Systeme digestif

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Il prépare les aliments afin qu'ils puissent passer dans le sang et ainsi être assimilés par l'organisme. Tout ce qui n'a pas été assimilé ressort du système digestif sous forme de matière fécale. On peut distinguer 2 phases dans la division des aliments:

L'estomac est une poche pouvant contenir environ 1,5 l d'aliments. Sa paroi renferme 4 millions de glandes sécrétant le suc gastrique. Celui-ci est très acide: il contient de l'acide chlorhydrique ( symbole chimique: HCl ).

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Quel est son rôle?

Physiologie (comment ça marche?)

Anatomie (comment c'est fait?)

C'est un long tube ouvert aux 2 extrémités (bouche et anus). Les aliments cheminent le long de ce tunnel et sont préparés en vue de leur passage dans le sang.

Coupe de l'intestin grêle

Coupe d’une villosité

Coupe d’une cellule

Une phase mécanique où les aliments sont broyés par les dents puis malaxés par les muscles qui entourent l'estomac.

Une phase chimique où des enzymes contenus dans des sucs digestifs acides (dans l'estomac) puis basiques (dans l'intestin) divisent encore plus finement les aliments.

1.

2.

Les dents

La glande salivaire parotide (dans la joue)

La glande salivaire sublinguale (sous la langue)

La langue

L’oesophage

L’estomac

Le pylore

Le duodénum

L’intestin grêle

Le foie

La vésicule biliaire

Le pancréas

Les vaisseaux sanguins

Les vaisseaux lymphatiques

Le gros intestin

Le rectum

l’anus

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13

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9

Les dents broient les aliments lors de la mastication.

Les glandes salivaires sécrètent la salive qui hydrolyse (dépolymérise) l'amidon qui commence donc à être digéré dans la bouche.

Les aliments humidifiés par la salive (le bol alimentaire) sont entraînés dans l'oesophage par des mouvements péristaltiques grâce à des muscles.

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Digestion d’un hamburger

eau (tomate)

cellulose (salade)

amidon (pain)

protéines (viande, fromage)

lipides (viande, fromage)

L'intestin grêle mesure environ 2 mètres de long pour 2 à 3 centimètres de diamètre. Il est tapissé d'environ 4 millions de villosités qui permettent de multiplier le surface absorbante par 600 (ce qui donne 300 m2). L'intestin grêle sécrète aussi environ 3 litres de suc intestinal par jour.

Le gros intestin (1 mètre de long pour 5-8 cm de diamètre) permet d'absorber l'eau et diverses substances comme des vitamines (K et celles du groupe B)

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8.

Analyse d’une radiographie

Regarde la radiographie et clique sur les propositions correctes:

Cette radiographie montre un ver solitaire (Taenia solium) qui parasite l’intestin.

Ces intestins sont visibles car ils sont radioactifs.

Ces intestins sont rendus visibles grâce à l’injection d’un liquide de contraste dans le sang.

Ce tube digestif est visible car ils s’est calcifié et durci: il appartient à un vieux malade.

Normalement les intestins ne sont pas si visibles sur une radiographie.

vaisseau lymphatique

muscles

vaisseau sanguin

intestin

artère

veine

pancréas

estomac

oesophage

foie

vésicule biliaire

muqueuse plissée

villosités

une villosité en coupe

1 mm

les nutriments traversent les cellules de la muqueuse pour aller dans le sang ou la lymphe.

nutriments

vaisseau sanguin

vaisseau lymphatique

veine riche en nutriments

artère

vaisseau lymphatique

sang

lymphe

nutriments

cellules de la muqueuse

Pourquoi faut-il manger?

Notre corps (et celui des animaux en général) a besoin:

Questions en vrac

Comment équilibrer notre alimentation ?

Cette pyramide permet de visualiser les proportions dont nous avons besoin. A la base, il y a les aliments dont on a le plus besoin en quantité : d'abord, les liquides (non sucrés), puis par ordre décroissant de quantité, on trouve :

Les micro-organismes qui vivent dans notre intestin sont-ils des parasites?

17.

Pourquoi stocker des lipides (graisse) dans notre corps?

