Un animal – et l’homme en est un – ne se nourrit pas comme une plante verte. Grâce à sa chlorophylle, la plante élabore ses matières à partir des sels minéraux, d’eau et de dioxyde de carbone : on dit qu’elle est autotrophe (auto = soi-même et trophe = nourrir).
Ce serait là un bien maigre repas pour tout animal ! Nous sommes contraints de rechercher des matières organiques déjà fabriquées; autrement dit, nous les animaux, devons manger des êtres vivants ou des produits élaborés par des être vivants : nous sommes hétérotrophes. Les glucides, lipides, protides que nous nous sommes ainsi procurés doivent évidemment subir des transformations importantes pour devenir semblables aux matériaux qui constituent notre propre structure.
Quelles sont les étapes de ce phénomène ? Une comparaison permettra de les mettre en évidence.
Désireux de nous construire une habitation (c’est la croissance), supposons que nous soyons incapables de nous servir de briques(les briques sont les molécules minérales, simples, employées par les plantes vertes). Seule solution, nous achetons une maison déjà construite, mais dont le plan n’est pas exactement adapté à notre mode de vie; nous entreprenons la démolition de cette maison, mais sans retourner jusqu’au stade de la brique (c’est la digestion). Le résultat de cette activité est un ensemble d’éléments, blocs, panneaux, encore utilisables, et une masse de déchets sans usage : nous en faisons le tri, gardant ce qui est bon, jetant ce qui ne l’est pas (c’est l’absorption et l’excrétion). Nous assurons alors le transport des matériaux vers le lieu de la construction (c’est le rôle de la circulation). Enfin nous procédons à la mise en place, nous construisons (c’est l’assimilation, au niveau des cellules).
1. La digestion
1. Aspect mécanique de la digestion
Rappelons, sommairement, le déroulement d’une digestion.
a) Dans la bouche, les aliments sont triturés par les dents, brassés et imprégnés de salive. La masse rassemblée par la langue, poussée vers l’œsophage et déglutie forme le bol alimentaire. Les contractions de l’œsophage poussent le bol vers l’estomac, quelle que soit la position du corps (on peut boire ou manger la tête en bas, et songeons aux animaux).
b) C’est par le cardia que les aliments pénètrent dans l’estomac. Ils sont à nouveau brassés par les contractions musculaires, et le suc gastrique sécrété par la muqueuse stomacale les imprègne. Les aliments forment bientôt une bouillie appelée chyme. Dès que le suc gastrique a suffisamment acidifié le chyme, le pylore se relâche pour le laisser s’écouler, par jets successifs et espacés, dans l’intestin. Le cardia et le pylore sont deux sphincters, (c’est-à-dire des muscles circulaires dont la contraction et le relâchement obture et ouvre un conduit).
c) L’intestin continue de brasser et de faire progresser les aliments; il comporte un intestin grêle (il commence par le duodénum) et un gros intestin ou côlon. Les sucs digestifs achèvent ici la dissociation des aliments; ce sont la bile, venue du foie par le canal cholédoque, le suc pancréatique venu du pancréas par le canal pancréatique, et les sucs intestinaux sécrétés par la muqueuse de l’intestin grêle. En même temps, la paroi de l’intestin absorbe les éléments nutritifs de la bouillie intestinale, et récupère autant d’eau qu’il est possible. De ce précieux liquide il ne reste que la quantité nécessaire pour permettre l’évacuation des excréments ou fèces; ceux-ci s’accumulent dans le rectum et sont libérés par le relâchement de l’anus; encore un sphincter.
2. Aspect chimique de la digestion
Nous allons pour commencer nous assurer que les sucs digestifs ont réellement une action modératrice, qu’ils transforment chimiquement les aliments.
a) Action de la salive
1. Le médecin nous conseille souvent de mastiquer assez longuement les aliments; le conseil est rarement suivi. Il est pourtant bon car non seulement de petites parcelles alimentaires sont plus faciles à digérer, mais la salive imprègne mieux le bol alimentaire et son action a un meilleur rendement.
Mâchons donc longtemps un morceau de mie de pain. Assez rapidement apparaît un goût nettement sucré. Nous pouvons en déduire que l’amidon qui forme l’essentiel du pain a été transformé en sucre (plus précisément en maltose dont les molécules sont beaucoup plus petites que celles de l’amidon).
Nous voyons que la salive a réalisé une opération inverse de celle faite par les plantes vertes : celles-ci avaient stocké le glucose en le transformant en amidon. Notre digestion buccale détruit ces grosses molécules pour en faire de plus petites.
2. Effectuons un contrôle chimique plus précis. On prépare un empois d’amidon léger en faisant bouillir quelques instants une pincée d’amidon ou de fécule dans un quart de litre d’eau.
Versons quelques cm3 d’empois dans quatre éprouvettes. A deux d’entre elles (B) ajoutons un peu de salive, tandis que les deux autres (A) serviront de témoin. Les quatre tubes sont placés au bain-marie à +/- 37° pour réaliser une température comparable à celle du corps.
