La
digestion.
La digestion, c"est la transformation des aliments en
nutriments assimilables par l"organisme. Dans le tube digestif,
les aliments subissent une série de dégradations
mécani- ques et chimiques qui découpent les
éléments nutritifs. Les nutriments résultant
de la diges- tion sont suffisamment petits pour traverser la
paroi poreuse de l"intestin. Ils passent dans le sang et dans la
lymphe : c'est l'absorption. Le sang apporte les nutriments
à tous les organes du corps. Ils pénètrent
dans les cellules où ils sont utilisés comme
éléments de construction ou comme source
d"énergie. Les aliments non digérés, sont
rejetés sous forme d"excrément au niveau de l"anus.
En fonction de la nature des aliments consommés, le
processus de digestion dure entre 24 et 72 heures.
Le trajet des
aliments dans l"appareil digestif.
Le cheminement des aliments dans notre organisme permet
de passer en revue les différents organes de l"appareil
digestif et les glandes annexes qui s"y rattachent. En suivant le
parcours qui commence par la bouche et se termine par l"anus,
notre nourriture est soumise à deux processus :
¾ Les aliments commencent à subir une
transformation mécanique au niveau de la bouche et de
l"estomac. Ils sont réduits en bouillie par mastication,
broyage et malaxage.
¾ Le seconde transformation est
surtout chimique et se déroule au niveau de
l"estomac puis des intestins. Les sucs digestifs
constitués d"acide et d"enzymes jouent le rôle de
ciseaux moléculaires pour produire des
nutriments.
La
bouche.
Dans la bouche les aliments sont mastiqués,
coupés en petits morceaux et écrasés par les
dents. Ils sont en même temps imprégnés de
salive et humidifiés. Cet amalgame de bouchées
liées par la salive s"appelle le bol alimentaire. Il est
poussé par les mouvements de la langue vers le fond de la
bouche pour être avalé.
L"œsophage.
C"est un tube creux qui relie la bouche à
l"estomac. Dans la partie supérieure, le pharynx oriente
et contrôle le passage des aliments. Ceux-ci descendent
pendant une quinzaine de secondes dans l"œsophage par
péristaltisme : les contractions progressives de la paroi
de l"œsophage font avancer les aliments et contribuent
à leur brassage mécanique. A la base, un clapet
s"ouvre sur l"estomac.
L"estomac.
L"estomac est une poche entourée de muscles
épais et puissants. Dans ce réservoir, le bol
alimentaire est brassé pendant 3 ou 4 heures. Les ondes de
contrac- tions produisent un malaxage qui réduit les
aliments en bouillie. En même temps, les
cellules qui tapissent la paroi interne de l"esto-
mac, sécrètent les sucs gastriques (acide
chlorhydrique et enzymes). Ces sécrétions pouvant
atteindre 2 litres par 24 heures provoquent une
dégradation chimique du bol alimentaire dans un milieu
très acide.
L"intestin
grêle.
Cet intestin est un tube replié dans l"abdomen
qui mesure sept mètres de long chez un adulte. Ses parois
ont une structure assez proche de celle de l"estomac et la
bouillie alimentaire (le chyme) est poussée en avant par
péristaltisme. On distingue plusieurs segments dans ce
long tube: le duodénum (˜ 50 cm ), le jéjunum
(˜ 5 m) et l"iléon (˜ 1m) C"est dans
l"intestin grêle que se déroule la partie la plus
importante de la digestion. A la sortie de l"estomac, les
cellules de l"intestin sécrètent le
suc intestinal et le duodénum reçoit les sucs
digestifs provenant du pancréas et de la
vésicule biliaire. Les réactions chimiques de ces
enzymes avec le chyme produisent les nutriments. Ces
éléments passent dans le sang : c"est le
phénomène d"absorption. La fine paroi intestinale
interne est entièrement recouverte de micro
villosités richement vascularisées. Elle offre
ainsi une grande surface d"absorption pour les
nutriments.
Le gros
intestin.
Le gros intestin mesure 1,5 mètre de long. Il
fait suite à l"intestin grêle. Ce qui n"a pas
été absorbé parvient dans le colon qui
renferme des milliards de bactéries Cette flore
intestinale permet la fermentation des aliments non
digérables. Cette réaction produit des gaz et la
réabsorption de l"eau permet la formation des
matières fécales qui sont rejetées au niveau
de l"anus.
LES ORGANES DE
L"APPAREIL DIGESTIF
Les
transformations chimiques des aliments.