Matière

type d'énergie

Energie utilisable

[kJ/g] ou [MJ/kg]

Utilisation

Fission Uranium 235

Hydrogène

Essence

Lipides

Glucides

Protides

Bois

TNT

Poudre noire

Accu lithium

Pile alcaline

Batterie au plomb

nucléaire

chimique

électrochimique

79’500’000

123

47

38

17

16

4.6

3

1-9

0.6

0.1

production d'électricité

moteur, pile à combustible

moteur

nutrition

chauffage

explosif

piles

circuit électrique voiture

Le curare est un poison extrait de certaines plantes d'Amazonie. Il provoque une paralysie des muscles (respiratoires). Certains chasseurs amérindiens enduisent leurs flèches pour tuer leur proie. Comment peuvent-ils manger cette viande sans mourir eux-mêmes?

• La tubocurarine (l’alcaloïde contenu dans le curare) est une grosse molécule qui n’est pas absorbée par l’intestin: il ressort du tube digestif sans avoir pu réellement pénétrer dans le corps.

43.

Qu'est-ce qu'un pet?

C'est un mélange de gaz expulsé par l'anus. Une partie du mélange est constitué de diazote (N2) et de dioxygène (O2) dont l'origine est extérieure: l'air est avalé avec la nourriture (aérophagie). Une autre partie est produite dans les intestins par les micro-organismes de la flore intestinale. Ces microbes dégradent notre nourriture pour en tirer de l'énergie. Certains pratiquent la respiration et produisent du dioxyde de carbone (CO2). D'autres se développent sans oxygène grâce à des réactions de fermentation et enrichissent le «gaz intestinal» de méthane (CH4), d'hydrogène (H2) qui sont combustibles. L'odeur d'oeuf pourri est en option et provient de la dégradation de substances qui contiennent du soufre avec production d'hydrogène sulfuré (H2S). En moyenne, une personne produit 1 litre de gaz par jour. Le bruit qu'on entend lors de l’échappement des gaz est provoqué par la vibration du sphincter (muscle de l'anus).

Qu'est-ce qu'un rot?

C'est l'expulsion de gaz du tube digestif par la bouche (éructation). Les causes sont l'aérophagie (air avalé avec la nourriture généralement ingurgitée trop vite) ou l'ingestion de boissons gazéifiées (sodas, bière) qui contiennent du CO2 (dioxyde de carbone). Sa composition chimique est principalement celle de l'air: diazote (N2) et dioxygène (O2) avec en option du CO2 et quelques effluves gastriques. Le son du rot est dû la vibration du cardia (sphincter qui règle la fermeture de l'estomac au bas l'œsophage) lorsque le gaz le traverse.

42.

Qu'est-ce qu'un régime alimentaire?

Qu’est-ce que le péristaltisme ?

41.

40.

Quelle est la différence entre une intoxication et une infection ?

39.

Qu'est-ce que l'intolérance au lactose?

Quelles sont les ressemblances et différences entre l'amidon, le glycogène et la cellulose?

Qu'est-ce qu'un polymère, une polymérisation? voir feuille "polymères"

38.

37.

36.

A quoi sert le foie?

A quoi sert l'épiglotte?

Pourquoi la digestion des lipides est-elle problématique?

Que sont les protéines?

De quoi est faite une protéine?

Que sont les enzymes digestives?

Je mange souvent de la viande de poulet et pourtant je ne me transforme pas en poulet. Et pourtant j'utilise sa matière pour construire mon propre corps. Comment est-ce possible?

Qu'est-ce qu'un sphincter et à quoi sert-il?

Qu'est-ce que la flore intestinale?

Pourquoi faut-il manger de la «salade» alors qu'elle contient peu de nutriments?

Pourquoi je ne peux pas grossir en mangeant trop de salade alors qu’elle contient de la cellulose riche en glucose?

Pourquoi le caca est-il toujours brun et que devient l'hémoglobine lorsque le globule rouge est détruit?

Qu'est-ce qu'une brûlure d'estomac?

Pourquoi le suc digestif ne digère pas l'estomac lui-même?

L'ulcère gastrique a lieu lorsque le suc gastrique traverse la barrière de mucus qui protège les cellules de notre estomac. L’ulcère peut alors évoluer vers une perforation de l'estomac, puis une péritonite: risques d’hémorragie interne grave.

