Digestion et respiration branchiale chez les vertébrés

L'estomac

L'estomac : une dilatation du tube digestif où les aliments sont stockés pendant un certain temps avant de passer à l'intestin, dans un état de délitement avancé.

Variations selon les groupes

Chez les poissons, les amphibiens et les reptiles, l'estomac a généralement une forme de poche. Chez les oiseaux, l'estomac est divisé en une partie glandulaire et une partie musculaire spécialisée dans le broyage des aliments, appelée gésier. Chez les mammifères, l'estomac peut atteindre un degré variable de complexité; chez les ruminants, l'estomac est très complexe et est divisé en quatre chambres : le rumen, le bonnet (réseau), le feuillet (omasum) et la caillette (abomasum).

L'herbe et autres aliments grossiers peuvent être stockés dans le rumen sans être mâchés ; ils passent ensuite au réseau, puis certaines parties sont régurgitées en petits morceaux qui sont remâchés (rumination). Cette masse est ensuite avalée une seconde fois et retourne dans la caillette, où des ferments et sucs agissent. Puis elle est entraînée vers l'omasum, où a lieu une absorption partielle de l'eau. Ici se trouve la caillette, qui sécrète le suc gastrique et où la digestion est effectuée de façon plus intense.

Digestion chimique dans l'estomac

Dans l'estomac des vertébrés commence la digestion chimique par l'action du suc gastrique sécrété par les glandes de sa paroi. Le suc gastrique est composé de :

• mucine : une substance qui protège la muqueuse gastrique ;
• pepsinogène : précurseur inactif de la pepsine, enzyme qui hydrolyse les protéines en polypeptides ;
• acide chlorhydrique : maintien du pH acide nécessaire à l'action des enzymes et destruction des bactéries ;
• rénine (ou présure) : présente chez certains mammifères durant la lactation et agit sur la protéine du lait pour la coaguler.

Après être resté dans l'estomac sous forme d'une suspension appelée chyme, le contenu passe dans l'intestin grêle.

Intestin grêle et fonctions

Dans l'intestin grêle se déroulent deux fonctions très importantes et différentes : la digestion chimique finale des aliments et leur absorption.

Sucs et glandes associés

Dans tous les vertébrés, l'intestin reçoit les sécrétions des glandes annexes :

• Bile (sucs biliaires) : produite par le foie et stockée dans la vésicule biliaire jusqu'à son déversement dans le duodénum par le canal biliaire commun ; elle permet d'émulsionner les corps gras.
• Suc pancréatique : produit par le pancréas et riche en enzymes digestives.
• Suc intestinal : sécrété par des glandes de la muqueuse intestinale ; certaines glandes produisent du mucus, d'autres sécrètent le suc intestinal proprement dit.

Les enzymes contenues dans ces trois sucs ne sont pas identiques chez tous les animaux, mais le résultat de leur action est commun : la transformation des aliments en molécules assimilables.

Absorption

Les produits résultant de la digestion doivent traverser la paroi intestinale pour entrer dans le sang et être transportés à toutes les cellules du corps. Ce processus est appelé absorption.

La plupart des nutriments organiques, tels que le glucose et les acides aminés, sont absorbés par transport actif, ce qui requiert beaucoup d'énergie. D'autres substances passent dans les capillaires sanguins par diffusion simple ou diffusion facilitée.

Respiration branchiale

Respiration branchiale : les branchies sont des évaginations de la surface du corps qui ont évolué pour augmenter fortement la surface d'échange et capter l'oxygène dissous dans l'eau. Les branchies doivent communiquer avec l'extérieur ; elles sont souvent situées dans une cavité du corps afin que le reste de la surface corporelle soit protégé.

Types de branchies

• Branchies externes : avantage : elles n'exigent pas forcément de système de ventilation complexe car le simple mouvement de ces structures suffit à renouveler l'eau. Inconvénients : elles sont peu protégées et peuvent être facilement endommagées ; elles gênent le mouvement, représentent une traînée et, du fait de leur forte vascularisation, sont très visibles pour les prédateurs.
• Branchies internes : placées dans une cavité de protection, elles remédient aux inconvénients des branchies externes et sont caractéristiques de la plupart des animaux aquatiques. Toutefois, elles nécessitent un système de ventilation pour assurer l'arrivée d'eau sur les surfaces respiratoires.

Systèmes de ventilation

Différents groupes ont développé des mécanismes variés :

• Mollusques bivalves : des cils déplacent continuellement l'eau à l'intérieur de la cavité du manteau pour faire circuler l'eau sur les branchies.
• Mollusques céphalopodes : l'eau circule dans le manteau et est expulsée par un siphon, créant un flux d'eau continu.
• Crustacés : les branchies sont souvent logées dans des chambres protectrices ; la ventilation est produite par le battement d'un appendice qui provoque un jet d'eau.

Branchies chez les poissons

Chez les poissons, il existe une organisation particulière autour des fentes branchiales. Chez les poissons cartilagineux, l'eau pénètre par des ouvertures latérales (fentes branchiales) et passe sur les cinq arcs branchiaux des deux côtés de la tête. Chez les poissons osseux, les lamelles branchiales sont très vascularisées et sont insérées sur les arcs branchiaux ; les branchies sont logées dans une cavité fermée, l'operculaire. Quand l'eau entre dans la bouche, la sortie par l'opercule est fermée ; ensuite, en fermant la bouche, l'eau est forcée à travers les branchies.