Chapitre 3 — Le noyau · Topic 1 : Définition et observation · Leçon 1.2
Un noyau de quelques micromètres est invisible à l’œil nu : il faut un microscope. Deux techniques dominent : la microscopie à fluorescence (avec le DAPI, qui marque l’ADN) et la microscopie électronique à transmission. Cette leçon explique leur principe.
🎯 Objectifs pédagogiques
À la fin de cette leçon, tu sauras :
- situer le noyau dans les ordres de grandeur ;
- choisir le microscope adapté ;
- expliquer le principe du DAPI ;
- décrire la microscopie électronique (MET) ;
- interpréter une image de densité aux électrons.
🧭 Plan de la leçon
- Ordres de grandeur et choix du microscope
- La microscopie à fluorescence (DAPI)
- La microscopie électronique à transmission (MET)
1. Ordres de grandeur et choix du microscope
Les échelles d’observation :
- 0,1 nm à 200/300 nm : échelle de la microscopie électronique ;
- 200/300 nm à 200 µm : échelle de la microscopie photonique ;
- au-delà de 200 µm : échelle de l’œil nu.
Comme le noyau mesure 1 à 10 µm, on l’observe au microscope : photonique (qui utilise le spectre de la lumière blanche) ou électronique (qui utilise des électrons). En règle générale, il faut un microscope (sauf quelques noyaux très particuliers, hors programme).
2. La microscopie à fluorescence (DAPI)
Pour visualiser un noyau en fluorescence, on utilise un colorant qui interagit directement avec l’ADN : on colore donc l’ADN, et non le noyau lui-même. Ce colorant est le DAPI :
- c’est un intercalant de l’ADN fluorescent (bleu) : il s’intercale entre les bases de l’ADN ;
- il permet de visualiser l’ADN, donc les noyaux ;
- il fluoresce sous les UV, à une longueur d’onde proche du bleu.
La résolution de la microscopie en fluorescence ne permet pas de visualiser les mitochondries, même marquées au DAPI (alors qu’elles contiennent de l’ADN). Et le DAPI ne peut pas être utilisé en microscopie électronique.
Sur une image au DAPI, chaque point bleu est un noyau, donc une cellule : compter les noyaux revient à compter les cellules. C’est très utilisé chez des organismes modèles comme le ver C. elegans (notamment en étude de la méiose), où l’on repère des régions plus ou moins denses en noyaux.
3. La microscopie électronique à transmission (MET)
La MET visualise le noyau selon la densité aux électrons de l’échantillon. Les électrons traversent une coupe très fine :
- s’il y a peu de matière, les électrons traversent facilement → image grise/blanche ;
- s’il y a beaucoup de matière, les électrons sont arrêtés → image noire/foncée.
La MET permet de très bien visualiser le noyau et les contours membranaires : on voit plus de détails qu’en microscopie photonique. L’image est en noir et blanc (le noir = très dense aux électrons), avec un contraste important. Remarque : si une image MET présente de la couleur, c’est une colorisation artificielle ajoutée numériquement.
Deux logiques complémentaires : le DAPI (fluorescence) marque spécifiquement l’ADN et permet de repérer/compter les noyaux ; la MET ne marque rien de spécifique mais offre une haute résolution et révèle l’ultrastructure (membranes, contraste de densité). Le DAPI ne fonctionne qu’en photonique.
🧠 À retenir absolument
- Échelles : ME = 0,1 nm à 200/300 nm ; photonique = 200/300 nm à 200 µm ; œil nu > 200 µm. Noyau (1-10 µm) → microscope obligatoire.
- DAPI : intercalant de l’ADN, fluorescent bleu sous UV ; marque l’ADN (donc les noyaux), pas le noyau directement.
- Limites du DAPI : ne visualise pas les mitochondries (résolution) ; pas utilisable en ME.
- MET : image selon la densité aux électrons (peu de matière = clair, beaucoup = noir) ; noir et blanc, haute résolution, contours membranaires ; couleur = colorisation artificielle.
❓ Questions fréquentes
Quel microscope utilise-t-on pour observer un noyau ?
Un microscope photonique (lumière blanche) ou électronique (électrons), car le noyau, de 1 à 10 µm, est trop petit pour l’œil nu. La microscopie électronique couvre 0,1 nm à 200/300 nm, la photonique 200/300 nm à 200 µm.
Qu’est-ce que le DAPI et comment fonctionne-t-il ?
C’est un intercalant de l’ADN fluorescent : il s’intercale entre les bases de l’ADN et fluoresce en bleu sous les UV. Il colore donc l’ADN (et non le noyau directement), ce qui permet de visualiser les noyaux en microscopie à fluorescence.
Quelles sont les limites du DAPI ?
La résolution de la fluorescence ne permet pas de visualiser les mitochondries, même si elles contiennent de l’ADN et sont marquées au DAPI. De plus, le DAPI ne peut pas être utilisé en microscopie électronique.
Comment se forme l’image en microscopie électronique à transmission ?
Selon la densité aux électrons : là où il y a peu de matière, les électrons passent et l’image est claire ; là où il y a beaucoup de matière, ils sont arrêtés et l’image est foncée. L’image est en noir et blanc et très contrastée ; toute couleur est une colorisation artificielle.
🚀 Pour aller plus loin
En MET, les zones noires du noyau correspondent à la chromatine : entrons-y.
Contenu pédagogique original — Réussir SVT. L’équipe Réussir SVT.