Après 15 minutes retirons les 4 tubes et passons aux essais :
1er essai :
Après avoir refroidi un tube témoin A et un tube traité à la salive B (sous un filet d’eau) versons quelques gouttes d’eau iodée dans ces deux tubes. Le contenu du tube témoin A vire au bleu, celui du tube B ne subit pas de modification de couleur : le tube B traité par la salive ne contient donc plus d’amidon.
2ème essai :
Versons quelques cm3 de liqueur de Fehling dans les deux autres tubes A et B puis portons à ébullition.
Un précipité rouge brique se forme dans le tube B, tandis que le contenu du tube témoin A ne se modifie pas : le tube B traité à la salive contient donc un sucre. (Il est à conseiller de vérifier parallèlement avec une solution de glucose l’action de la liqueur de Fehling : on voit qu’elle révèle bien la présence de ce sucre).
En conclusion nous voyons que la salive a transformé en un sucre l’amidon disparu.
3. Il est possible de faire d’autres constatations sur l’action de la salive :
C’est ainsi que la salive bouillie est sans action (elle est donc détruite par la chaleur) et que le passage amidon-sucre n’a pas lieu si on ajoute quelques gouttes de chlorure d’hydrogène (la salive n’agit pas en milieu acide).
4. On peut encore observer la lente désagrégation de petits morceaux de mie de pain dans un tube à essai maintenu à 40°, pendant une demi-heure, au contact d’un peu de salive.
5. Il serait intéressant de soumettre un aliment du groupe des protides, par exemple, à la salive.
Préparons une solution d’albumine en délayant avec soin un blanc d’œuf dans un demi-litre d’eau. On chauffe lentement la solution en la remuant; elle devient laiteuse, floconneuse, car les protéines coagulent à la chaleur. Nous avons ainsi reproduit les conditions normales d’une digestion, car nous cuisons en général nos protides alimentaires.
Versons un peu de cette suspension albumineuse dans une éprouvette et plaçons celle-ci au bain-marie (cela peut d’ailleurs se faire en même temps que l’expérience n°2 précédente ou que l’étude, qui suit, de la digestion stomacale).
Quelle que soit la durée de séjour au bain-marie la salive n’attaque pas le blanc d’oeuf; en effet son aspect ne change pas.
b) Action du suc gastrique
1. Il est plus difficile de se procurer le suc gastrique, mais on trouve dans le commerce de quoi le reconstituer approximativement : dissolvons une pincée de pepsine dans 100 cm³ d’eau et préparons la bouteille de chlorure d’hydrogène dilué.
Dans 4 éprouvettes contenant la suspension d’albumine préparée précédemment; ajoutons respectivement :
T1. un peu d’eau (témoin)
T2. 1 ou 2 gouttes d’HCl
T3. un peu de solution de pepsine
T4. un peu de solution de pepsine + 1 ou 2 gouttes de HCl.
Après 15 à 20 minutes de séjour au bain-marie, les tubes 1 à 3 demeurent inchangés. Dans le tube 4 les flocons d’albumine coagulée ont disparu, le liquide est redevenu transparent.
Nous pouvons déduire de ces 3 essais que la pepsine dissocie les protides, mais seulement en milieu acide, l’acidité seule étant par contre sans effet.
On peut mener la même expérience avec un morceau de blanc d’œuf cuit et écrasé, avec un jus de viande ou de très petits morceaux de viande, mais la désagrégation de ces protides – moins finement dispersés – durera plus longtemps. On comprend dès lors pourquoi une bonne digestion stomacale est facilitée par une mastication correcte des aliments dans la bouche.
2. L’estomac remplit en même temps d’autres fonctions :
– il sécrète en particulier la présure qui a pour effet de faire cailler le lait; les protéines du lait sont alors plus facilement décomposées par la pepsine.
– il sécrète un abondant mucus qui lubréfie la paroi et l’isole quelque peu de la masse acide que constitue le chyme, tout en rendant ce dernier plus fluide.
– le chlorure d’hydrogène qu’il sécrète tue un grand nombre de microbes ingérés avec les aliments ou lors de l’écoulement du mucus nasal par l’arrière-gorge.
c) Action des sucs digestifs dans l’intestin
Dans l’intestin interviennent des sucs d’origines et d’actions très diverses.
Les réactions qui s’y produisent exigent un milieu non plus acide mais basique. Elles continuent la dégradation des glucides (amorcée par la salive au niveau de la bouche) et des protides (commencée dans l’estomac) mais elles dissocient aussi les matières grasses (ou lipides).
1. Au niveau du duodénum, la bile, venant du foie et de la vésicule biliaire où elle est stockée, s’écoule par le canal cholédoque.
C’est elle qui neutralise d’abord le chyme qui vient de franchir le pylore, puis rend basique cette masse alimentaire.
C’est aussi la bile qui modifie l’état physique des lipides de sorte qu’ils puissent être attaqués par les sucs digestifs : on sait que les graisses, moins denses que l’eau, tendent à s’accumuler en une couche, en surface. Les sucs, dissous dans l’eau, ne peuvent donc guère s’y mêler.
