Chapitre 3 — Le noyau · Topic 2 : La chromatine · Leçon 2.3
Une région particulière de la chromatine, le nucléole, est l’usine à ribosomes de la cellule. Au-delà, le noyau est le siège des deux grandes fonctions de la chromatine : la transcription (expression des gènes) et la réplication (copie de l’ADN). Cette leçon les présente.
🎯 Objectifs pédagogiques
À la fin de cette leçon, tu sauras :
- décrire le nucléole et son rôle ;
- expliquer les organisateurs nucléolaires ;
- décrire les étapes de la transcription (ARNm) ;
- relier les ARN polymérases à leurs produits ;
- situer la réplication dans le cycle.
🧭 Plan de la leçon
- Le nucléole, usine à ribosomes
- La transcription et la maturation de l’ARN
- La réplication de l’ADN
1. Le nucléole, usine à ribosomes
Le nucléole est une structure du noyau où : l’ARNr (ARN ribosomique, 47S) est transcrit, et les sous-unités des ribosomes sont assemblées.
- aucune membrane n’entoure le nucléole : ce n’est pas un organite, mais une région du noyau correspondant à un rassemblement de l’ADN codant pour l’ARNr 47S ;
- il n’est pas tout le temps présent : forme, emplacement et nombre variables ;
- c’est une partie de la chromatine très compacte (dense aux électrons) : il contient beaucoup de matériel.
Il est organisé autour des organisateurs nucléolaires (ON) : des boucles chromosomiques portant les gènes des ARNr 47S (présents en plusieurs exemplaires). Au cours du cycle, le noyau peut posséder autant de nucléoles que d’ON en début d’interphase, puis ils grossissent et confluent pour n’en former qu’un seul en fin de G1 et en phase S.
2. La transcription et la maturation de l’ARN
La transcription (passage de l’ADN à l’ARN) et la maturation ont lieu dans le noyau. Un gène comporte des séquences transcrites — introns (non traduits) et exons (traduits) — et des séquences non transcrites en amont (séquences régulatrices). Seuls les exons codent pour la protéine (certains gènes n’ont pas d’introns).
La biogenèse de l’ARNm mature comprend deux événements majeurs, dans le noyau : l’ajout d’une coiffe en 5′ (5’P) et d’une queue poly-A en 3′ (3’OH) ; et l’excision des introns + l’épissage des exons (mis bout à bout), l’intron étant libéré puis dégradé. Résultat : un ARNm plus court que le transcrit primaire.
Les trois ARN polymérases à distinguer :
- ARN polymérase I : transcrit l’ARNr 47S dans le nucléole ;
- ARN polymérase II : transcrit les ARNm dans le noyau ;
- ARN polymérase III : synthétise l’ARN 5S et les ARNt.
L’assemblage des ribosomes : les protéines ribosomiques sont importées du cytoplasme vers le noyau ; l’ARNr 47S, remanié, est rejoint par ces protéines et par l’ARN 5S → particules pré-ribosomiques 40S et 60S (dans le nucléole) → passage dans le cytoplasme, où les 2 sous-unités s’associent en ribosome pour la traduction.
3. La réplication de l’ADN
La réplication consiste à obtenir une copie de l’ADN (doubler le matériel génétique) : c’est un événement fondamental pour le cycle cellulaire. Elle a lieu uniquement pendant la phase S de l’interphase, dont le noyau est le siège.
Ne confonds pas : la transcription (ADN → ARN) a lieu en permanence selon les besoins (expression des gènes) ; la réplication (ADN → ADN) n’a lieu qu’en phase S, pour préparer la division. Les deux se déroulent dans le noyau.
🧠 À retenir absolument
- Nucléole : transcription de l’ARNr 47S + assemblage des sous-unités ribosomiques ; pas de membrane, pas un organite ; nombre/forme variables ; organisé autour des organisateurs nucléolaires (ON) ; confluence en un seul en fin de G1/phase S.
- Gène : introns (non traduits) + exons (traduits, seuls codants) + séquences régulatrices (amont).
- Maturation de l’ARNm : coiffe 5′ + queue poly-A 3′ ; excision des introns + épissage des exons → ARNm plus court.
- ARN pol I → ARNr 47S (nucléole) ; ARN pol II → ARNm ; ARN pol III → ARN 5S + ARNt. Pré-ribosomes 40S et 60S → cytoplasme → ribosome.
- Réplication : ADN → ADN, uniquement en phase S, dans le noyau.
❓ Questions fréquentes
Qu’est-ce que le nucléole et à quoi sert-il ?
C’est une région du noyau, sans membrane (donc pas un organite), où l’ARN ribosomique 47S est transcrit et où les sous-unités des ribosomes sont assemblées. Il est organisé autour des organisateurs nucléolaires, boucles chromosomiques portant les gènes d’ARNr 47S.
Quelles sont les étapes de la maturation de l’ARNm ?
Dans le noyau : l’ajout d’une coiffe en 5′ et d’une queue poly-A en 3′, puis l’excision des introns et l’épissage des exons (mis bout à bout). L’intron est libéré puis dégradé. L’ARNm mature est plus court que le transcrit primaire.
Que transcrit chaque ARN polymérase ?
L’ARN polymérase I transcrit l’ARNr 47S dans le nucléole ; l’ARN polymérase II transcrit les ARNm ; l’ARN polymérase III synthétise l’ARN 5S et les ARNt. Les particules pré-ribosomiques 40S et 60S, formées dans le nucléole, passent ensuite dans le cytoplasme.
Quand a lieu la réplication de l’ADN ?
Uniquement pendant la phase S de l’interphase, dans le noyau. La réplication double le matériel génétique : c’est un événement fondamental pour préparer le cycle cellulaire, à distinguer de la transcription (ADN → ARN), qui a lieu selon les besoins.
🚀 Pour aller plus loin
Reste à décrire la frontière du noyau : l’enveloppe, le pore et les lamines.
Contenu pédagogique original — Réussir SVT. L’équipe Réussir SVT.