NUCLÉOÏDE: CARACTÉRISTIQUES, STRUCTURE, COMPOSITION, FONCTIONS - LA BIOLOGIE - 2025

Le nucléoïde est une région irrégulière, d'apparence désordonnée située à l'intérieur des cellules procaryotes, occupant une région importante du cytoplasme et clairement différenciable en raison de sa phase différente.

Ce dernier se distingue comme le lieu de concentration de l'ADN bactérien, comme la seule longue molécule à deux chaînes formant le soi-disant chromosome bactérien qui se condense, étant visible sous forme de nucléoïde.

Le nucléoïde est marqué du chiffre 7. Source: LadyofHats

En termes simples, le nucléoïde est une structure similaire au noyau eucaryote, mais il n'a pas de frontières structurelles visibles. Cependant, il est possible de le différencier du reste du contenu cytoplasmique et de le reconnaître comme l'un de ses principaux composants.

caractéristiques

La forme du nucléoïde est le résultat de nombreuses projections de celui-ci, résultant en une forme de corail, qui lors de la duplication prend une forme plus bilobée, qui se sépare ensuite en deux nucléoïdes différents.

Le nucléoïde est l'équivalent de la chromatine dans les cellules eucaryotes, mais il existe des différences notables. Premièrement, les protéines basiques (de type histone) présentes dans le nucléoïde ne forment pas de structures régulières et compactes comme les histones dans les nucléosomes de la chromatine, présentant une organisation moins complexe.

De plus, la tension hélicoïdale qui compacte l'ADN nucléoïde est de type plectonémique et toroïdal, et dans la chromatine la tension provoquée par l'interaction entre l'ADN et les histones est de type toroïdal (superenroulement).

L'ADN des cellules procaryotes est circulaire et elles n'ont qu'un seul chromosome et, par conséquent, une copie de chaque gène, étant haploïde génétique.

Le génome des bactéries est relativement petit et facile à manipuler, l'ajout ou la suppression de fragments d'ADN (en raison de leur dissociation facile du reste des composants nucléoïdes) peut être réintroduit dans les bactéries, ce qui le rend idéal pour travailler sur ingénierie génétique.

Structure et composition

Le nucléoïde, également connu sous le nom de corps de chromatine, a pour composant principal l'ADN, qui constitue plus de la moitié de son contenu et est condensé environ 1000 fois. Comme chaque nucléoïde est isolé, sa masse est composée à 80% d'ADN.

Cependant, en plus de son génome, il possède des molécules d'ARN et une grande variété d'enzymes telles que l'ARN polymérase et les topoisomérases, ainsi que des protéines basiques.

Dans une grande variété de bactéries, il existe du matériel génétique qui n'est pas concentré dans le nucléoïde, mais qui est dispersé dans le cytoplasme dans des structures appelées plasmides, dans lesquelles se trouvent des molécules d'ADN plus petites.

D'autres variétés de protéines étroitement associées au nucléoïde ont pour fonction de le maintenir condensé et compact et de faciliter également la ségrégation du matériel génétique en cellules filles. Les processus de synthèse de l'ARN et des protéines dans le nucléoïde semblent aider au maintien de la forme générale du nucléoïde.

En revanche, lors de processus tels que la différenciation cellulaire ou lors de l'adoption d'états latents, la forme du nucléoïde varie considérablement.

L'organisation du nucléoïde varie selon l'espèce de bactérie évaluée. D'autres protéines associées aux nucléoïdes (PAN) influencent également son organisation.

Le nucléoïde dans la division cellulaire

Lorsque les bactéries ont commencé à se diviser, le nucléoïde contient le matériel de deux génomes, un produit de la synthèse de l'ADN. Ce matériel dupliqué est distribué parmi les cellules filles, en raison de la division cellulaire.

Au cours de ce processus, chaque génome, par l'intermédiaire de protéines associées au nucléoïde et à la membrane, se lie à certains secteurs de cette dernière qui tireront deux régions du chromosome bactérien lors de la division, de sorte que chaque compartiment qui prend naissance (c'est-à-dire chacun cellule fille) est laissé avec un nucléoïde.

Plusieurs protéines telles que HU et IHF se lient étroitement à l'ADN et participent à sa condensation, sa réplication et son repliement.

Caractéristiques

Le nucléoïde n'est pas seulement un porteur inactif du matériel génétique (chromosome bactérien). De plus, avec l'action des protéines qui l'accompagnent, ils protègent l'ADN. Son compactage est directement corrélé à la protection du génome lors de processus tels que le stress oxydatif et des facteurs physiques tels que les radiations.

Cela participe également de manière notoire à l'organisation cellulaire globale et a même un rôle fondamental dans la détermination du site de division cellulaire lors de la fission binaire. De cette manière, des coupes inexactes sont évitées dans les nucléoïdes qui constitueront les cellules filles lorsque le septum de division est formé.

Probablement pour cette raison, les nucléoïdes adoptent des positions spécifiques au sein de la cellule, par le biais du transport d'ADN médié par des protéines associées au nucléoïde (comme les Fts présents dans le septum lors de la fission binaire) pour éloigner l'ADN du septum en division.

Les mécanismes de migration du nucléoïde et sa position dans la cellule bactérienne ne sont pas encore connus avec précision, cependant il existe des facteurs très probables qui régulent son mouvement dans le cytoplasme.

Nucléoïde dans les bactéries sans fission binaire

Bien que le nucléoïde ait été mieux caractérisé chez les bactéries qui présentent une fission binaire, il existe certaines variantes dans les bactéries qui se divisent ou se reproduisent par d'autres méthodes.

Chez les bactéries qui utilisent le bourgeonnement comme moyen de reproduction, le nucléoïde présente apparemment une segmentation, il y a donc alors une diversité dans l'organisation de cette structure bactérienne.

Chez des bactéries telles que Gemmata obscuriglobus, qui se reproduisent par bourgeonnement, le nucléoïde a une série de compartiments, qui sont délimités par une membrane intracytoplasmique.

Chez cette espèce, lorsqu'une cellule fille sort, elle reçoit un nucléoïde nu qui est recouvert par une membrane intracytoplasmique à mesure que le bourgeon mûrit et est libéré de la cellule mère.

D'autres grandes bactéries ont un grand nombre de nucléoïdes dispersés et séparés autour de leur périphérie, tandis que le reste du cytoplasme reste exempt d'ADN. Ceci constitue un cas de polyploïdie plus connu dans les cellules eucaryotes.

Différences avec le noyau eucaryote

Dans le cas des cellules procaryotes, le nucléoïde est dépourvu de membrane, contrairement au noyau des cellules eucaryotes, qui possède une membrane qui emballe son génome et le protège.

Dans la cellule eucaryote, le matériel génétique est organisé dans les chromosomes de manière très compacte ou organisée, tandis que le nucléoïde est moins compact et plus dispersé. Cependant, chez les procaryotes, il forme des corps définis et différenciables.

Le nombre de chromosomes dans la cellule eucaryote varie généralement. Cependant, ils sont plus nombreux que les organismes procaryotes qui n'en possèdent qu'un. Contrairement au matériel génomique des bactéries, les cellules eucaryotes possèdent deux copies de chaque gène, ce qui les rend génétiquement diploïdes.

Références

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