Fiche de révision : Le noyau cellulaire

📋 Plan du Cours

1. Fonctions générales du noyau
2. Enveloppe nucléaire et nucléole
3. Génome et empaquetage de l’ADN
4. Organisation chromosomique du noyau
5. Synthèse des ARN ribosomaux
6. Pores et échanges nucléocytoplasmiques

📖 1. Fonctions générales du noyau

🔑 Notions clés & Définitions

• Noyau cellulaire : Centre organisateur et centre de contrôle de la cellule, contenant plus de 99 % de son ADN.

★ À maîtriser

• La réplication de l’ADN nucléaire a lieu pendant la phase S, tandis que les fonctions nucléaires se déroulent en G0 et pendant l’interphase G1, S et G2.

Compléments

• Le noyau disparaît pendant la mitose, alors que la transcription et la réplication de l’ADN peuvent se poursuivre jusqu’à la prophase.

📖 2. Enveloppe nucléaire et nucléole

🔑 Notions clés & Définitions

• Enveloppe nucléaire : Structure qui délimite le noyau et comprend une membrane nucléaire interne, une membrane nucléaire externe et des pores nucléaires.
• Nucléole : Sous-compartiment nucléaire sans membrane où commence l’assemblage des sous-unités ribosomales.

★ À maîtriser

• La lamina nucléaire, constituée des lamines A, B et C, donne sa forme et sa rigidité au noyau et se désassemble puis se reconstitue pendant la mitose.

Compléments

• La membrane nucléaire externe est continue avec le réticulum endoplasmique, constitue l’espace périnucléaire et est parsemée de ribosomes.

• Le nucléole comprend trois régions:
  • un composant fibrillaire contenant de l’ADN non transcrit
  • une région contenant les ARNr en cours de synthèse
  • une région où les ribosomes maturent

💡 Astuce mémo

Enveloppe avec membrane et pores, nucléole sans membrane

📖 3. Génome et empaquetage de l’ADN

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléosome : Unité de base de l’empaquetage de l’ADN, constituée de deux tours d’ADN, soit 147 paires de nucléotides, enroulés autour d’un octamère d’histones nucléosomiques et verrouillés par une histone H1.

★ À maîtriser

• Le génome humain diploïde contient 6 milliards de paires de nucléotides réparties sur 23 paires de chromosomes, avec deux copies de chaque gène sur une paire de chromosomes.

• Les histones H2A, H2B, H3 et H4 sont les quatre histones nucléosomiques, dont deux molécules de chaque type forment l’octamère du nucléosome, tandis que l’histone H1 verrouille l’ADN à l’extérieur du nucléosome.

📌 L’acétylation des histones par HAT ouvre la chromatine et favorise la transcription, tandis que la désacétylation par HDAC referme la chromatine et empêche la transcription.

Compléments

• Environ 50 % du génome humain est répétitif, tandis que les séquences uniques représentent la partie dont 2 % sont transcrits.

• La fibre chromatinienne est formée par l’empilement des nucléosomes en solénoïde, possède un diamètre de 30 nm et est très compacte et fonctionnellement inactive.

• Les boucles de chromatine correspondent au repliement de la fibre de 30 nm, chaque boucle contenant 50 000 à 200 000 paires de nucléotides et mesurant environ 300 nm de largeur.

💡 Astuce mémo

Histones → nucléosome → fibre → boucles

📖 4. Organisation chromosomique du noyau

📝 Points essentiels

• Les chromosomes comportent trois types principaux de séquences:

  • les télomères aux extrémités des chromosomes
  • le centromère
  • l’origine de réplication où débute la synthèse de l’ADN

• Le caryotype humain permet d’identifier et de numéroter les 46 chromosomes grâce à des méthodes de marquage de l’ADN.

📖 5. Synthèse des ARN ribosomaux

★ À maîtriser

• Les gènes de l’ARNr 45S sont présents en 100 à 200 copies sur les chromosomes 13, 14, 15, 21 et 22 et sont transcrits par l’ARN polymérase I avec modification chimique.

• 🔄 L’ARNr 45S est transformé en:
  1. une molécule d’ARNr 28S
  2. une molécule d’ARNr 5,8S
  3. une molécule d’ARNr 18S

Compléments

• Les gènes de l’ARNr 5S sont présents en 2000 copies sur le chromosome 1 et sont transcrits par l’ARN polymérase III sans modification chimique.

💡 Astuce mémo

ARNr 45S par ARN polymérase I, ARNr 5S par ARN polymérase III

📖 6. Pores et échanges nucléocytoplasmiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Pore nucléaire : Structure octogonale composée d’environ trente nucléoporines, comprenant deux anneaux circulaires et des filaments formant un panier sur la face cytoplasmique.

★ À maîtriser

• Une cellule possède environ 3000 à 4000 pores nucléaires, qui permettent les échanges nucléocytoplasmiques.

• 🔄 L’importation nucléaire d’une protéine suit ces étapes: reconnaissance du signal de localisation nucléaire par une importine, entrée du complexe cargaison-importine par les nucléoporines, dissociation du complexe dans le noyau et liaison de l’importine à Ran-GTP, sortie du complexe importine-Ran-GTP par le pore, hydrolyse de Ran-GTP en Ran-GDP dans le cytoplasme

• L’exportation d’une protéine repose sur un signal d’exportation nucléaire reconnu par une exportine liée à Ran-GTP, la sortie du complexe par les nucléoporines, puis l’hydrolyse de Ran-GTP en Ran-GDP dans le cytoplasme.

Compléments

• Dans le noyau, RCC1 ou Ran-GEF transforme Ran-GDP en Ran-GTP, tandis que dans le cytoplasme Ran BP1 et Ran BP2 contrôlent l’hydrolyse de Ran-GTP en Ran-GDP.

💡 Astuce mémo

Signal spécifique → transporteur → pore nucléaire → compartiment cible

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des ARNr