Les transformations chimiques des aliments
nécessitent trois réactions:
¾ les protides ou protéines
(polypeptides) sont fragmentés en acides
aminés.
¾ les lipides ou graisses
(glycérol + acide gras) sont émulsionnés et
convertis en acides gras.
¾ les glucides ou sucres
(polysaccharides) sont transformés en sucres simples
assimilables comme le glucose ( monosaccharides).
Les sucs
digestifs et leurs enzymes.
Une enzyme est une protéine capable de
déclencher une réaction chimique sans modifier les
produits finaux. Ce sont des catalyseurs biologiques
fabriqués par les êtres vivants. Les enzymes
agissent à très faible dose mais on les retrouve
intactes à la fin de la réaction. Elles sont
actives dans des conditions plus ou moins strictes de
température et d"acidité. La pepsine par exemple
présente un maximum d"efficacité à 40ºC
dans une solution aqueuse de PH égal à 2. Une
enzyme est spécifique d"une réaction chimique
déterminée et elle n'agit que sur un
type de substrat. Le rôle des enzymes digestives est de
découper les aliments en substances de plus en plus
petites : elles favorisent une hydrolyse c"est-à-dire, une
décomposition sous l"action de l"eau. Les enzymes
digestives sont donc des hydrolases.
Macromolécule alimentaire + eau
-> molécules assimilables = nutriments
enzyme
La
salive
Dans la bouche, la salive provenant des glandes est
mélangée aux aliments. Nous produisons environ un
litre et demi de salive par jour. C"est un liquide visqueux
facilitant la déglutition et composé à 99%
d"eau. Chez l'homme, la salive contient une enzyme appelée
amylase. Elle a une action chimique sur l"amidon (polysaccharide)
qu"elle scinde en deux sucres plus simples. (Disaccharides :
dextrine et maltose.)
Hydrolyse enzymatique de l'amidon. n ( C6 H10 O5 ) + n
H2O Æ n ( C12 H22 O11)
Les sucs
gastriques
Le brassage énergique des aliments dans l"estomac
conduit à la formation d"une bouillie alimentaire, le
chyme, contenant des éléments solides de 1
millimètre environ. La présence de nourriture dans
l"estomac déclenche la sécrétion du suc
gastrique et du mucus qui se mélangent au bol alimentaire.
Le suc gastrique est un liquide incolore fortement acide (PH = 1)
contenant de l"eau, de l'acide chlorhydrique et des enzymes qui
décomposent les aliments : la lipase gastrique
agit sur les graisses (agrégation des gouttes), la
pepsine découpe les grosses protéines comme
l"albumine, la présure fait coaguler les protéines
du lait. La pepsine et la présure deviennent actives en
milieu acide. Le mucus se dépose sur les parois de
l"estomac pour le protéger des acides et des enzymes. Il y
a aussi une absorption d"eau, de sels minéraux et les
éléments prédigérés passent
graduellement dans l"intestin grêle par le pylore à
la base de l"estomac.
Les sucs
intestinaux.
Dans le duodénum, la partie supérieure de
l"intestin grêle, les éléments
prédigérés déversés par
l"estomac, subissent l"action de trois sucs digestifs puissants :
le suc pancréatique, le suc intestinal et la bile. C"est
dans cette partie du tube digestif que se déroule
l"étape la plus importante de la digestion chimique et
l"hydrolyse complète de la plupart des aliments. Le
transit dure environ 5 heures durant lequel il y a
absorption des nutriments et réabsorption
d"eau.
Le suc intestinal renferme de
l'entérokinase qui active des enzymes : des saccharases,
des maltases, des lactases et des peptidases. La première
enzyme duodénale, la sécrétine neutralise
l"acidité gastrique qui permet l"action digestive du suc
pancréatique. La deuxième enzyme
sécrétée est la CCK qui provoque les
contractions de la vésicule biliaire, la bile arrive dans
le duodénum par le canal cholédoque.
Le suc pancréatique arrive à
l"intestin grêle par différents canaux. La
sécrétion est stimulée par la consommation
de protéines et de graisses. Le pancréas est une
glande annexe de l"appareil digestif qui produit environ 2 litres
de suc par jour. Ce liquide incolore au PH neutre est le plus
important pour la digestion. Il contient plusieurs enzymes : deux
protéinases (la trypsine et la chymotrypsine)
découpent les protéines, une lipase
décompose les graisses, l"amylase achève
l"hydrolyse de l"amidon en maltose qui sera ensuite
transformé en sucres simples assimilables (glucose et
fructose).
