Chapitre 4: l'approvisionnement du sang en nutriments

Dans ce cours nous essayerons de comprendre comment les nutriments nécessaires à tous les organes pour leur fonctionnement vont se retrouver dans le sang.

Tout le monde sait que le manque de nourriture entraine un amaigrissement du corps humain. Les jeûnes prolongés, les famines ou les maladies peuvent entrainer ces résultats. De plus l'absence d'eau de boisson entraine la mort en quelques jours suivant la température ambiante.

Lorsque nous sautons un repas (par exemple le petit déjeuner ou le déjeuner) on se sent fatigué, peu concentré et on peine à effectuer un effort physique. C'est bien la preuve que nos muscles, comme notre cerveau, nécessitent un apport régulier en nourriture et eau.

On peut en conclure qu'une Homme a besoin de nourriture et d'eau pour survivre et pour que ses organes fonctionnent correctement.

Dans ce chapitre, nous allons comprendre comment le corps peut transformer notre nourriture en quelque chose d'utilisable directement par nos organes et nos cellules: les nutriments.

Problématique: comment les organes sont-ils approvisionnés en nutriments ?

Après avoir observé la vidéo ci-dessous, nous allons détailler l'anatomie et les organes intervenant dans la digestion. Puis nous réaliserons un schéma qui résumera le trajet des aliments lors de la digestion.

La photo ci-dessus détaille l'aspect des aliments dans l'estomac (aspect fibreux et grossier humide), l'intestin grêle (aspect liquide avec morceaux) et le gros intestin (restes non digérés solides et secs)

BILAN:

Les aliments avalés progressent dans le tube digestif en passant par la bouche, puis l’œsophage, l’estomac et l’intestin grêle. Lors de leur progression, ils sont transformés: dans l'estomac une pomme devient de la bouillie, dans l'intestin grêle elle devient liquide et dans le côlon, ce qui n'est pas utilisé par le corps devient solide (= les excréments).

Les aliments non digérés passent par le gros intestin puis sont éliminés à l’extérieur de l’organisme par l’anus.

Il existe des glandes digestives en relation avec le tube digestif : glandes salivaires, foie, pancréas qui aident à la digestion des aliments.

L'étude du trajet des aliments (voir schéma ci-dessus) dans le corps montre qu'ils sont transformés au cours de ce trajet. On parle de digestion.

Avant d'étudier dans le détail les caractéristiques de la digestion, nous allons travailler sur les découvertes historiques faites par différents chercheurs.

Au XVIIème siècle, Giovanni BORELLI, un médecin et scientifique italien réalise l'expérience ci-dessous. Il espère comprendre le processus de la digestion.

Quelques années plus tard, Antoine Ferchault de REAUMUR, un autre scientifique, reprend les travaux de BORELLI mais va plus loin pour comprendre la digestion. Il remet en cause la théorie de Giovanni Borelli après avoir étudié des rapaces (ce sont des oiseaux qui chassent les rongeurs ou les reptiles et les petits mammifères). Ceux-ci ont la particularité de rejeter tout ce qu'ils ne digèrent pas (os, poils) sous forme de pelotes de réjection.

Réaumur réalise l'expérience suivante (lire le texte encadré ci-dessous):

Réumur place un morceau de viande dans un tube en acier. Il fait avaler ce tube à une buse. La buse rejette ce tube le lendemain dans une pelote de rejection.

A l'intérieur, le morceau de viande a diminué en taille et il est recouvert d'une bouillie.

Par cette expérience, Réaumur conclut que la digestion est un phénomène chimique. Car le tube a protégé la viande de la digestion mécanique (le tube est toujours rond et n'est pas rayé). Il n'y a qu'un liquide qui a pu rentrer dans le tube pour digérer en partie la viande. Il met en évidence la présence de liquide digestif et d'un action chimique de la digestion.

Un peu plus tard, un scientifique italien, Lazzaro Spallanzani cherche à en apprendre plus sur la digestion:

Nous venons d'étudier la partie historique des découvertes scientifiques en rapport avec la digestion. En voici un bilan:

BILAN:

Depuis les travaux de scientifiques tels que Borelli, Réaumur ou encore Spallanzani, nous savons que la digestion consiste en une transformation mécanique des aliments (sous l'action des dents et des mouvements de brassage de l'estomac ils deviennent plus petits) et aussi une transformation chimique sous l'action de sucs digestifs (on parle de nos jours d'enzymes digestives) qui découpent les aliments en éléments directement utilisables par les organes et appelés les nutriments.

