Noyau interphasique & cycle cellulaire

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1 Chapitre VII Noyau interphasique & cycle cellulaire Par Dr A. DEKAR CBM - Dergana

2 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

3 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

4 matériel génétique (ADN) Interphase Mitose Noyau Chromosomes

5 Interphase Noyau= Compartiment intracellulaire renfermant le matériel génétique (ADN) Noyau = Caractéristique des organismes Eucaryotes Observation en M.Ph = masse fortement colorable

6 Dans une cellule en division, Lle génome prend la forme de Chromosomes

7 Présence / absence de noyau : les cellules nucléées & anucléées

8 Cellules bi et plurinucléées Hépatocytes Cell. Musculaire striée

9 La forme du noyau suit celle de la cellule qui le porte

10 Forme et position du noyau / cellule Arrondi / central Allongé / périphérique Sphérique / basal Cell. Cardiaque Adipocyte Acinus pancréatique Est fonction du type et de l état d activité cellulaire

11 Le rapport nucléo cytoplasmique : un critère d identification de cellules tumorales V n / V cy Élevé à l état embryonnaire V cy = V cell - Vn Tumorisation Vn / V cell-vn Faible à l état différenciée (adulte )

12 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 RNP élevé

13 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

14 Composantes ultrastructurales du noyau Enveloppe nucléaire Chromatine Nucléole contenus dans le Nucléoplasme *

15 Chromatine Pores nucléaires Enveloppe nucléaire Nucléole

16 Nucléoplasme *: milieu intranucléaire Eau + ions Lamines A,B,C protéines du nucléosquelette Réseau NuMa Réseau périnucléaire pour la fixation de la chromatine à l EN Soutien structural et fonctionnel de l ADN

17 NOYAU INTERPHASIQUE GENERALITES I- L ENVELOPPE NUCLEAIRE I-1- Ultrastructure I-2- Composition chimique I-3- Rôles I-4- Biogenèse

18 Enveloppe nucléaire, une citerne spécialisée du RE

19 L enveloppe nucléaire: une citerne spécialisée du RE. Sa double membrane discontinue porte les complexes du pore

20 Techniques de mise en évidence Coupes minces MET Répliques MEB

21 Composants de l enveloppe nucléaire Membrane externe Tristratifiée Porte des ribosomes En continuité avec le RE Espace périnucléaire ± large/ f( activité) Lieu de Stockage des Produits sés Pore nucléaire Complexe du pore Membrane interne Tristratifiée Tapissée de Lamines A,B,C (Lamina)

22 Visualisation du pore en MET

23 PLAN GENERALITES I- L ENVELOPPE NUCLEAIRE I-1- Ultrastructure I-2- Composition chimique I-3- Rôles I-4- Biogenèse

24 Architecture moléculaire du complexe du pore Répliques passant par les complexes du pore : 8 bras radiaires / canaux Latéraux + un canal centrale

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

26

27 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

28 Vue en perspective du complexe du pore: des nucléoporines organisés en 3 anneaux ( voir tirage)

29 Vue de face à partir du cytosol

30 Vue en coupe du complexe du pore et les composants moléculaires de l enveloppe

31 Les nucléoporines principaux composants moléculaires du complexe du pore

32 Fonctions de l enveloppe Complexe du pore Double membrane Échanges Nucléo-cytoplasmiques Mêmes fonctions que le RE

33 Échanges Nucléo-cytoplasmiques Passifs Actifs Les 8 Canaux latéraux Le canal central Importations = entrées exportations = sorties

34 Exercice: orientrer la structure et nommer les composants de l enveloppe nucléaire

35 Le transport à travers le canal central se fait en 4 étapes

36 Molécules importées Protéines Structurales Enzymatiques Lamines, Histones, Nucléoporines, NES Protéines ribosomiques (Small & Large) Polymérases I, III Enz. Régulation du génome Enz. Clivage : endonucléases

37 Mécanisme de l importations à travers le canal central NLS Protéine avec NLS masqué Protéine avec NLS masqué Complexe NLS-BP

38 Molécules exportées ARNs RiboNucléoProtéines AR N m ARN t Sous unités ribosomales HSP SRP

39 Mode d exportations à travers le canal central

40 Biogenèse de l enveloppe : un phénomène lié au cycle cellulaire

41

42 Processus de biogenèse de l enveloppe nucléaire

43 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

44 Au MET la chromatine se présente sous deux aspects : clair et dense

45 Coupes minces + coloration positive Chromatine dense Hétérochromatine Chromatine claire Euchromatine Abondante / cellules peu actives Leucocytes Macrophages Fibrocytes Cell.endothéliale Abondante / cellules très actives Cell nerveuses Cell. Glandulaires

46 Hétérohromatine Hétérohromatine Nucléoassociée Hétérohromatine Périphérique Hétérohromatine dispersée Hétérochromatine Constitutive Hétérochromatine Facultative Jamais transcrite Transcription selon les besoins de la cellule

