Les fonctions de la nutrition (FOUCHER)
Ch1 : La digestion
1/Définitions
Digestion : processus qui permet la simplification des aliments en nutriments.
Aliment : préparation naturelle ou transformée ingérée pour se nourrir.
Nutriment : Molécule simple de petite taille, résultat de la digestion, capable de traverser les membranes des cellules et donc directement utilisable par elles.
2/ L’appareil digestif
Deux types d’organes :
- Les organes du tube digestif : ce sont des organes creux allant de la bouche à l’anus qui sont parcourus par le bol alimentaire : bouche, pharynx, œsophage, estomac, intestin grêle, gros intestin, rectum, anus.
- Les glandes annexes : Ce sont des organes qui sécrètent des substances permettant le fonctionnement du tube digestif. Les glandes annexes sont reliées au tube digestif par des canaux. Mais elles ne sont pas traversées par des aliments. On distingue : les glandes salivaires (bouche), le pancréas (début de l’intestin grêle), la vésicule biliaire.
3/ Le trajet des aliments et les transformations subies
Deux types de transformations : mécaniques et chimiques.
La catalyse enzymatique
Le fonctionnement des enzymes :
Polymère : grosse molécule faire d’un assemblage de nombreux monomères.
Dimère : assemblage de deux monomères.
Monomère : molécule simple, de petite taille formant, en quelque sorte, une unité de base de la matière organique.
Hydrolyse : réaction chimique qui permet de découper une molécule par adjonction d’une molécule d’eau.
Enzyme : catalyseur biologique, substance capable d’activer une réaction chimique.
Enzyme digestive : substance contenue dans un suc digestif capable d’activer l’hydrolyse d’une grosse molécule en molécules de plus petites tailles.
L’amidon et les protéines sont des polymères de grande taille. Le maltose est un dimère. La transformation d’amidon en molécules de maltose se faire par hydrolyse. L’amidon est hydrolysé en maltose par l’amylase et les protéines en polypeptides par la pepsine. Le découpage chimique des grosses molécules par les enzymes est appelé catalyse enzymatiques.
Les caractéristiques des enzymes
Un enzyme donné n’agit que sur une molécule donnée : on dit qu’il y a spécificité de substrat. Il n’agit que dans des conditions précises.
Les phénomènes mécaniques au cours du trajet des aliments
| Lieu | Structure impliquée | Phénomènes mécaniques engendrés |
| Bouche | Dents, Langue | Mastication |
| Pharynx | Muscles du pharynx | Déglutition |
| Œsophage | Muscles de la paroi œsophagienne | Passage rapide du bol alimentaire vers l’estomac par contraction des muscles appelée péristaltisme. |
| Estomac | Muscles de la paroi stomacale | Brassage des aliments par péristaltisme qui assure le mélange avec le suc gastrique et l’acide produit. Evacuation progressive et contrôlée grâce à un sphincter du bol vers l’intestin grêle. |
| Intestin grêle | Muscles de la paroi | Brassage qui assure le mélange avec les sucs pancréatique et intestinal. Progression du bol alimentaire. |
| Gros intestin | Muscles de la paroi | Transit et gestion des déchets. |
| Rectum | Sphincters | Stockage des matières fécales. Elimination des selles. |
L’ensemble des phénomènes mécaniques sert à réduire les aliments en bouillie, à les malaxer et à les faire progresser au long du tube digestif.
Les phénomènes chimiques au cours du trajet des aliments
Les phénomènes mécaniques qui ont réduit les aliments en petits morceaux facilitent les phénomènes chimiques.