La bile est synthétisée par le foie
et stockée dans la vésicule biliaire. La
présence de graisse dans l"estomac et dans le
duodénum provoque la sécrétion de bile dans
l"intestin grêle. Les sels biliaires (glycocholate et
taurocholate de sodium) jouent un rôle important dans la
digestion et l'absorption des graisses. En se combinant avec les
lipides, la bile forme des micelles solubles dans le sang. Sans
la bile les lipides ne sont pas digérés.
La flore
bactérienne.
Le gros intestin ne produit pas d"enzymes mais renferme
une flore bactérienne très importante et
variée qui participe à la digestion. Ces
bactéries transforment l"urée en ammoniac et
participent à la fermentation des glucides non
absorbés au niveau de l"intestin grêle. Dans cette
partie terminale du tube digestif, il y a une absorption de l"eau
qui provoque une concentration des matières
fécales. Après cette déshydratation des
selles, il ne reste que les substances non digérées
et la cellulose au niveau du colon.
La digestion des
glucides.
La digestion des glucides commence dans la bouche et se
poursuit dans l"intestin. L"amidon, le composant principal des
féculents, est une molécule de réserve
énergétique. Ce glucide complexe est une macro
molécule formée de molécules plus petites
(plusieurs centaines de molécules de glucose). L"amidon
insoluble dans l"eau est découpé par l"amylase
salivaire puis par l"amylase pancréatique pour produire
des disaccharides (maltose.) Ces sucres sont encore
dégradés dans l"intestin pour former du glucose
soluble. ( mono-saccharide) Il est absorbé par les
cellules intestinales et passe directement dans la circulation
sanguine. D"autres sucres comme le lactose et le saccharose,
présents dans notre alimentation, sont
dégradés au cours de la digestion.
Les fibres alimentaires sont aussi constituées de
sucres complexes. Le principal constituant est la cellulose mais
l"homme ne possède pas l"enzyme, la cellulase, pour la
dégrader. Les fibres fermentent au niveau du gros intestin
en produisant des gaz , des acides gras volatils
nécessaires au bon état de l"intestin et elles
facilitent le transit des selles.
La digestion des
protéines.
La dégradation chimique des protéines qui
sont constituées par de très longues chaînes
d"acides aminés, débute dans l"estomac. Grâce
à l "acidité, les tissus conjonctifs autour de la
viande sont dissous et la pepsine, une enzyme protéase,
débite les grosses molécules protéiques en
peptides. En sortant de l"estomac, ces peptides sont
hydrolysés dans le duodénum par les enzymes du suc
pancréatique : les peptidases découpent les
peptides en acides aminés ou peptides plus petits. La
caséine par exemple est une protéine du lait. Elle
est hydrolysée par la trypsine, la pepsine et la
chymotrypsine en polypeptides qui sont à leur tour
hydrolysés en acides aminés par les
peptidases.
La digestion des
lipides.
Les lipides de l"alimentation humaine sont en grande
partie constitués de triglycérides, de
phospholipides et de stérols. Les lipides ont la
propriété d"être hydrophobes, ils sont
très peu solubles dans l'eau. Leur absorption au niveau de
la barrière intestinale est résolue de
manière particulière : ils doivent
être émulsionnés comme les
gouttes d"huile dans une vinaigrette pour être
assimilées par l"organisme. Dans le
duodénum, la digestion permet de former des micelles,
c"est-à-dire des gouttelettes minuscules de 0.5 micron en
suspension dans le milieu aqueux du tube digestif. Cette
émulsion est amorcée par brassage mécanique
et les sels biliaires assurent la formation complète des
micelles de triglycérides. Les lipases et les
phospholipases produites par le pancréas hydrolysent
ensuite les lipides avec un maximum d"efficacité. La
réaction catalysée par la lipase se fait par
étapes :
Triglycéride + eau Æ diglycérides +
acide gras
Diglycéride + eau Æ
monoglycérides + 2 acides gras
Monoglycéride + eau Æ
monoglycérides + 3 acides gras
Les monoglycérides, sous l'action de la lipase,
se décomposent en glycérol et en acide gras. La
digestion des lipides aboutit dans l'intestin à un
mélange de monoglycérides, de di et de
triglycérides non encore complètement
hydrolysés, de glycérol, d'acides gras, de
phospholipides et de cholestérol. Lorsqu"elles sont
suffisamment petites, les micelles sont absorbées par les
parois de l"intestin.
