Noyau interphasique & cycle cellulaire

Par Dr A.

DEKAR

CBM - Dergana

Chapitre VII

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)

Noyau Chromosomes

Interphase Mitose

Observation en M.Ph = masse fortement colorable

Noyau= Compartiment intracellulaire renfermant

le matériel génétique (ADN)

Noyau = Caractéristique des organismes Eucaryotes

Interphase

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

Cell. Cardiaque

Adipocyte Acinus pancréatique

Arrondi / central Allongé / périphérique Sphérique / basal

Est fonction du type et de l’état d’activité cellulaire

Le rapport nucléo – cytoplasmique :

un critère d’identification de cellules tumorales

Élevé à l’état

embryonnaire

Faible à l’état

différenciée

(adulte )Tumorisation

V n / V cy Vn / V cell-VnV cy = V cell - Vn

RNP élevé

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

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 *

Enveloppe nucléaire

Poresnucléaires

Chromatine

Nucléole

Nucléoplasme *: milieu intranucléaire

Eau

+

ions

protéines du

nucléosquelette

Lamines

A,B,C Réseau NuMa

Réseau périnucléaire pour la

fixation de la chromatine à l’EN

Soutien structural et

fonctionnel de l’ADN

NOYAU INTERPHASIQUE

GENERALITESI- 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

Membrane

externe

Membrane

interne

Tristratifiée

Porte des ribosomes

En continuité avec le RE

Composants de l’enveloppe nucléaire

Espace

périnucléaireTristratifiée

Tapissée de

Lamines A,B,C

(Lamina)

± large/ f( activité)

Lieu de Stockage des

Produits ∑ sés

Pore

nucléaire

Complexe

du pore

Visualisation du pore en MET

GENERALITESI- L’ENVELOPPE NUCLEAIRE

I-1- Ultrastructure

I-2- Composition chimique

I-3- Rôles I-4- Biogenèse

PLAN

Répliques passant par

les complexes du pore :

8 bras radiaires / canaux

Latéraux

+ un canal centrale

Architecture moléculairedu complexe du pore

Aspect tridimentionnel du pore nucléaire au sein de l’enveloppe (voir schéma 2 P )

Composition moléculaire des membranes

Membrane

externe

Membrane

interne

Translocon

R-SRP

Pepase – signal

ATPase –Ca++

N-glycosyl –transferases

BIP

PDI

Glucose 6phosphatase

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

Échanges

Nucléo-cytoplasmiques

Complexe du pore

Mêmes fonctions

que le RE

Double membrane

Échanges

Nucléo-cytoplasmiques

Passifs Actifs

Les 8 Canaux latéraux Le canal central

Importations= entrées

exportations = sorties

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 Enzymatiques

Lamines, Histones ,Nucléoporines , NESProtéines ribosomiques(Small & Large)

Polymérases I, III… Enz. Régulation du génome Enz. Clivage : endonucléases

Mécanisme de l’importations à travers le canal central

Complexe NLS-BP

NLS

Protéine

avec NLS

masqué

Protéine

avec NLS

masqué

Molécules exportées

ARNsRiboNucléoProtéines

Sous unités ribosomales

HSPSRP

AR N mARN t

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

Abondante / cellules peu actives Abondante / cellules très actives

Leucocytes Macrophages FibrocytesCell.endothéliale

Cell nerveusesCell. Glandulaires

Hétérochromatine Euchromatine

Hétérohromatine

HétérohromatinePériphérique

HétérohromatineNucléoassociée

Hétérohromatinedispersée

HétérochromatineConstitutive

HétérochromatineFacultative

Jamais transcrite Transcription selon les

besoins de la cellule

Macrophages Cell.endothéliale

Noyaux riches en hétérochromatine

Euchromatine

Localisée dans le reste du nucléoplasme finement granuleuse

toujours transcrite

Cell. nerveuses Cell. Glandulaires

Noyaux riches en Eurochromatine

Aspect ultrastructural du noyau (voir tirage)