| Lieu | Glandes ou muqueuses digestives | Sucs digestifs ou substances fabriquées | Enzymes présents | Transformations chimiques |
| Bouche | Glandes salivaires | Salive | Amylase salivaire | Amidon : maltose. |
| Pharynx | Aucune | Aucun | Aucun | Aucune |
| Œsophage | Aucune | Aucun | Aucun | Aucune |
| Estomac | Muqueuse stomacale | Suc gastrique | Pepsine | Protéine : polypeptide |
| Intestin grêle | Vésicule biliaire | Bile fabriquée par le foie | Aucun | Aucune mais la bile a pour effet d’émulsionner les lipides ce qui favorise l’action des enzymes. |
| Glandes pancréatiques | Suc pancréatique | Amylase pancréatique Lipase Trypsine | Amidon : maltose Lipide : acides gras + glycérol Protéine : polypeptide | |
| Muqueuse intestinale | Suc intestinal | Amylase intestinale Maltase Saccharase Lactase Lipase Protéases Poly peptidases | Amidon : maltose Maltose : glucose Saccharose : glucose + fructose Lactose : glucose + galactose Lipide : acides gras + glycérol Protéine : polypeptide Polypeptide : acides aminés | |
| Gros intestin | Aucune | Aucun | Aucun | Aucune transformation enzymatique. Présence de bactéries qui fermentent les déchets. |
| Rectum | Aucune | Aucun | Aucun | Aucune |
Les transformations chimiques permettent de découper très finement les grosses molécules contenues dans les aliments et de les transformer en nutriments. L’arsenal varié des enzymes parvient à hydrolyser la plupart des grosses molécules contenues dans les aliments.
4/ Le devenir des nutriments
Les nutriments issus de la digestion sont dans l’intestin grêle et côtoient les déchets à éliminer. Ils doivent passer dans le sang alors que les déchets doivent être éliminés par les selles.
L’absorption intestinale
Le passage des nutriments à travers la paroi de l’intestin grêle vers un vaisseau est appelé absorption intestinale. Après cette paroi, les nutriments doivent traverser celle des vaisseaux sanguins ou lymphatiques (pour les acides gras).
L’organisation de l’intestin grêle optimise cette absorption. On retrouve en effet les caractères communs aux surfaces d’échanges. Seules les petites molécules passent la paroi.
Le rôle des nutriments après absorption
- Alimenter les cellules des organes : les nutriments passés dans le sang aliments les cellules de l’organisme pour leur fournir des matériaux de construction et énergie obtenue par le processus de respiration. Les cellules synthétisent les molécules dont elles ont besoin à partir des nutriments fournis et de l’énergie libérée : c’est l’assimilation.
- Etre stockés : une partie des nutriments peut être stockée en vue d’une restitution ultérieure. Les deux organes de stockage de l’organisme sont le foie et le tissu adipeux.
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Ch2 : La digestion
1/ L’appareil respiratoire humain
Il est situé dans la cage thoracique et est séparé par l’abdomen par le diaphragme. La cage thoracique est entourée par les côtes.
2/ Le trajet de l’air et les échanges gazeux
L’air inspiré circule tout d’abord dans les différents voies respiratoires qui le conduisent aux alvéoles : pharynx, trachée, bronches, bronchioles, alvéoles. L’air expiré suit le trajet inverse.
Echanges entre les alvéoles et les capillaires sanguins : l’air expiré est appauvri en dioxygène et enrichi en CO2 et en vapeur d’eau ; Le sang sortant des poumons est enrichi en dioxygène et appauvri en CO2.
Il y a passage de dioxygène de l’air des alvéoles vers le sang.
Il y a passage de CO2 du sang vers l’air alvéolaire.
Mécanisme des échanges respiratoires : Ils consistent en un passage de l’O2 de l’air contenu dans les alvéoles, vers le sang contenu dans les capillaires, et inversement pour le CO2.
3/ La ventilation pulmonaire
Pour que les échanges puissent avoir lieu, il faut un renouvellement constant de l’air. Des mouvements permanents involontaires mais contrôlables de la cage thoracique permettent l’inspiration et l’expiration qui assurent la ventilation pulmonaire.
La mécanique :
Inspiration : phénomène actif : contraction des muscles intercostaux et des muscles élévateurs des côtes (soulèvement et écartement des côtes) et contraction du diaphragme (abaissement de celui-ci); augmentation du volume de la cage thoracique et augmentation du volume des poumons -> dépression qui entraîne une aspiration de l’air.
