Fiche de révision : Le noyau cellulaire

📋 Plan du Cours

1. Fonctions générales du noyau
2. Enveloppe nucléaire et nucléole
3. ADN chromosomique et génome
4. Empaquetage de l’ADN
5. Organisation chromosomique et ARN
6. Pores et transports nucléaires

📖 1. Fonctions générales du noyau

🔑 Notions clés & Définitions

• Noyau cellulaire : Centre organisateur de la cellule qui contient l’ADN gouvernant ses fonctions.

📝 Points essentiels

• Le noyau contient plus de 99 % de l’ADN de la cellule, disparaît lors de la mitose et est absent des hématies et des plaquettes.

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

📖 2. Enveloppe nucléaire et nucléole

🔑 Notions clés & Définitions

• Enveloppe nucléaire : Structure qui délimite le noyau et comprend une membrane interne, une membrane externe et des pores nucléaires.
• Lamina nucléaire : La lamina nucléaire est un réseau de filaments intermédiaires constitué des lamines A, B et C, qui donne forme et rigidité au noyau et se désassemble puis se reconstruit pendant la mitose.
• Nucléole : Sous-compartiment nucléaire sans membrane où commence l’assemblage des sous-unités ribosomales.

📝 Points essentiels

• Les pores nucléaires sont les lieux de jonction des deux membranes et sont présents à environ 3000 à 4000 exemplaires par cellule.

• Le nucléole comprend trois régions:

  • une région d’ADN non transcrit
  • une région contenant les ARNr en cours de synthèse
  • une région où les ribosomes maturent

💡 Astuce mémo

Enveloppe = frontière et échanges ; nucléole = fabrication des sous-unités ribosomales.

📖 3. ADN chromosomique et génome

🔑 Notions clés & Définitions

• ADN chromosomique : L’ADN chromosomique porte l’information génétique, constitue le génome et est réparti sur différents chromosomes dont le nombre varie selon les espèces.

★ À maîtriser

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

• Environ 50 % du génome est répétitif, tandis que les séquences uniques représentent l’autre partie et que 2 % du génome sont transcrits.

Compléments

• Les chromosomes sexuels sont XX chez la femme et XY chez l’homme.

📖 4. Empaquetage de l’ADN

🔑 Notions clés & Définitions

• Histones : Les histones sont de petites protéines riches en lysine et en arginine, dont les charges positives interagissent avec les groupements phosphates négatifs de l’ADN.
• Nucléosome : Unité de base de l’empaquetage de l’ADN constituée de deux tours complets d’ADN autour d’un octamère d’histones.

★ À maîtriser

• L’ADN est compacté environ 10 000 fois dans le noyau grâce aux histones et aux protéines chromosomiques non histones.

• Les histones nucléosomiques H2A, H2B, H3 et H4 forment un octamère comprenant deux molécules de chacune, tandis que l’histone H1 verrouille le 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

• La fibre chromatinienne est un empilement de nucléosomes en solénoïde d’environ 30 nm de diamètre, très compact et fonctionnellement inactif.

• Les boucles de chromatine replient la fibre de 30 nm, contiennent chacune 50 000 à 200 000 paires de nucléotides et ont une largeur d’environ 300 nm.

💡 Astuce mémo

Histones → nucléosome → fibre de 30 nm → boucles de chromatine.

📖 5. Organisation chromosomique et ARN

★ À maîtriser

• Les chromosomes comprennent trois types de séquences:

  • les télomères
  • le centromère
  • l’origine de réplication

• Le marquage de l’ADN permet d’identifier et de numéroter les 46 chromosomes du caryotype humain.

• Les gènes des 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 donne un ARNr 28S et un ARNr 5,8S pour la grande sous-unité ribosomale, ainsi qu’un ARNr 18S pour la petite sous-unité.

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.

📖 6. Pores et transports nucléaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Pore nucléaire : Le pore nucléaire est une structure octogonale composée d’environ trente nucléoporines, de deux anneaux circulaires et de filaments formant un panier sur la face cytoplasmique.

★ À maîtriser

📌 Les échanges nucléocytoplasmiques sont passifs ou actifs et saturables, ces derniers nécessitant des transporteurs reconnaissant des signaux spécifiques.

• 🔄 L’importation nucléaire suit les étapes suivantes: reconnaissance du signal de localisation nucléaire par une importine, interaction du complexe cargaison-importine avec les nucléoporines, liaison de l’importine à Ran-GTP, hydrolyse de Ran-GTP en Ran-GDP dans le cytoplasme

• L’exportation nucléaire repose sur un signal d’exportation reconnu par une exportine liée à Ran-GTP, puis sur l’interaction avec les nucléoporines et 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 → nucléoporines → passage contrôlé.

📊 Tableaux de synthèse

Organisation de l’ADN