Le noyau neuronal

Avant de parler des particularités du noyau au niveau du neurone, une petite introduction des généralités du noyau cellulaire est nécessaire.
Les fonctions du noyau de n'importe quelle cellule (eucaryote bien sur!) sont:
-Contenir la présence d' instructions pour la synthèse de protéines, (molécules «utiles» pour la cellule) et assurer que celles-ci demeurent intactes (une dysfonction des mécanismes de protection du génome sont à l'origines des diverses pathologie comme les cancers).
- Diriger la division cellulaire par la synthèse de... protéines. Cette deuxième fonction du noyau est une extension de sa première fonction.

Physiologie nucléaire:
-Cet organite contient le matériel génétique de la cellule (ADN, acide désoxyribonucléique), c'est à dire l’information pour la synthèse de toutes les protéines de la cellule. Il est le même pour toutes les cellules et se transmet de génération en génération.
-Le noyau est un compartiment cellulaire et, en ce sens, il est délimité par une membrane du reste de la cellule. Il est généralement de forme sphérique est se situe en plein milieu du soma (le corps cellulaire). La membrane est composée de 2 feulliets, un interne et un externe. Mais on parle d'une seule membrane nucléaire car ces 2 feuillets se rejoignent souvent et forment des pores nucléaires répartis uniformément sur la surface du noyau. Ces structures sont très importantes ca sans elles, le noyau ne peut pas communiquer avec le reste de la cellule pour donner les instructions nécessaires à la synthèse protéique.
-Lors de la production d’uneprotéine, la partie de l'ADN à utiliser est d'abord copiée en ARN (acideribonucléique), ce processus s'appelle la transcription. Ensuite l'ARN subit une série de modifications (extraction des séquences non-codantes pour la protéine, maturation, etc.) puis est transporté par des enzymes au travers des pores nucléaires. La traduction (lecture de l'information dans l'ARN pour la construction protéique) se fait dans le cytoplasme.
- L'ADN n'est pas sous la forme d'une longue double hélice, mais et plutôt enroulé sur lui-même des milliers de fois et réparti sur 23 paires de chromosomes homologues, chaque choromosome d'une paire provenant d'un parent différent.

Particularités du noyau neuronal :
-La production protéique n’est pas la même pour chaque type cellulaire. En fait, les parties de l'ADN qui sont utilisées pour la synthèse protéique varient entre les différentes identités cellulaires, l'ADN contient l'information nécessaire pour la synthèse de toutes les protéines de
toutes les cellules du corps. Ainsi, les protéines le plus souvent transcrites au niveau neuronal seraient des neurotransmetteurs (molécules permettant à plusieurs neurones de communiquer entre eux), des protéines vésiculaires, des canaux ioniques, etc.
-Le noyau de la cellule neuronale a ceci de particulier est qu’il est bloqué en interphase (état du cycle de division cellulaire où la cellule ne fait que se développer) car les neurones ne se divisent pas.

Les Mitochondries

La Mitochondrie est un organite très important pour l'étude des cellules neuronales qui sont au coeur de la neurophysiologie. En effet, elle sert à produire l'énergie cellulaire (ATP). La mitochondrie est un organite de la forme d'un ballon de rugby possédant une membrane externe et une membrane interne. La membrane externe est uniforme alors que la membrane interne est faite de nombreuses invaginations. L'intérieur de la mitochondrie s'appelle la matrice. Voici une illsutration de microbe wiki:

La membrane externe est très perméable. Composée de 40 % de protéines et à 60 % de lipides, elle est parsemée de nombreuses porines, des protéines en forme de canal qui laissent passer des ions ainsi que de petites molécules du cytoplasme.Par contre la membrane interne est bien moins perméable. En effet, elle est composée de 25 % de lipides, dont 18 % de cardiolipine un phospholipide double, responable de sa forte imperméabilité aux ions. Voici une illustartion de la cardiolipine (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26924/):

L'espace entre la membrane interne et la membrane externe est rempli de protons

Le reste de la membrane interne est fait de protéines. On peut diviser ces protéines en 5 classes.

-Protéines qui font du transfert d'électrons du NADH à l'O2 pour faire de la repsiration cellulaire en prenant un electron du H du NADH. Ceci scinde le NADH en NAD+ et en H+. Le H+ est explusé de la mebrane. Ceci crée un surplus de protons dans l'espace intermembranaire par rapport à l'espace intramebranaire (du point de vue de la mebrane interne). En réaction, il y a un mouvement de protons qui se fait vers l'espace intramemebranaire. L'énergie cinétique des protons qui passent à travers la membrane est convertie en énergie chimique par la prochaine classe de protéines.

