Cours 8 PDF - Biologie Cellulaire L1 - Université BELHADJ BOUCHAIB Ain Temouchent

Université BELHADJ BOUCHAIB Ain Temouchent. Département de Biologie. Module de Biologie cellulaire L1. Cours : Le noyau interphasique et le cycle cellulaire. I. LE NOYAU INTERPHASIQUE Le noyau est un organite spécifique aux cellules eucaryotes, il est délimité par l'enveloppe nucléaire qui sé...

Université BELHADJ BOUCHAIB Ain Temouchent. Département de Biologie. Module de Biologie cellulaire L1. Cours : Le noyau interphasique et le cycle cellulaire. I. LE NOYAU INTERPHASIQUE Le noyau est un organite spécifique aux cellules eucaryotes, il est délimité par l'enveloppe nucléaire qui sépare son contenu du reste du cytoplasme. Il renferme le nucléoplasme dans lequel baignent essentiellement la chromatine et un ou plusieurs nucléoles.  STRUCTURE 1. L'enveloppe nucléaire Elle est formée de 2 membranes de 6nm d'épaisseur chacune, séparées par une cavité de 10 à 50 nm en continuité avec celle du RE : l’espace périnucléaire. La membrane nucléaire externe porte sur sa face cytosoilque des ribosomes et la membrane nucléaire interne est associée sur sa face nucléoplasmique à une fine couche correspondant à un réseau de filaments intermédiaires constitués de lamines (voir cours cytosquelette), La lamina densa permet un support structural rigide à l’enveloppe nucléaire et sert à la fixation des fibres de chromatine à la périphérie du noyau. L'enveloppe nucléaire permet de maintenir la forme du noyau mais assure surtout la protection du matériel génétique. Comme le REG elle est impliquée dans la synthèse de certaines protéines résidentes de l'enveloppe nucléaire et comme le REL elle est un lieu de stockage du calcium. 2. Les complexes des pores nucléaires(CPN) Le pore nucléaire n’est pas une simple ouverture. Il est obturé par un granule central et tapissé par 8 autres granules disposés en une structure octogonale. L’ensemble forme le complexe du pore. Les molécules de faible poids moléculaire traversent aisément le complexe du pore alors que les protéines de grand poids moléculaire ne le traversent pas. Les ARN et les ribosomes sont synthétisés dans le noyau et exportés vers le cytosol, tandis que les grosses protéines qui agissent dans le noyau telles que les DNA et RNA polymérases (grand poids moléculaire) sont synthétisées dans le cytosol et importées vers le noyau. 1 Université BELHADJ BOUCHAIB Ain Temouchent. Département de Biologie. Module de Biologie cellulaire L1. Cours : Le noyau interphasique et le cycle cellulaire. Il a été récemment démontré que ces protéines réagissent avec des récepteurs situés sur les parois des pores qui les transportent activement dans le noyau en élargissant le canal. Ils sont constitué de 2 grands anneaux de 120nm de diamètre (l'anneau cytosolique et l'anneau nucleoplasmique) délimitant un orifice central ou transporteur central de de 30nm de diamètre. Chacun des 2 anneaux est un assemblage de 8 bras qui font saillie dans l'orifice central, délimitant 8 canaux latéraux. Un troisième petit anneau est situé à l'intérieur du nucléoplasme. 3. LE NUCLEOPLASME Le nucléoplasme (un gel visqueux) est caractérisé par la présence de l’ADN qui est soit en forme de chromatine, soit condensé en forme de chromosomes. 4. LA CHROMATINE La chromatine est une substance fibrillaire constituée par une double hélice d’ADN fortement liée à une masse égale de protéines appelées histones (exclusivement présentes chez les eucaryotes). On distingue:  l’euchromatine  l’hétérochromatine (Voir cours : chromatine) 2 Université BELHADJ BOUCHAIB Ain Temouchent. Département de Biologie. Module de Biologie cellulaire L1. Cours : Le noyau interphasique et le cycle cellulaire. 5. Le chromosome La chromatine et le chromosome sont deux états morphologiques différents d'un même matériel génétique. Au cours de la mitose la chromatine se condense de plus en plus et de façon plus complexe à un chromosome. 6. Le nucléole C'est une structure plus ou moins sphérique dans le noyau, non délimitée par une membrane. Il disparaît à la prophase et se reforme à la télophase, pour persister durant toute l’interphase. Le nucléole présente 3 parties distinctes: - Le centre fibrillaire CF généralement central (ou plusieurs CF) -Le composant fibrillaire dense CFD entourant le CF - Le composant granulaire CG situé en périphérie des 2 parties précédentes. II. Le cycle cellulaire C'est l'intervalle de temps s'écoulant entre le moment où une cellule vient de se former (après une mitose) et le moment où elle donne deux cellules filles à la suite d'une nouvelle division. C'est donc une interphase et une mitose, Le cycle cellulaire est le temps d'une génération à l'échelle cellulaire. 