- Expiration : phénomène passif : relâchement des muscles intercostaux et des muscles élévateurs des côtes (abaissement et resserrement des côtes) ; relâchement du diaphragme (remontée de celui-ci) ; diminution du volume de la cage thoracique qui pousse sur les poumons (diminution du volume des poumons) -> pression qui entraîne l’expulsion de l’air.
Débit ventilatoire : fréquence respiratoire * volume d’une inspiration.
4/ La respiration cellulaire : fournir de l’énergie à la cellule
· Une dégradation oxydative des nutriments : respiration cellulaire. Les nutriments servent de combustible à la cellule et l’O2 permet leur dégradation progressive, ce qui permet la libération d’énergie utilisable.
· Une autre manière de fournir de l’énergie : la fermentation
Certains organismes n’ont pas besoin d’O2 pour fonctionner. Ils utilisent des nutriments pour assurer leur couverture énergétique via une autre voie métabolique appelée la fermentation (dégradation incomplète d’un nutriment ne nécessitant pas d’O2 et libérant une petite quantité d’énergie.
5/ Les différents types d’organes respiratoires selon le milieu de vie de l’animal
· Milieu aérien :
o La respiration pulmonaire : les poumons assurent les échanges entre l’air et le sang. Ils forment à l’intérieur de l’organisme des poches où pénètre l’air. Les gaz respiratoires sont pris en charge par le sang.
o La respiration trachéenne : les trachées composent un système de tubes ramifiés qui amènent l’air directement aux cellules des organes. Les gaz respiratoires ne sont pas pris en charge par le sang ce qui est une grande originalité de ce type de respiration (ex : les insectes).
· Milieu aquatique :
o La respiration branchiale : les branchies permettent les échanges entre l’eau et le sang. Elles forment des évaginations et s’étalent au contact de l’eau. Les gaz respiratoires sont pris en charge par le sang.
· Milieu aérien et aquatique :
o La respiration cutanée : la peau est l’organe en jeu, il n’y a pas d’appareil respiratoire spécifique. Les échanges entre le milieu et le sang se font grâce à la peau fine et richement vascularisée. (ex : le ver de terre, la grenouille sou s l’eau).
Ch3 : La circulation
1/ Le sang
Le sang est un tissu circulant qui assure le transport des nutriments, des déchets, des diverses sécrétions cellulaires et des cellules du système immunitaires. C’est un liquide visqueux et de couleur rouge.
Deux constituants : le plasma et les cellules sanguines
· Le plasma : partie liquide du sang (solution aqueuse de substances dissoutes).
· Les cellules sanguines :
o Les hématies : globules rouges : transportent la plus grosse partie des gaz respiratoires grâce à l’hémoglobine.
o Les leucocytes : globules blancs :
§ Granulocytes : peuvent phagocyter les agents pathogènes.
§ Monocytes : se transforment en macrophages qui phagocytent les agents pathogènes.
§ Lymphocytes : interviennent dans les mécanismes immunitaires en produisant des anticorps notamment.
o Les Thrombocytes : plaquettes : permettent la coagulation du sang au niveau des plaies.
2/ Les éléments assurant la circulation du sang
· Les vaisseaux sanguins, un réseau irriguant tous les organes :
o Réseau artériel : artère : vaisseau qui conduit le sang à haute pression du cœur vers les organes. Le réseau est fait de grosses artères, puis de moyennes, puis de petites ou artérioles.
o Capillaires : vaisseaux très fins situés dans les organes et formant des réseaux permettant les échanges entre le sang et les cellules ou entre le sang et l’air.
o Réseau veineux : veine : vaisseau qui conduit le sang à basse pression des organes vers le cœur. Le réseau est composé de grosses veines, de veines moyennes, de veinules.
· Le cœur, carrefour central de la circulation
Le cœur, moteur de type pompe refoulante
Les Hémi-cœurs droit et gauche : Le cœur est un muscle appelé myocarde dans lequel sont ménagées quatre cavités, deux ventricules et deux oreillettes, qui communiquent deux à deux. Chaque oreillette est en liaison avec le ventricule situé en dessous d’elle via une valvule auriculo ventriculaire qui peut être ouverte ou fermée. La partie droite et la partie gauche ne communiquent pas entre elles et on peut considérer le cœur comme un assemblage de deux pompes distinctes : droite qui alimente les poumons et la pompe gauche qui alimente le reste des organes. Le sang entre dans le cœur au niveau des oreillettes via les veines et sort du cœur au niveau des ventricules via les artères.
