimitée par une membrane, que l’on retrouve dans les cellules eucaryotes. Les organismes eucaryotes n’ont qu’un seul noyau, à l’exception de certaines cellules qui n’en possèdent pas, (dites anucléées), comme les globules rouges des mammifères, ou qui en possèdent plusieurs (dites polynucléées).
Le noyau cellulaire contient l'essentiel du matériel génétique de la cellule (ADN). Celui-ci est constitué de longues molécules d’ADN linéaire associées en complexe avec un grand nombre de protéines, notamment les histones, pour former les chromosomes. Les gènes contenus dans les chromosomes constituent l’ensemble du génome d’une cellule. Le rôle du noyau est de maintenir l’intégrité de ces gènes et de contrôler l’activité de la cellule par le biais de l’expression génétique — il est, de ce fait, le centre de contrôle de la cellule. Les principales structures constitutives du noyau sont d’une part l’enveloppe nucléaire, une double membrane qui entoure la totalité de l’organite et isole son contenu du reste du cytoplasme, et d’autre part la matrice nucléaire (dont la lamina nucléaire), un réseau intranucléaire qui ajoute un support mécanique au noyau, de façon comparable au cytosquelette qui forme l’armature globale d’une cellule.
La membrane nucléaire étant imperméable aux molécules de grande taille (macromolécules), la présence de pores nucléaires est indispensable pour rendre possible et réguler le transport nucléo-cytoplasmique à travers l’enveloppe. Les pores pénètrent les deux membranes nucléaires, ce qui créé un canal transverse. Les molécules les plus larges y sont véhiculées activement par couplage avec des protéines de transport tandis que les molécules de petite taille et les ions peuvent circuler librement. La circulation des molécules de grande taille, notamment des protéines et de l’ARN, à travers les pores est indispensable pour permettre l’expression génétique et le maintien de la structure des chromosomes.
L’intérieur du noyau ne renferme pas de compartiment délimité par une membrane lipidique ; son contenu n’en pas uniforme pour autant et plusieurs sous-compartiments cellulaires y coexistent : protéines isolées, molécules d’ARN, et chromosomes. Le sous-compartiments cellulaires le plus connu est le nucléole, une zone fortement impliquée dans l’assemblage des ribosomes. Une fois formés dans le nucléole, les ribosomes sont exportés vers le cytoplasme depuis lequel ils traduisent l’ARNm.