Biologie de la Nutrition et de la Digestion

Types de nutrition

• Autotrophes

  Organismes qui utilisent des substances inorganiques comme matières premières pour la nutrition. L'énergie utilisée comprend :

  • Chimiosynthétiques : Utilisation de l'énergie des réactions chimiques (ex. bactéries).
  • Photosynthétiques : Utilisation de l'énergie solaire (ex. cyanobactéries et plantes).

• Hétérotrophes

  Organismes qui ont besoin de matière organique et de nutriments (ex. bactéries, champignons, animaux).

Métabolisme

Transformation et utilisation continue des nutriments à l'intérieur de la cellule dans une chaîne complexe de réactions.

• Catabolisme : Dégradation des substances et obtention d'énergie.
• Anabolisme : Synthèse de molécules et dépense d'énergie.

La capture de nourriture

La capture des aliments est un processus important pour les organismes hétérotrophes, qui détermine la structure et la complexité de l'animal.

Cela détermine l'apparition de terminaisons nerveuses abondantes autour de l'organe de capture, qui permettent l'évaluation des propriétés chimiques des aliments, ainsi que les tâches de locomotion et d'embarquement (chez les prédateurs).

La digestion

Processus complexe par lequel les aliments sont transformés en substances simples capables de pénétrer dans les cellules.

Traitements subis par l'aliment :

• Digestion mécanique

  • Broyage des aliments (bouche, gésier).
  • Défilement dans le tube digestif.

• Digestion chimique

  Les enzymes digestives transforment les molécules complexes en molécules simples.

• Digestion bactérienne

  • Fermentation de la cellulose chez les herbivores.
  • La flore intestinale fournit de la vitamine K.

Pour cette raison, les animaux développent un conduit digestif qui assure :

• Le transit des aliments et l'expulsion fécale.
• L'apport de composés alimentaires avec des enzymes digestives.
• Le passage régulier d'une cavité à l'autre.

Mécanismes de transit :

• Mouvement péristaltique : Contractions circulaires en vagues se déplaçant longitudinalement.
• Sphincters : Anneaux de muscle épais.

L'appareil digestif comprend des glandes qui développent et versent le jus sur le tube où ils se mélangent avec la nourriture.

Procédés exécutés dans le système digestif

• Ingestion

  L'apport alimentaire par les voies appropriées.

• Digestion

  • Digestion Extracellulaire : A lieu dans un secteur extérieur aux cellules.
  • Digestion Intracellulaire : Lorsque les particules de nourriture sont englobées dans les cellules et digérées à l'intérieur (protozoaires et éponges).

• Absorption

  Passage des nutriments du tube digestif vers le système circulatoire.

• Défécation

  Élimination et sortie à l'extérieur des produits non digérés, qui constituent les matières fécales.

Échange de gaz

En termes généraux : la respiration cellulaire et externe.

Le tube digestif des invertébrés

1. Invertébrés à digestion intracellulaire

   Spongiaires (Éponges)

   Absence d'organes digestifs spécialisés.

   • Cavité auriculaire (ou atrium).
   • Les choanocytes créent des courants et capturent la nourriture.
   • Amibocytes : digestion des aliments.
   • Sortie par l'oscule.

2. Invertébrés à cavité gastro-vasculaire

   Cnidaires (Polypes et Méduses)

   • Un seul orifice de communication avec l'extérieur.
   • Réalisent la digestion extracellulaire dans la cavité gastro-vasculaire.

3. Invertébrés avec tractus digestif complet

   Tube digestif présentant deux orifices : bouche et anus.

   Mollusques (Escargots)

   • Radula : organe de râpage.
   • Glandes salivaires.
   • Hépatopancréas.

   Échinodermes (Étoiles de mer et Oursins)

   • Bouche ou muqueuse buccale en position inférieure.
   • Anus en position aborale (supérieure).
   • Estomac d'où partent cinq paires de caecums ayant pour mission l'absorption.
   • Lanterne d'Aristote (chez les oursins).

   Arthropodes (Araignées, Crustacés, Insectes)

   1. Segment antérieur : pharynx et œsophage.
   2. Mésentère : digestion et absorption (caecums, hépatopancréas).
   3. Segment postérieur : rectum et anus.

   Spécialisation des pièces buccales chez les insectes :

   • Broyeurs : Coléoptères, sauterelles.
   • Piqueurs-suceurs : Punaises, moustiques.
   • Lécheurs-mâcheurs : Abeilles, guêpes.
   • Lécheurs : Mouches.
   • Suceurs : Papillons.

Le système digestif chez les vertébrés

Zones fonctionnelles :

1. Zone de constitution : la bouche, qui a une fonction digestive.
2. Zone de transport des aliments : pharynx et œsophage.
3. Zone de stockage : l'estomac et les caecums.
4. Zone de digestion : estomac, première partie de l'intestin grêle, cellules de la paroi de l'estomac et des intestins, pancréas et foie.
5. Zone d'absorption : intestin grêle, gros intestin (eau seulement).

Ingestion et digestion orale

• Mastication (dents).

• Insalivation

  • Dissout les particules alimentaires.
  • Humidifie et lubrifie le bol alimentaire.
  • Hydrolyse l'amidon en maltose par la ptyaline.

Déglutition

Passage de la nourriture de la bouche à l'estomac via le pharynx et l'œsophage.

• Fermeture des voies aériennes (palais mou et épiglotte).
• Progression du bolus par des mouvements péristaltiques.

Digestion gastrique

• Contractions péristaltiques.

• Action du suc gastrique

  • Pepsine : Transforme les protéines en polypeptides.
  • Acide chlorhydrique : Crée le milieu acide nécessaire à la pepsine.
  • Mucus (Mucine) : Protège la paroi de l'estomac.
• Formation du chyme.
• Vidange progressive de l'estomac par le sphincter pylorique.

Digestion et absorption dans l'intestin grêle

• Digestion complète des aliments.
• Alcalinisation du chyme par l'action de la bile, du suc pancréatique et du suc intestinal. Leurs enzymes nécessitent un environnement alcalin.

• Bile

  Formée dans le foie et stockée dans la vésicule biliaire.

  • Pigments biliaires : Issus de la destruction des globules rouges.
  • Sels biliaires : Émulsionnent les graisses, facilitant l'action des lipases.

• Suc pancréatique

  Produit par le pancréas.

  • Amylase : Hydrolyse l'amidon en maltose.
  • Lipase pancréatique : Hydrolyse des graisses.
  • Trypsine : Hydrolyse des polypeptides en peptides simples.

• Suc intestinal

  Produit par les cellules épithéliales de la muqueuse intestinale.

  • Carbohydrases : Hydrolyse des disaccharides en monosaccharides.
  • Lipase intestinale : Hydrolyse des graisses.
  • Peptidases : Hydrolysent les peptides en acides aminés.
• Formation du chyle.

• Absorption des nutriments

  Adaptations qui augmentent la surface d'absorption :

  • Villosités.
  • Cellules absorbantes.
  • Cellules caliciformes.
  • Microvillosités.

Activité du gros intestin

• Ne digère pas les substances alimentaires utiles.
• Absorption d'eau et formation des selles.
• Fermentation diverse, responsable de l'odeur et de la production de vitamine K.
• Accumulation des matières fécales et expulsion par la défécation.