Pr. Michel SEVE. Chapitre 7 : Le noyau cellulaire. UE2: Cycle 1 : Structure générale de la cellule

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1 UE2: Cycle 1 : Structure générale de la cellule Chapitre 7 : Le noyau cellulaire Pr. Michel SEVE Année universitaire 2014/2015 Université Joseph Fourier (UJF) Grenoble I - Tous droits réservés

2 Chapitre 7: Le noyau cellulaire Plan du cours 2/31 Le noyau cellulaire Plan du cours 1. Structure du noyau 1. Définition 2. La membrane nucléaire 3. Les pores nucléaires 4. Importines et Exportines 2. La chromatine 1. Niveaux de compactage 2. Structure du chromosome 3. La chromatine à l interphase 4. Territoires chromosomiques 5. Le nucléole

3 Chapitre 7: Le noyau cellulaire 1.1. Définition du noyau 3/31 Structure du noyau Le noyau est un compartiment séparé par une membrane communiquant avec le cytosol par des pores Toutes les macromolécules entrent et sortent par des mécanismes actifs de transport Le noyau n est pas homogène: territoires chromosomiques Nucléole: zone de transcription des gènes des ARNr Corps de Cajal: régulation et assemblage des snarn Granules (speckles): lieu de maturation, épissage

4 Chapitre 7: Le noyau cellulaire 1.1. Définition du noyau 4/31 Structure du noyau au microscope électronique

5 Chapitre 7: Le noyau cellulaire 1.1. Définition du noyau 5/31 Relations du noyau avec les structures cellulaires Réticulum endoplasmique ADN et protéines associées Nucléole Filaments intermédiaires Pore nucléaire Membrane nucléaire externe Membrane nucléaire interne Enveloppe nucléaire

6 Chapitre 7: Le noyau cellulaire 1.2. La membrane nucléaire 6/31 La membrane nucléaire Deux bicouches lipidique: membrane interne et membrane externe Espace périnucléaire de 30 nm Armature interne de protéines: les lamines (disparait lors de la mitose) en interaction avec la chromatine Pores nucléaires Enveloppe Nucléaire Membrane Externe Nucléaire Membrane Interne Nucléaire Membrane du RE Lumière du RE Réseau de lamine observé au microscope électronique Espace périnucléaire Pore Nucléaire Lamine Nucléaire

7 Chapitre 7: Le noyau cellulaire 1.2. La membrane nucléaire 7/31 Structure de la membrane nucléaire Pore Nucléaire Cytoplasme Nucléoplasme

8 Chapitre 7: Le noyau cellulaire 1.2. La membrane nucléaire 8/31 RE Recrutement De membrane Chromatine Reformation de la membrane nucléaire durant la télophase Fusion de membrane Assemblage du pore Membrane Nucléaire Externe Membrane Nucléaire Interne

9 Chapitre 7: Le noyau cellulaire 1.2. La membrane nucléaire 9/31 Structure de la membrane nucléaire au cours du cycle cellulaire Pore nucléaire Lamines DNA Enveloppe nucléaire Fusion des chromosomes enveloppés Membrane nucléaire interne Membrane nucléaire externe Phosphorylation des lamines Lamines Phosphorylées Protéines du pore nucléaire Noyau à l interphase Télophase tardive Chromatide Prophase Fragment d enveloppe nucléaire Fusion de fragments de l enveloppe nucléaire Déphosphorylation des lamines Télophase précoce

10 Chapitre 7: Le noyau cellulaire 1.3. Les pores nucléaires 10/31 Les pores nucléaires - Machinerie complexe et régulée - Formée de protéines les nucléoporines - Les protéines qui entrent dans le noyau ont une séquence de localisation nucléaire (SLN) exemple: PKKKRKV - Les protéines qui sortent du noyau ont une séquence d export nucléaire ou sont liés à des ARN - Les importation de protéines et d ARN se font grâce à des protéines d échange: Exemple: importines

11 Chapitre 7: Le noyau cellulaire 1.3. Les pores nucléaires 11/31 Le pore nucléaire et la membrane nucléaire

12 Chapitre 7: Le noyau cellulaire 1.3. Les pores nucléaires 12/31 Structure du pore nucléaire 8 Octamère Cytoplasme Filaments cytoplasmiques Filaments proximaux Transporteur central Colonne Anneau cytoplasmique Membrane nucléaire externe Anneau externe Enveloppe nucléaire Membrane Nucléaire interne Lumière Nucléoplasme Anneau interne Anneau nucléoplasmique Panier nucléaire