Les causes de l'ulcère sont:

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Le pancréas est une grosse glande qui produit:

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Pourquoi le métabolisme basal est-il si élevé?

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Pourquoi ai-je plus faim en hiver?

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13.

Quelles sont les causes de la diarrhée?

Que se passe-t-il dans le colon (le gros intestin)?

A quoi servent les villosités des intestins?

Que se passe-t-il dans l'intestin grêle?

A quoi sert la bile?

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8.

Que se passe-t-il dans le duodénum?

Que se passe-t-il dans l'estomac?

Pourquoi les footballeurs crachent-ils tout le temps?

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6.

Comment est réglée la production de salive?

Lubrification et humidification des muqueuses et des aliments grâce la production de mucus.

digestion: elle produit une enzyme (amylase) qui fragmente l'amidon (glucide). [1833 découverte de la diastase, amylase, 1ere enzyme connue: amidon-> maltose Glu-Glu]

protection: défense immunitaire, bactéricide, bicarbonate protège l'émail des dents.

Les mâchoires sont actionnées par 2 muscles: masseter et temporal.

Les dents, adaptées au régime alimentaire, fragmentent les aliments.

5.

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3.

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1.

Manger équilibré, ça veut dire quoi?

Combien de temps les aliments restent-ils dans le système digestif?

26.

La bile est produite par le foie et stockée dans la vésicule biliaire. Elle émulsionne les graisses (comme un savon) et permet leur digestion.

Le pancréas sécrète le suc pancréatique alcalin (pH 8, basique) qui permet de terminer de fragmenter (dépolymériser) les protéines.

5.

6.

Qu’est-ce qu’un laxatif ?

C’est une matière qui accélère le transit intestinal et empêche la constipation. Il y en a plusieurs types:

44.

Qu’est-ce que le métabolisme?

C’est l'ensemble des réactions chimiques qui se déroulent au sein d'un être vivant pour lui permettre notamment de se maintenir en vie, de se reproduire, de se développer et de répondre aux stimuli de son environnement.

45.

Comment classer les aliments?

solide-liquide

animal-végétal

glucide-lipide-protides

Nutriments énergétiques

•Lipides

•Protides

•Glucides

D'un point de vue diététique, la diète devrait être composée de :

•lipides : de 35 à 40 % des calories totales (dont acides gras saturés : 12 % maximum)

•glucides : < 55 % des calories totales.

Nutriments de constitution et d'entretien des tissus

•protéines, lipides, éléments minéraux (Ca, P)

Nutriments de régulation du métabolisme

•vitamines (certaines sont des cofacteurs enzymatiques)

•acides aminés essentiels, acides gras essentiels

•éléments minéraux : Na, K, Ca, P, Mg, S, Fe, Zn, etc.

•éléments traces (oligo-éléments) : I, Cu, Co, Cr, Mn, V, Mo, Ni, Pb, etc.

Nutriments à fonction mécanique (péristaltisme intestinal)

•fibres alimentaires (cellulose, hémicelluloses)

Nutriments à fonction sensorielle (appétence)

•arômes : odeur et saveur formant la flaveur

•les nutriments jouant sur la couleur

•les nutriments jouant sur la consistance (eau, etc.)

les acides gras à courtes chaînes (<12C) -> système porte -> foie

les acides gras à longues chaînes (>12C) -> système lymphatique

Contenu du corps humain

eau 35-40 kg

graisses 10-15 kg

protéines 10 kg

minéraux 3 kg

glucides 1kg

Les constituants de la nourriture sont souvent des molécules trop grosses pour passer directement dans le sang. Les nutriments doivent donc subir une dégradation (fragmentation) mécanique (dents, muscles) et chimique (enzymes digestives).

Végétarien: végétaux + champignons + oeufs + miel + lait

Végétalien: végétaux + champignons

Vitamine B12 dans le foie, lait, viande et oeufs (X végétaux): attention ... carence chez les végétaliens (anémie pernicieuse)

Acides aminés essentiels: His, Lys, Try, Phe, Met, Threo, Ile, Leu, Val (9 sur 20)

En général:

Les céréales sont pauvres en Lysine et isoleucine

Les légumineuses (= famille des fabacées, ex-papilionacées) sont pauvres en methionine et tryptophane: haricots, lentilles, pois, soja (avec Met)

Rôles des nutriments

Qu’est-ce que le vomissement?