-Protéines qui synthétisent l'ATP (ATP synthases) en tirant l'énergie nécéssaire à la réaction du passage des protons de l'espace intermembranaire vers l'espace intera-mebranaire.

-Protéines qui permettent l'import et l'export de métabolites à l'intérieur de la mitochondrie.

-Proéines qui permettent comme le TIM 22 qui permettent l'entrée de protéines, le TIM23 qui permettent l'insertion de protéines dans la membrane et l'OXA pour la sortie de protéines synthétisées dans les mitochondries. En effet les mitochondries, à cause leur origine exogène (une archéobactérie qui serait fusionnée avec une cellule) ont leur propre génome et leur propres ribosomes donc elles peuvent faire leurs propres protéines.

-Protéines qui servent à la fission et à la fusion de mitochondries.

Donc, L'ATP (énergie cellulaire) est produit au temre d'un processus chimique continu qui se produit sur la surface de la membrane interne. Le voici (http://fr.wikipedia.org/wiki/Phosphorylation_oxydative):

La membrane interne est repliée plusieurs fois pour simplement maximiser la production d'énergie associée à une seule mitochondrie. En effet, la production d'énergie mitochondriale se fait sur la surface de la membrane  interne et une plus grande surface permet une plus grande production d'énergie. Le repliement mebranaire permet d'avoir une plus grande surface membranaire pour un même volume dans la mitochondrie. Donc, le degré de repliement de la membrane interne des mitochondries d'une cellule est un indicateur des besoins énergétiques de celle-ci.

Le réticulum endoplamsique

Le réticulum endoplasmique:

Aujourd'hui, parlons du réticulum endoplasmique (RE). C'est un organite dont les propriétés s'expliquent par le fait qu'il constitue un volume délimité du reste de la cellule. Le RE est constitué par un réseau de membranes repliées sur elles-mêmes qui est en continuiyé avec la membrane nucléaire; et une lumière qui est l'espace intérieur de l'organite délimité par sa membrane. Voici une illustartion du RE:

Le réticulum endoplasmique:

On voit sur l'image qu'il y a deux type de réticulum endoplasmique: le lisse et le rugueux. La différence entre les deux appellation vient de la présence ou non de ribosomes sur l'organite. Les ribosomes sont l'unité fonctionnelle de la traduction. Bien sur cette différence entre les deux types de RE se traduit par des rôles différents pour chacun d'eux.

Commençons par les fonctions RE lisse:

-synthèse des lipides de la membrane cellulaire. La membrane celllulaire est en fait une double couche de phospholipdes. Les têtes hydrophiles des pospholipides de la prémière couche font face au cytoplasme et de celles de la deuxième couche font face à l'extérieur de la cellule. Les queues hydrophobes des deux couches se font face. le RE lisse effectue la synthèse des phospholides et les envoie à la mebrane.
-Transformation de macromolécules. Le RE lisse peut transformer certaines subsatnces étrangères à l'organisme. Il peut aussi modifier des enzymes.

Maintenant le RE rugeux:

-Protéosynthèse. Le RE rugueux se spécialise dans la synthèse protéique, d'où la présence de nombreux ribosomes.

Le RE rugueux est aussi appelé corps de Nissl car il est est détectable après la coloration de bleu de toluidine (coloration de Nissl) qui met en évidence la présence de ribosomes.

Neurophysiologie

Traitons aujourd'hui d'un autre sujet: la neurophysiologie. Le neurone est l'unité fonctionnelle du cerveau, c'est à dire que cette cellule est à l'origine de toutes les activités cérébrales, des nos émotions les plus primitives jusqu'à nos raisonnements les plus poussés. Voici la composition du neurone:
-Soma:
Le soma est l'intérieur de toute cellule. On y retrouve le réticulum endoplasmique rugueux et lisse, des mitochondries, un noyau, des ribosmes libres, un cytosol.
-Neurites:qui sont l'axone et le dentrites. L'axone sert a transmettre des impulsions électriques, les dentrites servent à les recevoir.

C'est tout pour aujourd'hui. Une série d'articles viendront bien tôt préciser les rôles de chaque organite, puis le fonctionnement des différentes structures neuronales. En attendant voici une illustration du neurone (soma=cell body; axon=axone):