3 Université BELHADJ BOUCHAIB Ain Temouchent. Département de Biologie. Module de Biologie cellulaire L1. Cours : Le noyau interphasique et le cycle cellulaire. Le cycle cellulaire est subdivisé en plusieurs phases : G1, S, G2, pour l'interphase et M pour la mitose.  l'interphase Est la plus longue période du cycle, elle correspond à la période comprise entre la fin d’une division et le début de la suivante. Sa durée varie en fonction de la nature et des conditions physiologiques de la cellule. Ex : les cellules intestinales se divisent deux fois par jour, les cellules hépatiques une à deux fois par an. L’interphase se décompose en trois phases successives : la phase G1, la phase S et la phase G2. (G : initiale de Gap, intervalle). a) La Phase G1 De l’anglais growth ou gap, au cours de laquelle la cellule croît. C'est notamment durant cette phase que les jeunes cellules filles fraîchement divisées grandissent jusqu'à atteindre leur taille finale. Cette phase se caractérise par un noyau contenant 2Q d'ADN. Chaque molécule d'ADN correspondant à un chromosome de mitose, n'est présentée qu'en un seul exemplaire et les chromosomes ne sont pas visibles. Cette quantité d'ADN reste constante en G1. Pendant cette phase, il y a aussi réactivation dans le noyau de la transcription en ARNm et de la synthèse des protéines dans le cytosol. b) La Phase S (S pour synthèse), au cours de la phase S, il y a réplication de l'ADN grâce à des DNA polymérases. La quantité d'ADN est donc doublée. Il y a passage de 2Q d'ADN à 4Q d'ADN et à la fin de la phase S, chaque molécule d'ADN est représentée en double exemplaire correspondant aux deux chromatides filles du chromosome mitotique. Il y a aussi synthèse de protéines dans le cytosol, en particulier des histones qui seront associées à l'ADN. 4 Université BELHADJ BOUCHAIB Ain Temouchent. Département de Biologie. Module de Biologie cellulaire L1. Cours : Le noyau interphasique et le cycle cellulaire. c) La Phase G2 Dans cette phase le noyau est à 4Q d'ADN. Le cytoplasme se prépare à la mitose avec une grande activité de synthèse protéique: en particulier les tubulines qui serviront à la formation du fuseau achromatique.  La Phase M (Mitose) La mitose est un phénomène continu, qui désigne: La division d’une cellule mère en deux cellules filles identiques. L’étape durant laquelle les chromosomes sont bien visibles. Conséquences: 1. La Caryodiérèse: division du noyau. 2. La Cytodiérèse: division du cytoplasme.  Le déroulement de la mitose: La mitose se déroule en quatre étapes caractéristiques qui sont la prophase, la métaphase, l'anaphase et la télophase. 1. Prophase:  La condensation de la chromatine en chromosomes,  Duplication du centrosome,  Le nucléole diminue de taille et disparait. 5 Université BELHADJ BOUCHAIB Ain Temouchent. Département de Biologie. Module de Biologie cellulaire L1. Cours : Le noyau interphasique et le cycle cellulaire.  Organisation des microtubules pour former le fuseau mitotique, structure bipolaire qui s'étend entre les deux centrosomes. 2. Prométaphase:  La rupture de l’enveloppe nucléaire, qui se disperse sous forme de vésicules dans le cytoplasme.  Le fuseau mitotique entre en contact avec les chromosomes, qui se fixent sur les microtubules. 3. Métaphase:  rassemblement de tous les chromosomes sur la plaque équatoriale (partie moyenne de la cellule) à distance égale des deux pôles. 4. Anaphase :  Clivage du centromère, les chromatides deviennent indépendants.  Raccourcissement des microtubules et ascension polaire des chromatides qui deviennent partagées en deux lots identiques dans chaque pôle.  Elongation des microtubules polaires entrainant un allongement de la cellule. 5. Télophase:  Arrêt de migration des chromatides regroupés en éventail aux pôles cellulaires.  Reconstitution de l’enveloppe nucléaire, et réapparition du nucléole. 6. Cytodiérèse:  Formation de l’anneau contractile, constitué de myofilaments d’actine et de myosine.  Formation du sillon de division dans un plan perpendiculaire à l'axe du fuseau mitotique et sépare la cellule en deux.  Le sillon de division se resserre.  Contraction de l’anneau et séparation physiques des deux cellules filles. 6 Université BELHADJ BOUCHAIB Ain Temouchent. Département de Biologie. Module de Biologie cellulaire L1. Cours : Le noyau interphasique et le cycle cellulaire. 7