Les muscles qui entourent l’estomac se contractent brutalement et expulsent le contenu de l’estomac par la bouche. Le centre du vomissement est dans le bulbe rachidien. Il réagit à diverses excitations (alcool, toxines). Les pertes d'acides lors du vomissement doivent être compensées sinon le sang devient trop alcalin (alcalose).

46.

47.

Un homme malade (hépatites A B et C), alcoolique et fumeur meurt d'une cirrhose du foie. Pourquoi?

Qu’est-ce qu’un by-pass?

48.

La pyramide alimentaire

un suc pancréatique alcalin (pH = 7,5-8,2) contenant du bicarbonate de sodium et des enzymes digestives (protéases, DNase, RNase, amylases) larguées dans le duodénum.

des hormones libérées dans le sang et qui règlent la glycémie:

l'insuline fait baisser le taux de sucre dans le sang en favorisant la polymérisation du glucose et son stockage dans le foie sous forme de glycogène (n glucoses --> glycogène).

le glucagon provoque l'augmentation de la quantité de glucose libre dans le sang (dépolymérisation du glycogène dans le foie)

•

Les fibres alimentaires (insolubles) et les mucilages (solubles, qui se gonflent au contact de l'eau). Ils rendent les selles plus volumineuses (elles retiennent plus d'eau) ce qui favorise le péristaltisme et donc leur progression.

Des lubrifiants favorisent le glissement (huile de paraffine)

Certaines substances (huile de ricin) irritent la paroi du tube digestif qui réagit en éliminant le contenu de celui-ci.

Une intoxication est provoquée par une substance chimique toxique qui désorganise les réactions chimiques qui ont lieu dans notre corps.

Une infection est provoquée par un être vivant microscopique (virus, bactérie, parasite, champignon, protozoaire) qui se développe dans notre corps et désorganise son bon fonctionnement.

•

Ce sont 3 polymères du glucose.

Ils servent de stock de glucose chez les végétaux (amidon) et les animaux (glycogène).

La cellulose forme des fibres de construction chez les végétaux uniquement.

Les liaisons chimiques entre les molécules de glucose sont de différents types.

•

Détoxification: les toxiques sont détruits ou inactivés.

Stockage des vitamines liposolubles (A,D,E,K)

Stockage des glucides sous une forme polymérisée (glycogène).

Production de métabolites (cholestérol, lipides, lipoprotéines)

Gestion du stock de glucides sous le commandement de l'insuline et du glucagon.

Production des facteurs de coagulation (fibrinogène)

Production des sels biliaires (mélange de sels biliaires..): émulsion des lipides en fines gouttelettes.

•

hypersécrétion d'acide HCl

hyposécrétion de mucus

stress, tabac, alcool, aspirine, café et certaines bactéries jouent un rôle.

•

Grâce à la formation d'un mucus.

Les cellules se divisent très rapidement: la paroi de l'estomac est renouvelée tous les 3 à 6 jours.

1.le pain et les produits céréaliers, les pommes de terre: aliments très énergétiques, car sources d’amidon. Les pommes de terre contiennent peu de protéines (2%), contrairement aux céréales (10 à 12%), au pain (8%) et aux légumes secs (20%) comme par exemple les lentilles.

2.Les légumes et les fruits. Ils contiennent des glucides. Il y a beaucoup d’eau dans la plupart et ils possèdent de la vitamine A et de la carotène, ainsi que des éléments minéraux et des fibres.

3.Le lait et les produits laitiers (sauf le beurre), ainsi que les fromages. Ils contiennent des protéines, du calcium, des vitamines A et B.

4.Les viandes, poissons et les œufs. Ils contiennent principalement des protéines. Dans les viandes, il y a du fer et les poissons de mer apportent de la vitamine B.

5.Les matières grasses : beurre, crème, huiles. Ce sont des produits riches en lipides. Ils sont très énergétiques et certains d’entre eux possèdent de la vitamine A, D et E. Mais vous voyez qu'il n'en faut que de faibles quantités.

