Cellule végétale
Le noyau d’une cellule eucaryote contrôle directement ou indirectement la quasi-totalité des activités physiologiques cellulaires, notamment l’initiation, la régulation et la fin des événements enzymatiques.
Il est également le dépositaire de l’information génétique (le génome), abritant et protégeant les chromosomes et les gènes qu’ils portent. Dans toutes les cellules eucaryotes, le noyau est généralement la structure cellulaire la plus grande et la plus centrale, bien que dans les cellules de stockage des plantes, certains types de vacuoles puissent être plus grands et plus visibles.
Le noyau, du mot grec nucle (signifiant « puits » ou « noyau ») est le centre de commande et de contrôle de la cellule. Les six fonctions de base du noyau sont, premièrement, de protéger et de stocker les gènes, protégeant finalement l’acide désoxyribonucléique (ADN) sur lequel les gènes sont organisés du reste de la cellule.
Deuxièmement, d’organiser les gènes en chromosomes pour faciliter leur déplacement et leur distribution pendant la division cellulaire ; troisièmement, d’organiser le déroulement de l’ADN pendant la copie des gènes pour la production de milliers de protéines.
Quatrièmement, pour fabriquer et transporter des molécules régulatrices, principalement des enzymes et d’autres produits génétiques, dans le cytoplasme ; cinquièmement, pour fabriquer des sous-unités de ribosomes ; et sixièmement, pour répondre aux hormones et autres signaux chimiques reçus par les pores nucléaires.
Composants
Structurellement, le noyau est constitué de plusieurs parties distinctes : une enveloppe nucléaire, le nucléoplasme, la chromatine et un ou plusieurs sous-organites appelés nucléoles. L’enveloppe nucléaire forme une barrière protectrice qui isole le noyau du cytoplasme
L’enveloppe est constituée de deux membranes unitaires (une membrane à double unité) qui sont structurellement similaires aux autres membranes de la cellule. La membrane externe est étroitement associée au recticulum endoplasmique (RE) de la cellule et peut être continue avec lui. Comme le RE rugueux du cytoplasme, la membrane nucléaire externe comporte des ribosomes qui y sont intégrés.
Diagramme du noyau
Certains scientifiques, en fait, suggèrent que l’enveloppe nucléaire n’est qu’une version localisée et spécialisée du RE. La membrane nucléaire interne est doublée d’une couche fibreuse, appelée lamina nucléaire, qui confère force et structure à la forme du noyau et peut également servir de site de liaison pour une partie de la chromatine.
À certains intervalles, l’enveloppe nucléaire est perforée par de petits pores qui fonctionnent comme des canaux de communication pour l’échange contrôlé de matériaux entre le noyau et le cytoplasme. Collectivement, les pores nucléaires couvrent environ 10 % de la surface du noyau.
Chaque pore nucléaire est un complexe constitué d’un pore central dont le diamètre a été estimé à 30-100 nanomètres. Les pores nucléaires sélectivement perméables fonctionnent comme des voies d’entrée et de sortie pour une variété de molécules hydrosolubles, principalement des produits nucléaires, tels que les sous-unités de ribosome, les molécules d’ARN messager (acide ribonucléique) et les protéines chromosomiques.
Le protoplasme à l’intérieur du noyau est appelé nucléoplasme. Comme le cytoplasme, il est constitué d’un mélange de substances et d’organites ressemblant à de la gelée, mais il diffère par une concentration plus élevée de nucléotides et d’autres molécules organiques qui sont utilisés dans la synthèse de l’ADN et de l’ARN.
Les principales structures à l’intérieur du nucléoplasme comprennent l’ADN et généralement un organite – mais parfois plusieurs – appelé le nucléole. Sauf pendant la division cellulaire, les molécules d’ADN se présentent sous la forme d’un réseau de fibres déroulées appelé chromatine. Pendant la division cellulaire, les brins moléculaires d’ADN s’enroulent et se superposent autour des protéines histones pour se condenser et former les chromosomes.
Le nombre de chromosomes présents dans le noyau est spécifique à chaque espèce végétale et animale. Les humains, par exemple, ont quarante-six chromosomes, le tabac en a quarante-huit, le maïs en a vingt, les carottes en ont dix-huit et les pois ont quatorze chromosomes.
Le nucléole est le plus grand organite visible à l’intérieur du noyau. Il est généralement associé à des régions spécifiques des chromosomes, appelées régions organisatrices nucléaires, qui contiennent des gènes qui dirigent la synthèse des sous-unités ribosomiques.
Les principaux produits de l’activité du nucléole sont les unités de l’ARN ribosomal (ARNr). Ces sous-unités sont finalement complexées avec des protéines ribosomales et transportées du noyau vers le cytoplasme par des protéines porteuses spéciales.
D’autres sites au sein du noyau, appelés domaines fonctionnels, contrôlent la synthèse des molécules messagères (pré-ARNm), de transfert (ARNt). Une fois formées, ces molécules sont ensuite complexées avec des protéines et transportées en tant que nucléoprotéines vers le cytoplasme.
Division cellulaire
Bien qu’apparemment à la fois stable et durable, le noyau disparaît de la vue normale et est reformé pendant la division cellulaire chez presque tous les végétaux, à l’exception des levures, qui conservent un noyau clairement défini tout au long du processus de division.
Dans les autres cellules végétales eucaryotes, le noyau disparaît au début de la prophase de la mitose, lorsque l’enveloppe nucléaire est fragmentée enzymatiquement en petites vésicules presque invisibles. Celles-ci ne sont pas réassemblées jusqu’aux événements finaux de la télophase, lorsqu’elles se reforment autour des chromosomes et sont contrôlées par la lamelle des cellules filles.