L"absorption des
nutriments.
L"intestin grêle est l"organe principal de
l"absorption des nutriments. Ce processus est facilité par
la longueur de l"intestin grêle et par les
villosités qui développent une surface
d"échange très importante estimée à
plus de 250 m2. Un réseau très dense de vaisseaux
sanguins et lymphatiques est présent dans les micro
villosités. Les cellules de la paroi intestinale
permettent le passage des produits de la digestion vers le milieu
interne de l"organisme.
L"absorption peut se faire de manière
spécifique vers le système sanguin ou vers le
système lymphatique. Le sang draine tous les nutriments
solubles dans l"eau comme les minéraux, les vitamines, les
sucres simples, les acides aminés, le glycérol, les
acides gras à chaîne courte. Les vaisseaux
lymphatiques transportent les molécules solubles dans les
graisses.
MICROVILLOSITES
Le passage de l"eau et de certains ions minéraux
se fait de manière passive mais le transport se fait de
manière active pour le glucose, les acides aminés,
les ions sodium. L"absorption est plus ou moins sélective
en fonction des besoins de l"organisme.
Les membranes cellulaires de nature lipidiques sont
hydrophobes et imperméa- bles à la plupart des
molécules polaires (chargées
électriquement.) Grâce à cette
propriété, elles empêchent la plupart des
composants hydrosolubles de s"échapper de la cellule. Pour
ingérer des substances nutritives essentielles et
excréter les déchets métaboliques, les
cellules ont dû développer des systèmes
particuliers pour transporter des molécules hydrosolubles
à travers leurs membranes.
Ce transport actif de molécules hydrosolubles
à travers la membrane cellulaire est possible grâce
à des protéines transmembranaires
spécialisées. Les ions, les oses, les acides
aminés, les nucléotides utilisent chacun des
protéines de transport membranaires particulières.
Ces molécules transporteuses utilisent de l"énergie
par dégradation de molécules d"ATP.
Le transport actif permet ainsi au glucose de passer
à travers la paroi du tube digestif même si sa
concentration dans l'intestin est très faible. Les
molécules de sucre doivent entrer dans les cellules de la
membrane et les traverser pour en sortir. Le glucose utilise son
transporteur moléculaire spécifique qui lui permet
de traverser la membrane en même temps que deux ions
sodium. Ils entraînent le glucose contre son gradient de
concentration tant que la concentration en sodium dans la cellule
demeure inférieure à celle dans l'intestin. Le
glucose qui a pénétré dans la cellule avec
le sodium en ressort de l'autre côté par transport
passif. Le transport passif se fait par la différence de
concentration entre l"intérieur et l"extérieur de
la cellule. Les glucides pénètrent dans les
vaisseaux qui les conduisent vers le foie.
Pour les lipides, les micelles ont une enveloppe
formée par les sels biliaires et elles contiennent au
centre les composés lipidiques insolubles. Ainsi
structurées dans le duodénum, les micelles sont
absorbées dans le jéjunum par endocytose, un
mécanisme de transport complexe de grosses
molécules vers l'intérieur de la cellule. Les
micelles une fois endocytées sont
désorganisées. Les acides gras à courte
chaîne, relativement hydrosolubles, sont
déversés dans le sang où ils sont
associés à l'albumine pour être
véhiculés jusqu'aux cellules. Les produits moins
hydrosolubles comme les acides gras à longues
chaînes rentrent dans les cellules
épithéliales (milieu interne), perdent les sels
biliaires et vont être réorganisés en
vésicules lipoprotéiques qui sont des modules de
transport des lipides hydrophobes. Ils sortent ensuite de la
cellule pour rejoindre les capillaires lymphatiques où ils
forment avec l"eau un liquide laiteux. Ces lipides rejoignent le
système sanguin au niveau de la veine cave
supérieure.
Les sels minéraux et les vitamines indispensables
ne subissent aucune transformation. En solution dans l"eau, ils
sont absorbés intacts et passent dans le sang. Une grande
quantité d"eau est nécessaire pour la digestion : 7
litres d"eau doivent circuler chaque jour dans le tube digestif.
Comme nous buvons en moyenne un litre et demi d"eau par jour et
que les selles en contiennent peu (0,1 litre) une grande partie
est réabsorbée et réutilisée dans les
processus digestifs.
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