6. Le sucre et les produits sucrés (desserts, pâtisseries). Le sucre n’est pas indispensable, il est seulement un aliment énergétique. Et là encore, il nous en faut peu.

Endoscopie des intestins

L’endoscopie est une technique qui permet de visualiser l’intérieur du corps humain sans intervention chirurgicale. On utilise un tube flexible muni d’un système d’éclairage et d’une caméra: il est ainsi possible d’inspecter des tissus cachés et de détecter d’éventuelles lésions. On distingue la bronchoscopie (bronches), la gastroscopie (oesophage et estomac), la coloscopie (gros intestin, colon).

le caecum

le colon transverse

l’angle colique gauche:

on remarque les vaisseaux sanguins

le colon descendant

de matière pour se construire et se réparer: eau, sels, nutriments (protides, glucides, lipides), oligoéléments, vitamines,...

d'énergie qu'il obtient en oxydant les nutriments (protides, glucides, lipides)

•

Ca dépend du type de nourriture mais environ 24 à 48 heures.

En quantité: notre appétit est commandé par notre cerveau (l'hypothalamus). La sensation de satiété est le signal qui nous avertit qu'on n'a plus faim. Elle est commandée par une hormone (la cholécystokinine) qui est sécrétée par les cellules intestinales: le taux de l'hormone grimpe dans le sang après avoir mangé. Lorsque le taux de l'hormone diminue, le cerveau interprète ce signal comme la faim.

En qualité: on considère que notre ration de nutriments doit se répartir comme suit:

glucides 50-55 % _ lipides 30 % _ protides 15-20 %

De plus, certaines substances essentielles à notre fonctionnement doivent se trouver dans nos aliments parce que nous sommes incapables de les fabriquer nous-mêmes: il s’agit de certains acides aminés, acides gras et vitamines.

•

La mécanique de la mastication: comment ça marche?

•

A quoi sert la salive?

•

Elle est déclenchée par voie réflexe par le système nerveux autonome qui est composé de 2 systèmes antagonistes: le système orthosympathique et parasympathique

En cas de stress, le système orthosympathique commande la production d'une salive visqueuse et peu abondante.

•

Les aliments sont fragmentés et réduits en bouillie. Il y a une attaque mécanique par les muscles qui entourent les parois de l’estomac ainsi qu’une attaque chimique: le suc gastrique acide dissout les substances hydrophiles. Il est bactéricide (tue les bactéries) et contient des enzymes qui dégradent les protéines.

•

Une attaque chimique basique (par le suc pancréatique alcalin, pH=8).

Une émulsion des lipides grâce à la bile.

Une dégradation des lipides par des enzymes, les lipases, contenues dans le suc pancréatique.

•

A fragmenter et émulsionner des lipides : la bile joue le rôle d’un savon.

A éliminer les sels biliaires (bilirubine).

•

Les aliments digérés (fragmentés) peuvent traverser la paroi de l'intestin et passer dans le sang.

•

A augmenter la surface d'échange entre le système digestif et le système circulatoire (meilleure absorption des aliments)

•

L'eau traverse la paroi de l'intestin et passe dans le sang. Sinon nous avons la diarrhée.

La «flore intestinale» (10 000 milliards de micro-organismes) vivent en symbiose avec nous. Ils produisent les pets mais aussi les vitamines K, B8 et B12.

Une mauvaise réabsorption de l'eau dans le colon (gros intestin). Diverses causes: choléra, amibiase, antibiotiques (destruction de la flore intestinale).

J'ai besoin de plus de combustible alimentaire pour maintenir la température corporelle à 37°C.

•

Les animaux homéothermes doivent maintenir une température corporelle constante et élevée, ce qui garantit la meilleure efficacité de leurs réactions métaboliques (réactions chimiques dans nos cellules).

Le cerveau utilise au repos 20% du dioxygène et 60% du glucose disponible. Il utilise cette énergie pour créer une différence de potentiel électrique entre l'intérieur et l'extérieur des cellules nerveuses (neurones) qui permettent la transmission des informations nerveuses.

muscle temporal

muscle orbiculaire des lèvres

muscle masseter

muscle digastrique

Le tissu adipeux est un bon isolant thermique.