Coupes minces + autoradiographieMet en évidence l’activité de la chromatine

Uridine * ( précurseur ARN)Incorporation précoce dans l’EuchromatineIncorporation tardive dans l’hétérochr. Facultative

thymidine*(précurseur ADN) Incorporation précoce dans l’euchromatineIncorporation tardive dans hétérochroimatine

Euchromatine /réplication précoce Hétérochromatine / réplication tardive

Euchromatine +Hétéroch. Facul.= Génétiquement

actives

Observation d’un noyau sur coupes minces après autoradiographie (en phase S):

mise en évidence de la réplication

Fibre A = fibre nucléosomique= fibre en zigzag (collier de perles )

Chromatine isolée + coloration négative:organisation moléculaire

Fibrilles de 20-30nm de ØFibrilles de 10 à 11 nm de Ø

Fibre B = fibre épaisse

Fibre A

Fibre B

Architecture moléculaire des composantsde la chromatine

Composants moléculaires de la chromatine

Fibre A Fibre B

Hétérochromatine formée de: Euchromatine formée de:

Fibres nucléosomiques Fibres solenoÏdes

Composants moléculaires de la chromatine

Fibre A Fibre B

Nucléosomes Lieninternucléosomique

Cœur d’histones2(H2A,H2B,H3,H4)

1 + ¾ detoursd’ADN

ADN nu

Fibre A + Protéines non

Histones

Histone H1de verrouillage

+

Architecture moléculaire de la fibre nucléosomique (fibre A)

Nucléosome

Lien internucléosomique

Organisation moléculaire du cœur nucléosomique

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 contrôleles états chromatine et chromosomes du génome

Prophase ……. Métaphase

Formation des chromosomes

Compaction de la chromatine

La biogenèse de la chromatine est régulée par le cycle cellulaire

Télophase

Décondensation des chromosomes

Reconstitution de la chromatine

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 organisateur nucléolaire

ADN des constrictions IIres des 5 paires dechromosomes acrocentriques 13,14,15, 21 22

3 ARN ribosomiques: 18S,5,8S, 28S

Transcription

Aspect détaillé d’un nucléole naissant

Centre Fibrillaire

Chromatine nucléoassociée

Un nucléole peut comporter plusieurs CF

5 paires de chromosomes acrocentriques 10 Constriction IIaire

Fin de la division ( télophase)

Décondensation des chromosomes

Regroupement des organisateurs et formation de centre(s )fibrillaires( s)

Biogenèse des nucléoles

C’est la naissance d’un nucléole

ADN organisateur nucléolaire

Les composants Ultrastructuraux d’un nucléole sont l’expression de son activité

Les éléments constitutifs du nucléolereflètent son activité.

Mitose

Disparition du nucléole par condensation

de son ADN

Interphase

Décondensation de l’ADNnucléolaire 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.

**

**

*CF

Espaceursintergéniques

Unité detranscription

Espaceursintragéniques

CFD

ADN r

CG

ARN 45S+ ARN Polymérase

tous les ARNr+ protéines ribosomales + Sous unités ribosomales

La transcription de l’ADNr et la maturation des transcritsdonne la structure ségréguée du nucléole

Biogenèse des sous unités ribosomales

Maturation

Nucléole

ARN r 18S,28S,5,8S

Chromatine

ARNr 5S

cytosol

Protéines ribosomales Small et large

Importation vers le noyau

Assemblage en ribonucléoprotéines:les deux sous unités ribosomales

Noyau

Protéines ribosomales Small et large

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 unité40S

Grosse sous unité60S

ARN r 18S +30 protéines

Small

Exportation vers le cytoplasme

ARNr 28S + 5,,8 S + 5 S + 40 Protéines

Large

PROCARYOTES

EUCARYOTES

Composants moléculaires des ribosomes

élément structural PROCARYOTES EUCARYOTES

Grosse S/U 50 S: ARNr (23S + 5S)31 à 34 protéines L

60S: ARNr (28S + 5.8S+ 5S)

45 à 50 protéines L

Petite S/U 30S: ARNr 16S21 protéines S

40S: ARNr 18S30 à 33 protéines S

Ribosome assemblé (actif)

70Staille réduite,

moins nombreux

80Staille plus grande,

plus nombreux

Composants moléculaires des sous unités ribosomales

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