3/ La mise en mouvement du sang
Voir annale
Les variations des volumes circulants
Fréquence cardiaque : nombre de battements par minute.
Débit cardiaque : volume par minute (fréquence * volume mis en mouvement à chaque battement)
4/ Des moyens d’études pour déceler les pathologies
Moyens pour étudier l’état du système circulatoire et l’activité cardiaque :
- Ecoute au stéthoscope des bruits du cœur
- Prise du pouls qui permet de déterminer la fréquence cardiaque
- Prise de la tension pour estimer la pression du sang expulsé
- Electrocardiogramme qui permet d’enregistrer l’activité électrique du cœur
- Radioscopie, scanner qui permettent de voir le volume du cœur varier en diastole ou systole et d’étudier l’état des vaisseaux sanguins.
Ch4 : L’alimentation
1/ Les aliments
Les composants d’un aliment
Trois grands rôles aux nutriments contenus dans les aliments :
- Nutriments bâtisseurs : sont incorporés à l’architecture des cellules et leur apportent leur matière.
- Nutriments énergétiques : leur dégradation dans les cellules libère l’énergie nécessaire à leur fonctionnement.
- Nutriments fonctionnels : n’apportent ni matière ni énergie mais sont indispensables dans la réalisation de fonctions vitales.
Les différents composants des aliments et les nutriments qu’ils contiennent :
- Matières organiques :
o Glucides : ensemble des molécules qui contiennent des oses. A un rôle énergétique rapidement disponible ou lentement.
o Lipides : ensemble des molécules qui contiennent des acides gras et du glycérol. A un rôle énergétique mais aussi bâtisseur.
o Protides ou protéines : ensemble des molécules qui contiennent des acides aminés. A un rôle bâtisseur mais aussi un peu fonctionnel.
o Vitamines : substance nécessaire au bon fonctionnement de l’organisme à faible dose et devant être fournie par l’alimentation. A un rôle fonctionnel.
o Autres : alcool : molécule issue de la fermentation du glucose. A un rôle énergétique.
- Matières minérales :
o Eau : constituant très important et abondant dans les aliments. A un rôle bâtisseur et fonctionnel.
o Macronutriments minéraux : sels minéraux nécessaires en assez grande quantité. A un rôle bâtisseur.
o Micronutriments minéraux : sels minéraux nécessaires en faible quantité. A un rôle fonctionnel.
La classification diététique
6 groupes :
- Produits laitiers (bâtisseur)
- Viandes, poissons, oeufs (bâtisseur)
- Fruits et légumes (fonctionnel + énergétique)
- Féculents (énergétique + fonctionnel)
- Corps gras (énergétique + fonctionnel)
- Eau (fonctionnel + bâtisseur)
2/ Les bases d’une alimentation équilibrée
· Les aliments
o Les apports énergétiques (glucide, acide gras)
o Les apports en matière (acides aminés, acides gras)
· Les besoins de l’organisme
o La dépense énergétique (activités, mesurée en kilojoule/jour) : correspond au travail du coeur, des muscles respiratoires, du cerveau, des reins… mais aussi les dépenses contre le chaud et le froid.
o Des besoins spécifiques (variables selon l’individu)
· L’équilibre énergétique
o Dépense énergétique : apports énergétiques -> équilibre
o Dépense énergétique < apports énergétiques -> prise de poids
o Dépense énergétique > apports énergétiques -> perte de poids
· L’équilibre en nutriments bâtisseurs et fonctionnels
o Besoins : apports -> équilibre
o Besoins < apports -> excès
o Besoins > apports -> carence
· Les déséquilibres alimentaires
Deux cas :
- Les risques liés à des excès alimentaires (ex : obésité)
- Les risques liés à des carences alimentaires (ex : carence en vitamines)