Après cette étude historique de la digestion, nous allons l'étudier de manière scientifique par l'expérimentation. Car le broyage des aliments par les dents n'est jamais complet et n'aboutit jamais à la transformation totale des aliments en liquides comme l'a montré Réaumur.

Nous devons comprendre comment se déroule la digestion de façon précise dans notre tube digestif.

La digestion in vitro du pain par la salive permet de mieux comprendre les mécanismes de la digestion. La salive contient essentiellement de l’eau, des sels minéraux et une enzyme : l’amylase salivaire. Cette dernière doit être responsable de la transformation de l’amidon  du pain (sucre lent contenu dans l'aliment) en sucres rapides (nutriments).

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Nous allons suivre le protocole suivant:

Protocole expérimental :

-on met dans le tube 1 de la mie de pain (ou de la poudre d'amidon, un constituant du pain) dans de l’eau et dans le tube 2 de la mie de pain (ou de la poudre d'amidon) avec de l’amylase salivaire.

Au début et à la fin de l’expérience (30 minutes), on prélève un peu de liquide de chaque tube et on réalise 2 tests :

1) On ajoute de l’eau iodée, colorant jaune qui devient violet en présence d’amidon (sucre lent).

2) On trempe une bandelette colorée en rose à son extrémité et qui devient foncée en présence de sucre rapide.

Au début de l'expérience, sur la photo du haut, on observe que l'amidon est présent dans les deux tubes car lorsqu'on teste la présence d'amidon à l'aide d'eau iodée dans ces 2 tubes (voir le médaillon) on obtient bien une couleur violette: les 2 tubes contiennent de l'amidon. Jusque là tout va bien !

Lorsqu'on teste la présence de glucose grâce aux bandelettes-test (photo du bas à gauche), on observe que ces bandelettes restent roses, ce qui dénote un résultat négatif ! il n'y a donc pas de glucose dans les 2 tubes au début de l'expérience. on en déduis que l'enzyme digestive et l'eau n'ont pas eu d'effet (ou l'expérience n'a pas duré assez longtemps pour qu'il y ait un résultat) sur l'amidon.

A la fin de l'expérience, sur la photo de droite, on observe une différence de couleur entre les 2 tubes. Le liquide du tube de gauche (le témoin) est resté blanchâtre, alors que dans le tube de droite, le liquide est devenu transparent.

Pour comprendre cette transformation, on va tester les éléments présents dans chaque tube:

- on ajoute de l'eau iodée dans ces tubes et on observe une couleur violette dans le tube 1 (= présence d'amidon) alors que dans le tube 2, l'eau iodée devient jaunâtre (= preuve de l'absence d'amidon dans ce tube). L'amidon du tube 2 a donc soit disparu, soit s'est transformé en un autre élément.

- lorsqu'on teste la présence de glucose à l'aide des bandelettes-test, le résultat est négatif pour le tube témoin et il est positif dans le tube n°2.

On peut faire l'hypothèse que l'amidon présent dans le tube s'est transformé en glucose !

Le schéma suivant permet de comprendre ce qu'il s'est passé dans le tube n°2 :

- l'amidon présent dans le tube a été digéré sous l'action des enzymes digestives. Cette digestion a consisté en une fragmentation de l'amidon en ses éléments cons

Ci-dessous, un autre protocole à suivre avec des flocons de pomme de terre.

Première partie du protocole:

Dans le tube A, on ajoute les flocons de purée et l'enzyme digestive. Ici, les flocons de purée représentent les aliments riches en glucides lentement assimilés comme les pates ou le riz.

Dans le tube B, on ajoute des flocons de purée et de l'eau. Dans ce tube, la seule variable est l'eau qui est ajoutée à la place de l'enzyme. On veut tester si l'eau a la même propriété que l'enzyme. Ce tube servira de témoin pour comparer les résultats obtenus avec le tube A.