13 Chapitre 7: Le noyau cellulaire 1.3. Les pores nucléaires 13/31 Observations du pore nucléaire en microscopie électronique Filaments cytoplasmiques Anneaux Membrane nucléaire externe Anneau Enveloppe nucléaire Colonne Anneau Filament nucléaire Lamines nucléaires Panier nucléaire Membrane nucléaire interne

14 Chapitre 7: Le noyau cellulaire 1.3. Les pores nucléaires 14/31 Transport des protéines à travers le pore nucléaire Entrée Passive (Ions, petites Molécules) Entrée Active (Protéines) Transport des protéines à travers le pore nucléaire Pyruvate kinase Sans NLS Avec NLS nécessite NLS: «Nuclear Localization Signal» =Signal de localisation Nucléaire n n n: noyau

15 Chapitre 7: Le noyau cellulaire 1.4. Importines et Exportines 15/31 Importine et Exportine Cycle d importation Cycle d exportation Importine Protéine à importer Exportine Protéine à exporter

16 Chapitre 7: Le noyau cellulaire 1.4. Importines et Exportines 16/31 Sortie des ARN grâce au marn exporter

17 Chapitre 7: Le noyau cellulaire 2. La chromatine 17/31 STRUCTURE DE LA CHROMATINE

18 Chapitre 7: Le noyau cellulaire 2.1. Niveaux de compactage 18/31 Résumé des niveaux de compactage de la chromatine 2 nm 300 nm 11 nm 700 nm 30 nm 1400 nm Chromosome=chromatides sœurs Interphase Mitose / Méiose

19 Chapitre 7: Le noyau cellulaire 2.1. Niveaux de compactage 19/31 Observation au microscope électronique de la chromatine A = Fibre de 30 nm d un chromosome à l interphase B = Nucléosomes le long d une fibre d ADN Aspect en collier de perle = «Moniliforme»

20 Chapitre 7: Le noyau cellulaire 2.1. Niveaux de compactage 20/31 Structure de la chromatine En interphase Au cours de la mitose

21 Chapitre 7: Le noyau cellulaire 2.2. Structure du chromosome 21/31 Structure d un chromosome

22 Chapitre 7: Le noyau cellulaire 2.2. Structure du chromosome 22/31 L armature de protéines du chromosome Boucles d ADN Squelette Protéique

23 Chapitre 7: Le noyau cellulaire 2.3. La chromatine à l interphase 23/31 Condensation de la chromatine A l interphase: Hétérochromatine: Chromatine très condensée Transcription Inactive Euchromatine: Chromatine peu condensée Transcription Active

24 Chapitre 7: Le noyau cellulaire 2.3. La chromatine à l interphase 24/31 La chromatine à l'interphase n n Cellules HeLa à l interphase Microscopie à contraste de phase Chromatine à l'interphase Coloration au Hoechst Microscopie à Fluorescence

25 Chapitre 7: Le noyau cellulaire 2.3. La chromatine à l interphase 25/31 La chromatine condensée est absente prés des pores nucléaires Cytoplasme Enveloppe nucléaire Pore nucléaire Lamine Noyau Chromatine condensée nucléoplasme

26 Chapitre 7: Le noyau cellulaire 2.4. Territoires chromosomiques 26/31 Territoires chromosomiques (1) Chromosome painting

27 Chapitre 7: Le noyau cellulaire 2.4. Territoires chromosomiques 27/31 Territoires chromosomiques (2)

28 Chapitre 7: Le noyau cellulaire 2.5. Le nucléole 28/31 Le nucléole (1)

29 Chapitre 7: Le noyau cellulaire 2.5. Le nucléole 29/31 Le nucléole (2) Le nucléole contient la partie du chromosome appelé Nucleolar organiser (NO) et qui contient les génes des rarn

30 Chapitre 7: Le noyau cellulaire A retenir 30/31 Eléments majeurs à retenir - Savoir définir le noyau et son ultrastructure, la membrane nucléaire, les pores nucléaires - Connaitre les niveaux d organisation de la chromatine - Différents niveaux de compaction, définition euchromatine / hétérochromatine, structure à l interphase et au cours de la division cellulaire - Connaitre les éléments fonctionnels du noyau - Dynamique de la membrane nucléaire, Transport par le pore nucléaire

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