47 Noyaux riches en hétérochromatine Macrophages Cell.endothéliale

48 Euchromatine Localisée dans le reste du nucléoplasme finement granuleuse toujours transcrite

49 Noyaux riches en Eurochromatine Cell. Glandulaires Cell. nerveuses

50 Aspect ultrastructural du noyau (voir tirage)

51 Coupes minces + autoradiographie Met en évidence l activité de la chromatine Uridine * ( précurseur ARN) Incorporation précoce dans l Euchromatine Incorporation tardive dans l hétérochr. Facultative thymidine*(précurseur ADN) Incorporation précoce dans l euchromatine Incorporation tardive dans hétérochroimatine Euchromatine + Hétéroch. Facul.= Génétiquement actives Euchromatine / réplication précoce Hétérochromatine / réplication tardive

52 Observation d un noyau sur coupes minces après autoradiographie (en phase S): mise en évidence de la réplication

53 Chromatine isolée + coloration négative: organisation moléculaire Fibrilles de 10 à 11 nm de Ø Fibrilles de 20-30nm de Ø Fibre A = fibre nucléosomique = fibre en zigzag (collier de perles ) Fibre B = fibre épaisse

54 Architecture moléculaire des composants de la chromatine Fibre B Fibre A

55 Composants moléculaires de la chromatine Euchromatine formée de: Hétérochromatine formée de: Fibres nucléosomiques Fibres solenoïdes Fibre A Fibre B

56 Composants moléculaires de la chromatine Nucléosomes Cœur d histones 2(H2A,H2B, H3,H4) Fibre A ¾ de tours d ADN Lien internucléosomique ADN nu Histone H1 de verrouillage Fibre B Fibre A + Protéines non Histones

57 Architecture moléculaire de la fibre nucléosomique (fibre A)

58 Organisation moléculaire du cœur nucléosomique Lien internucléosomique Nucléosome

59 compaction de la fibre chromatinienne selon le modèle solénoïde

60 Spiralisation de la fibre A en solénoïde par association à des protéines non histones

61 Degrés de compaction de l ADN et formation des variétés de chromatine

62 L association des protéines non histones à l ADN contrôle les états chromatine et chromosomes du génome

63 La biogenèse de la chromatine est régulée par le cycle cellulaire Prophase. Métaphase Compaction de la chromatine Formation des chromosomes Reconstitution de la chromatine Télophase Décondensation des chromosomes

64 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

65 Nucléole

66 Les nucléoles naissent à partir des constrictions secondaires

67 ADN des constrictions II res des 5 paires de chromosomes acrocentriques 13,14,15, ADN organisateur nucléolaire Transcription 3 ARN ribosomiques: 18S,5,8S, 28S

68 Aspect détaillé d un nucléole naissant Centre Fibrillaire Chromatine nucléoassociée

69 Un nucléole peut comporter plusieurs CF

70 Biogenèse des nucléoles 5 paires de chromosomes acrocentriques 10 Constriction II aire Fin de la division ( télophase) ADN organisateur nucléolaire Décondensation des chromosomes Regroupement des organisateurs et formation de centre(s )fibrillaires( s) C est la naissance d un nucléole

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

72 Les éléments constitutifs du nucléole reflètent son activité. Mitose Interphase Disparition du nucléole par condensation de son ADN Décondensation de l ADN nucléolaire et réapparition du nucléole

73 Représentation schématique des composants ultrastructuraux du nucléole (voir P )

74 L ADN Organisateur nucléolaire code pour 3 des ARN ribosomiques (voir P ) L ADN des constrictions comporte 20 copies du même gène

75 Unités de transcription des génes nucléolaires sont situées à la limite CF-CFD

76 Voir P.

77 La transcription de l ADNr et la maturation des transcrits donne la structure ségréguée du nucléole Espaceurs intergéniques ADN r Espaceurs intragéniques tous les ARNr + protéines ribosomales + Sous unités ribosomales Unité de transcription * *CF * * CG ARN 45S + ARN Polymérase * CFD

78 Biogenèse des sous unités ribosomales Maturation

79 Noyau cytosol Nucléole Chromatine ARN r 18S,28S,5,8S ARNr 5S Protéines ribosomales Small et large Protéines ribosomales Small et large Assemblage en ribonucléoprotéines: les deux sous unités ribosomales Importation vers le noyau Origine des et composants moléculares des ribosomes

80 Assemblage des ARNr et des protéines ribosomales dans le Nucléole et le noyau

81 Les sous unités ribosomales se forment dans le composant granulaire du nucléole Petite sous unité 40S Grosse sous unité 60S ARN r 18S + 30 protéines Small ARNr 28S + 5,,8 S + 5 S + 40 Protéines Large Exportation vers le cytoplasme

82 PROCARYOTES Composants moléculaires des ribosomes EUCARYOTES

83 Composants moléculaires des sous unités ribosomales élément structural PROCARYOTES EUCARYOTES Grosse S/U 50 S: ARNr (23S + 5S) 31 à 34 protéines L Petite S/U 30S: ARNr 16S 21 protéines S 60S: ARNr (28S + 5.8S + 5S) 45 à 50 protéines L 40S: ARNr 18S 30 à 33 protéines S Ribosome assemblé (actif) 70S taille réduite, moins nombreux 80S taille plus grande, plus nombreux

84 Exportation des sous unités ribosomales nouvellement formées L assemblage des deux sous unités ribosomales se fait dans le cytosol par association à un ARNm

85 Modèle d association des deux sous unités ribosomales