Nous venons de voir que les aliments sont transformés en nutriments lors de la digestion. Mais il faut que ces nutriments qui sont présents dans le tube digestif puissent être transportés jusqu'aux organes qui en ont besoin.

Problème: comment les nutriments sont-ils transportés jusqu'aux organes ?

Nous allons étudier le graphique suivant. Essayez de lui donner un titre avant de l'analyser.

Ce graphique nous donne les mesures de la quantité de glucose présente le long du tube digestif (on peut utiliser cette phrase en gras pour donner un titre à ce graphique).

Étude du graphique:

- on observe qu'au niveau de l’œsophage (A) et de l'estomac (B), la quantité de glucose reste stable et égale à 100%

- on observe au niveau de l'intestin grêle que la quantité de glucose commence à diminuer (on passe de 100% à 80% à partir de 100cm au-delà de la bouche. Cette quantité de glucose diminue lorsque la distance à la bouche augmente jusqu'à arriver à 0% à 480cm de la bouche.

On peut conclure que dans l’œsophage et l'estomac, le glucose ne fait que poursuivre son chemin mais ne traverse pas la paroi pour passer dans le sang.

Dans l'intestin grêle la quantité de glucose diminue. On peut faire l'hypothèse suivante: " on suppose que c'est au niveau de l'intestin grêle que le glucose passerait dans le sang".

Il nous reste maintenant à vérifier cette hypothèse.

Ci-dessous, vous pouvez observer différentes photos de portions de l'intestin grêle à différentes échelles (échelles microscopique: photo 1 et 2 et macroscopiques: photos 3 et 4).

Sur le document ci-dessus nous observons:

- en 1 : que l'intestin est long (6 mètres chez l'Homme) et qu'il est richement vascularisé car on y observe de nombreux vaisseaux sanguins.

- en 2 : une coupe transversale de l'intestin grêle, on observe donc l'intérieur de l'intestin grêle. Celui-ci n'est pas lisse mais, au contraire, sa paroi interne est repliée de nombreuses fois. Ces repliements de la paroi permettent d'augmenter de façon importante la surface de l'intestin.

- en 3 : les replis de l'intestin sont, eux-même, constitués d'une surface repliée de nombreuses fois par des villosités (appelées villosités intestinales). Ces villosités augmentent davantage encore la surface de l'intestin.

 - en 4 : détails d'une villosité intestinale. une villosité est constituée d'une seule couche de cellules très fines appelées entérocytes (en rose sur le schéma). Dans chaque microvillosité, un réseau de capillaires sanguin (en bleu et rouge) permet une forte circulation sanguine à ce niveau. Enfin (mais ce n'est pas représenté sur ce schéma) il existe aussi des vaisseaux spécialisés dans le transport des graisses.

Notre hypothèse est donc la bonne, c'est bien au niveau de l'intestin grêle qu'a lieu l'absorption intestinale. C'est la structure particulière de l'intestin formée de nombreux repliements, de nombreuses villosités et de millions de micro-villosités qui permet l'absorption intestinale.

Le schéma ci-dessous résume comment les nutriments (lipides, glucides et protéines + vitamines et sels minéraux) quittent l'intestin grêle en traversant sa fine paroi et se retrouvent dans la circulation sanguine.

Animation sur le passage des nutriments dans le sang: lien.

SITES POUR APPROFONDIR LE COURS :

- Histoire des sciences: exercices sur les découvertes ayant permi de comprendre le phénomène de la digestion: LIEN.

- Insee: obésité et catégories sociales: LIEN.

- Obésité en France: 1 personne sur 3!: LIEN.

- Pour s'entrainer: un quizz sur la digestion: LIEN.

ANIMATIONS:

- Trajet des aliments dans le tube digestif: LIEN.

- L'absorption des nutriments au niveau de l'intestin grêle: LIEN.

- Calcul de l'IMC : LIEN.

Tout produit d'origine naturelle doit se décomposer au fil du temps. Car de nombreux micro-organisme se nourrissent de la matière organique. Or cette vidéo montre que les burgers des principaux fast-food ne se décomposent presque pas et ceux de McDo pas du tout ! Une preuve qu'ils sont bourrés de produits peu naturels et de conservateurs, tous très mauvais pour la santé...