La caryolyse est l'un des changements qui sont identifiés dans les noyaux des cellules lorsqu'elles meurent à la suite de noxa ou de dommages externes, comme par exemple en raison d'une hypoxie (apport insuffisant en oxygène) ou de substances toxiques.
Son nom dérive du grec karyon, qui signifie «noyau» et lyse, qui peut être interprété comme «atténuation» ou dissolution »; donc le terme caryolyse signifie littéralement «effacement du noyau».
Ce phénomène se produit au stade de la nécrofanérose, comme la pycnose et la caryorrhexie, et peut être le seul changement nucléaire ou être inclus dans un continuum qui commence par une pycnose, passe par une caryorrhexie et se termine par une caryolyse..
Comme dans la caryorrhexis, le changement nucléaire précède les changements cytoplasmiques et le processus dans son ensemble s'accompagne d'une inflammation de la matrice extracellulaire, quelque chose de caractéristique de la nécrose et qui peut être considérée comme une différence fondamentale avec l'apoptose, dans laquelle il n'y a pas de complément inflammatoire.
La caryolyse se produit en raison de l'action d'enzymes nucléaires qui, dans des conditions normales, aident à se dérouler et à fragmenter l'ADN afin qu'il puisse être transcrit, mais qui, dans des conditions de mort cellulaire due à la noxa (nécrose), commencent à désintégrer le noyau dans son intégralité..
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Les enzymes du noyau cellulaire sont multiples et très spécifiques, étant vitales pour la physiologie de l'ADN et de l'ARN.
Comme les gènes et les chromosomes sont structurés pour former la chromatine, il est pratiquement impossible que la transcription et la réplication de l'ADN aient lieu, car il s'agit d'une chaîne continue, extrêmement longue et avec une conformation spatiale tridimensionnelle très complexe..
Afin de faciliter le processus de réplication et de transcription, les enzymes nucléaires "coupent" le fragment d'ADN à transcrire, permettant ainsi à l'ARN d'être couplé à une chaîne linéaire d'acide désoxyribonucléique avec un début et une fin très clairs..
Également appelées «phosphodiestérases», les enzymes nucléaires sont capables de cliver les liaisons phosphodiester, éléments clés de la structure des acides nucléiques, et de réguler également les niveaux intracellulaires d'AMP cyclique et de GMP..
Selon le site où les endonucléases exercent leur effet, elles sont classées en deux grandes catégories: les nucléases et les ligases..
Jusqu'à présent, les effets des enzymes nucléases, responsables du «découpage» des morceaux d'ADN pour permettre leur réplication, ont été grossièrement décrits, cependant une fois la transcription d'un fragment d'ADN terminée, il doit être réintégré dans du gros brin d'acide désoxyribonucléique auquel il appartient et aussi de le faire dans une position spécifique.
C'est là qu'interviennent les "ligases", enzymes capables de "coller" à sa place une chaîne d'ADN préalablement clivée par les phosphodiestérases..
L'équilibre délicat entre les nucléases et les ligases permet de maintenir l'intégrité du matériel génétique, de sorte que lorsque l'activité d'une enzyme dépasse l'autre, des problèmes peuvent être prédits..
Afin de comprendre le rôle de la phosphodiestérase dans la caryolyse, il est essentiel de connaître les différents types qui existent, car ils sont responsables de l'ensemble du processus.
En ce sens, les ligases n'ont pratiquement aucun rôle, en fait leur activité est annulée, ce qui rend impossible d'inverser le processus initié par les nucléases..
Ainsi, selon le site où elles exercent leur action, les nucléases se divisent en:
- Endonucléases
- Exonucléases
- Endonucléases de restriction
En plus des enzymes capables de cliver l'ADN (également connues sous le nom de DNases), il existe également dans le noyau des enzymes capables de «couper» et de modéliser des segments d'ARN, connus sous le nom de ribonucléases ou RNases..
Bien que ces enzymes soient importantes dans la physiologie normale de la cellule, au cours du processus de nécrose, elles jouent un rôle secondaire..
Les endonucléases sont des enzymes capables de couper les chaînes d'ADN de leur extrémité libre, c'est-à-dire qu'elles sont capables de séparer l'ADN à n'importe quel point de la chaîne.
Les endonucléases peuvent couper l'ADN au hasard dans n'importe quelle région sans correspondre à une séquence nucléotidique particulière.
Les endonucléases de restriction sont un type très spécial d'endonucléases capables d'identifier une séquence spécifique de bases afin de couper la chaîne d'ADN à ce point spécifique..
Ils sont classés en trois groupes: Type I, Type II et Type III.
Les endonucléases de restriction de type I nécessitent l'ATP pour fonctionner (donc consommant de l'énergie) et sont capables de cliver jusqu'à 1000 paires de bases de la séquence de reconnaissance.
Pour sa part, la version la plus simple des endonucléases de restriction est le Type II; dans un processus qui ne nécessite pas d'énergie, ces enzymes sont capables de couper l'ADN en longueurs variables à partir de la séquence de restriction.
Enfin, les endonucléases de restriction de type III, dans un processus qui consomme également de l'énergie (ATP), coupent la chaîne d'ADN en petits fragments qui ne dépassent pas 25 paires de bases à partir du point de reconnaissance (restriction).
Enfin, les exonucléases sont ces enzymes capables de couper l'ADN d'une extrémité libre de la chaîne, c'est-à-dire qu'il s'agit d'enzymes spécialisées dans des chaînes d'ADN linéaires préalablement clivées par des endonucléases..
Ainsi, le terme ENDOnucléase fait référence à la capacité de l'enzyme à couper le brin d'ADN à l'intérieur (ENDO = à l'intérieur), tandis que EXOnucléase indique que l'enzyme ne peut couper l'ADN qu'à l'extrémité libre (EXO = extérieur).
L'activité synchronisée et harmonique de toutes ces enzymes permet les processus complexes de réplication génétique et de transcription; Cependant, pendant la nécrose, cet équilibre est perdu et l'ADN commence à se fragmenter jusqu'à ce qu'il ne reste que ses composants de base libres et désorganisés, ce qui est synonyme de mort cellulaire..
Connaissant le grand nombre d'enzymes présentes dans le noyau, ainsi que la manière dont elles exercent leur fonction, il n'est pas difficile de déduire la physiopathologie de la caryolyse.
Tout commence par une perte d'homéostasie entre les enzymes nucléases et les ligases, l'effet de ces dernières étant largement dépassé par les premiers; autrement dit, plus d'ADN est détruit qu'il ne peut être réparé.
Dans le premier cas, les endonucléases coupent une longue chaîne d'ADN en petits fragments, qui sont ensuite encore réduits par d'autres endonucléases..
Enfin, les fragments plus courts sont lysés à partir de leurs extrémités par des exonucléases jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de traces de matière nucléaire organisée, décomposée enzymatiquement..
En microscopie optique, les cellules ayant subi une caryolyse apparaissent totalement roses (éosinophiles), ce qui rend impossible l'identification des matières nucléaires colorées en violet.
Dans certains cas, une tache évanescente ou "fantôme" peut être vue dans la zone où se trouvait autrefois le noyau cellulaire, mais en général la couleur prédominante sera le rose, car il n'y a plus de structures nucléaires organisées capables de capturer l'hématoxyline..
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