Structure des cellules eucaryotes/Le noyau

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Le noyau

Le noyau: porteur de l'information génétique de la cellule. Il y a habituellement un seul noyau par cellule, mais il existe plusieurs exceptions dont, chez les Mammifères, les globules rouges qui n'en possèdent pas et les cellules hépatiques qui en ont souvent deux.

Cet organite contient la plupart des gènes qui régissent la cellule eucaryote (les autres se localisent dans les mitochondries et dans les chloroplastes).

Morphologie

Son diamètre moyen étant de 5 µm, il constitue généralement l'organisme le plus visible d'une cellule eucaryote. Il est entouré d'une membrane double, appelée enveloppe nucléaire, qui sépare son contenu du cytoplasme.

Les deux membranes de l'enveloppe nucléaire, formées chacune d'un couche de lipides associée à des protéines, sont séparées par un espace de 20 à 40 nm environ. L'enveloppe nucléaire est percée de milliers de pores. Les membranes interne et externe de l'enveloppe nucléaire se rejoignent à l'embouchure de ces pores.

Chacun d’eux renferme une structure constituée de quelques dizaines de protéines, le complexe du pore nucléaire, ressemblant à un bouchon sur le pore et mesurant environ 100 nm de diamètre. Ce complexe régule le passage de certaines macromolécules et particules.

La lamina nucléaire tapisse la face interne de l’enveloppe nucléaire, sauf au niveau des pores ; elle consiste en un entrelacement de filaments protéiques qui soutient mécaniquement l’enveloppe du noyau, lui donne sa forme et la maintient. Des données incontestables indiquent la présence d’une matrice nucléaire, un réseau de fibres protéiques qui s’étend dans le noyau. La lamina et la matrice nucléaires contribueraient à organiser le matériel génétique de manière à assurer son bon fonctionnement.

Composition

À l’intérieur du noyau, l’ADN est réparti dans des structures distinctes, les chromosomes, qui portent l’information génétique. Chaque chromosome contient une longue molécule d’ADN associée à de nombreuses protéines. Certaines de ces protéines facilitent l’enroulement de la molécule d’ADN de chaque chromosome pour lui permettre de se loger dans le noyau. Le complexe d’ADN et de protéines qui forme les chromosomes s’appelle chromatine.

Lorsque la cellule n’est pas en train de se diviser, la chromatine colorée apparaît comme un amas diffus, tant au microscope photonique qu’au microscope électronique. Même en présence de chromosomes séparés, il est impossible de les distinguer les uns des autres. Cependant, au moment où la cellule s’apprête à se diviser, les chromosomes se resserrent (deviennent plus condensés) et s’épaississent suffisamment pour qu’on puisse distinguer leur structure respective. Chaque espèce eucaryote possède un nombre caractéristique de chromosomes.

Ainsi, le noyau des cellules humaines en contient 46, exception faite des gamètes, ou cellules sexuelles (l’ovule et le spermatozoïde), qui en comptent seulement 23 ; la drosophile (Drosophila melanogaster, ou mouche du vinaigre) en possède 8 dans la plupart de ses cellules et 4 dans ses gamètes.

L'information génétique

Entre les périodes de division cellulaire, la structure intranucléaire la plus visible est le nucléole. Au microscope électronique, celui-ci apparaît sous la forme d’une masse opaque de granules et de fibres associée à la chromatine. Un ARN particulier, l’ARN ribosomique (ARNr), y est synthétisé à partir de l’information contenue dans l’ADN.

Des protéines importées du cytoplasme sont assemblées dans le noyau avec l’ARN ribosomique pour former de grandes et de petites sous-unités ribosomiques. Ces sous-unités sortent du noyau par les pores nucléaires et se rendent dans le cytoplasme . Là, une grande sous-unité et une petite se combinent pour former un ribosome.

Le noyau contient parfois deux nucléoles, ou plus, selon l’espèce et la phase du cycle reproductif de la cellule. Le noyau régit la synthèse protéique en élaborant [[l’ARN messager]] (ARNm) selon les directives fournies par l’ADN. Il expédie ensuite l’ARNm dans le cytoplasme par les pores nucléaires. Lorsqu’une molécule d’ARNm rejoint le cytoplasme, les ribosomes convertissent son message génétique en polypeptide de structure primaire.