Le noyau

Le terme de “noyau” a fait son apparition depuis 1831, quand Robert Brown observait les cellules végétales et a remarqué qu’il était présent dans chacun d’entre eux. Robert n’était pas la première personne à découvrir le noyau, mais il l’a défini comme une des caractéristiques majeures des cellules eucaryotes. Il demeure de noter que le noyau fait uniquement partie des cellules eucaryotes et non dans les cellules procaryotes. En lire davantage ici.

Qu’est-ce qu’un noyau?

L’Institut national de recherche sur le génome humain (INRGH) définit le noyau comme “un organite à membrane dans une cellule qui contient le chromosome ADN [1]. Il est l’organite la plus large et rigide dans les cellules animales et dans les mammifères, il occupe approximativement 10% du volume cellulaire [2].

Figure 1. Les noyaux sont marqués en mauve.

Les origines du noyau

Il n’existe pas de consensus sur l’origine du noyau, mais plutôt trois hypothèses. L’hypothèse la plus populaire consiste à ce que le réticulum endoplasmique (RE - en lire plus ici) se serait agrandi et éventuellement se serait entouré autour de l’ADN [3]. Ainsi, le noyau se serait développé à partir du RE.

Les fonctions du noyau

Stocker et protéger le chromosome de l’ADN

Puisque le noyau contient le chromosome de l’ADN de l’eucaryote, sa fonction première est de stocker et protéger l’information génétique. Le chromosome de l’ADN est plié et rempli. En fait, les cellules humaines possèdent environ 2m d’ADN qui est plié pour rentrer à l’intérieur de 10 microns (à l’échelle, un grain de sel est 60 microns, ainsi, 2m d’ADN est plié à l’intérieur d’un sixième de grain de sel) [4].

Faciliter la communication entre le génome et le reste de la cellule

Le noyau est perforé par une série de complexes protéines assez massives connues sous le nom de pore nucléaire complexe (PNC). Ces structures permettent le mouvement des molécules entre le noyau interne et la cellule - un processus appelé la transcription. Au travers de la transcription, les gènes produisent des messages qui sont envoyés par les PNC au reste de la cellule. Ces messages indiquent à la cellule quelle protéine à besoin d’être produite.

Figure 2. Noyau.

Les messages peuvent aller dans les deux directions. En fait, un stimulus externe de l’extérieur du noyau - l’environnement externe ou à l’intérieur de la cellule - peuvent déclencher une cascade de réactions chimiques. Éventuellement, cette cascade incite la molécule à bouger via les PNC et à interagir avec l’ADN. L’interaction mène à une transcription des protéines nécessaires.

Mécanotransduction

Le transfert d’une force physique - du mouvement d’une cellule ou d’une force extérieure - au cytosquelette est un processus connu sous le nom de mécanotransduction. Dans ce cas, les forces physiques peuvent causer de la pression envers le noyau, créant donc une cascade de réactions chimiques ce qui va éventuellement amener la molécule à interagir avec l’ADN.

Il existe diverses manières de soulager cette pression, variant du relâchement des ions à l’activation des gènes. Par exemple, la mécanotransduction peut mener à une différenciation de la cellule souche, donnant une montée à toutes les cellules différentes dans le corps [5] ou le tout peut causer un comportement indésirable comme une tumeur [6].

Restez à l’affût des prochaines publications sur le génome et l’évolution!

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Écrit par: Maria

Édité par: María and Natasha

Figures créés par: Adrian

Traduit par: Emmanuelle

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Références (en anglais) :

1. Nucleus (2023). National Human Genome Research Institute. Available at: https://www.genome.gov/genetics-glossary/Nucleus#:~:text=A%20nucleus%2C%20as%20related%20to,and%20out%20of%20the%20nucleus (Accessed: 17 January 2023).

2. Jagannathan, S. et al. What is the nucleus? (2023). MBInfo. Available at: https://www.mechanobio.info/what-is-the-nucleus/#:~:text=The%20primary%20functions%20of%20the,facilitate%20its%20transcription%20and%20replication (Accessed: 17 January 2023).

3. Martin, W. (2005). Archaebacteria (Archaea) and the origin of the eukaryotic nucleus. Current Opinion in Microbiology, 8(6), pp. 630-637. Available at: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1369527405001608?via%3Dihub

4. Zooming In: Visualizing the Relative Size of Particles (2020). Available at: https://www.visualcapitalist.com/visualizing-relative-size-of-particles/ (Accessed: 17 January 2023).

5. Engler, A. et al. (2006). Matrix Elasticity Directs Stem Cell Lineage Specification. Cell, 126(4), pp. 677-689. Available at: https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(06)00961-5?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0092867406009615%3Fshowall%3Dtrue

6. Paszek, MJ. et al. (2005). Tensional Homeostasis and the Malignant Phenotype. Cancer Cell, 8(3): 241-254. Available at: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16169468/