Les graisses sont les substances qui ont le meilleur rapport énergie/masse ou énergie/«poids» (énergie massique ou densité d'énergie élevée) : 38 kJ/g

•

Elle bouche le larynx lors de la déglutition: les aliments passent dans l'oesophage et non dans la trachée.

Les lipides sont insolubles dans l'eau (ils sont hydrophobes). La digestion prends plus de temps. Il faut émulsionner (diviser) les graisses grâce à la bile. Ensuite il faut les transporter dans le sang grâce à des transporteurs spéciaux: les lipoprotéines.

•

Ce sont des polymères naturels. Ils sont formés par l'assemblage de monomères qu'on appelle des acides aminés (il en existe une vingtaine de types différents). L'ordre des acides aminés dans une chaîne de protéine est déterminé génétiquement. Les différentes protéines ont des structures différentes et donc des fonctions différentes.

•

D'une longue chaîne (polymère) d'acides aminés.

•

Ce sont des substances (protéines) qui permettent la dégradation (le découpage) des molécules alimentaires et finalement leur digestion (assimilation).

•

Lors de la digestion, je récupère les acides aminés qui constituent les protéines du mouton. Ensuite je peux fabriquer mes propres protéines humaines à partir des mêmes acides aminés: le plan de construction est donné par l'ADN de mes gènes. De même qu'en démontant mon château en LEGO, je peux reconstruire un avion ou un bateau avec les mêmes "molécules" de base.

•

C'est un muscle en anneau. Il sert à boucher un orifice: bouche, anus, entrée et sortie de l'estomac

•

C'est une population très variée de «microbes»: des êtres unicellulaires qui vivent en symbiose avec nous.

•

Parce qu'elle contient beaucoup de fibres de cellulose: celle-ci prend de la place dans l'intestin qui s'en débarrasse en facilitant le transit intestinal.

•

Parce que nous n'avons pas d'enzymes pour dégrader la cellulose qu'elle contient: les précieux glucides passent tout droit. Certains êtres vivants (mérule) en sont capables: ils peuvent se nourrir de bois et de papier,... Ils ont de la chance car la cellulose est la matière vivante produite en plus grande quantité dans le monde (50-100 milliards de tonnes par an). Le glucose est une molécule très énergétique. Elle entre dans la composition de polymères comme le glycogène (dans le foie des animaux), l'amidon (réserves des végétaux), et la cellulose (dans les feuilles et le bois).

•

Après 4 mois de bons et loyaux services, le globule rouge est détruit. Ses constituants sont recyclés. Le fer est réutilisé mais une partie de la molécule d’hémoglobine, celle qu’on appelle «noyau hème» doit être éliminée. Cette molécule qui donne la belle couleur rouge du sang, est dégradée en bilirubine (jaune) puis en stercobiline qui colore en brun nos excréments.

•

bilirubine

biliverdine

noyau hème (hémoglobine)

stercobiline

Le suc gastrique est régurgité dans l'oesophage (sensation de brûlure). Elle peut dégénérer en oesophagite.

Qu'est-ce qu'un ulcère gastrique?

•

Ce sont des symbiotes: l'association avantage tout le monde.

A quoi sert le pancréas?

Le lactose est un glucide (sucre) que l'on trouve dans le lait des mammifères. Pour le digérer nous avons besoin d'une enzyme (la beta-galactosidase) qui est présente chez tous les nourrissons. La production d'enzyme peut disparaître chez les adultes et le lactose reste dans le tube digestif. Le lactose non digéré, est alors utilisé, métabolisé par certaines bactéries de notre flore intestinale qui se mettent à produire des gaz d'échappement. Résultat: ballonnements, crampes d’estomac et diarrhées.

C'est l'ensemble des contractions musculaires («mouvements péristaltiques») qui font avancer le contenu du système digestif.

Les animaux se «spécialisent» dans un type d'aliments qui correspondent à leur morphologie (dentition) et leur mode de vie (sédentaire ou migrateur). Par exemple: carnivore, herbivore, végétarien, frugivore, phytophage, granivore, xylophage, phyllophage, hématophage, coprophage, mycophage, piscivore, insectivore, entomophage, nécrophage, sarcophage, saprophage, détritivore, adelphophage, cannibale, anthropophage, planctonophage, omnivore, myrmécophage, oophage, bactériophage, saproxylophage,...