Si nous versons de l’eau et de l’huile dans une éprouvette, l’huile surnage. Si nous agitons énergiquement le tube, bouché, l’huile se disperse en gouttelettes au sein de l’eau : l’ensemble forme une émulsion, mais dès le retour au repos les gouttes d’huile reforment une couche en surface; l’émulsion est donc très instable.
La bile a pour effet de stabiliser les émulsions dans l’intestin : les graisses liquides demeurent alors dispersées en minuscules gouttes et se mélangent aisément aux sucs digestifs. (L’expérience peut être faite au moyen de la bile retirée d’une vésicule de bœuf, ou de fiel de bœuf, c’est-à-dire de bile desséchée, qu’on ajoute au mélange eau-huile.)
2. Au niveau du duodénum, le suc pancréatique, venant du pancréas, se déverse par le canal pancréatique : ce suc, dans le milieu basique (on dit aussi alcalin) réalisé par la bile, dissocie les glucides, les protides et les lipides.
3. Tout au long de l’intestin grêle, le suc intestinal, élaboré dans les parois, se déverse directement dans la masse en cours de digestion. Il agit également sur les glucides, les protides et les lipides.
3. Résultat de la digestion
Les transformations réalisées tout au long de la digestion se caractérisent de la manière suivante :
– des opérations mécaniques (mastications, brassage) réduisent les aliments en parcelles de petit volume.
– des opérations chimiques (action des sucs digestifs) transforment les grosses molécules des matières alimentaires en molécules plus petites : ce phénomène se manifeste de manière visible par le fait que, dans nos diverses expériences, les aliments, insolubles au départ, ont été solubilisés par les sucs digestifs.
Les substances organiques, à molécules assez petites, maintenant utilisables par l’organisme (et qui se trouvent à l’état dissous dans la bouillie intestinale) sont mêlées à des déchets, (substances non utilisables) qui seront évacués. Ces derniers sont les matières fécales; rejetées, elles forment les fèces.
4. Les enzymes
On a pu remarquer que :
– Un suc gastrique a été reproduit artificiellement en dissolvant une minime quantité de matière sèche dans un grand volume d’eau.
– Le suc pancréatique, par exemple, est susceptible de s’attaquer aux trois catégories d’aliments. On doit en déduire qu’il contient plusieurs substances chimiques actives.
Ces substances, produites par les êtres vivants, qui permettent ou facilitent les réactions chimiques, et agissent en quantité très minime, sont des enzymes. Les enzymes font partie du vaste groupe des catalyseurs, dont on parlera en chimie.
Les enzymes reçoivent actuellement des noms de famille formés d’un préfixe rappelant le groupe d’aliments attaqué et d’un suffixe commun à toutes les enzymes.
L’enzyme (-ase) de la salive agit sur les amidons (amyl-) c’est une amylase, la ptyaline,
une enzyme (-ase) du suc gastrique agit sur les protides (protid-) c’est une protidase, la pepsine,
une enzyme (-ase) du suc pancréatique agit sur les protides (protid-) c’est une protidase, la trypsine.
Récapitulation de la digestion
| Aliments | Salive | Suc gastr. | Suc pancr. | Suc intest. | Résultat |
| GlucoseAutres sucresAmidonMaltose | –Amylase(ptyaline) | —- | -SucrasesAmylasesMaltases | -SucrasesAmylasesMaltases | GlucoseGlucoseGlucoseglucose |
| Lipides | – | – | Lipases | Lipases | GlycérineAcides gras |
| Protides | – | Protidase (pepsine) | Protidases | Protidades | Acides aminés |
| Sels minéraux | – | – | – | – | Sels minéraux |
| Eau | – | – | – | – | Eau |
2. L’absorption
La dissociation des matériaux alimentaires à grosses molécules étant réalisée, la deuxième, la deuxième étape de la nutrition peut avoir : c’est le passage de l’appareil digestif à l’appareil circulatoire, des constituants utiles de la bouillie intestinale.
Le dispositif organique doit permettre le tri des matériaux utiles et leur passage en quantité aussi importante que possible.
Le tri est assuré par les mécanismes de la perméabilité cellulaire : la structure des membranes cellulaires des parois intestinales est telle que certaines substances, les seules utiles, peuvent les traverser. Les choses ne peuvent donc d’ailleurs pas se passer différemment car tout organisme dont les parois intestinales laisseraient passer des produits nuisibles serait condamné à disparaître : nous disons que la paroi intestinale est adaptée à une absorption sélective des éléments contenus dans le tube digestif.
Le passage d’une quantité importante de matériaux pose un problème de surface, car la quantité de substance absorbée dépend évidemment de la surface disponible.
1. Structure de l’intestin
L’intestin grêle est la partie du tube digestif où se fait la presque totalité de l’absorption. C’est, chez l’homme, un tube d’environ 8 m de long et de 3 cm de diamètre, pelotonné sur lui-même dans l’abdomen en nombreuses boucles ou circonvolutions. La surface théoriquement disponible est donc environ 0,75 m².
Mais la paroi intérieure de l’intestin grêle est abondamment plissée transversalement; chaque repli (ou valvule) présente lui-même des microreplis ou villosités comparables à des poils charnus de moins d’un millimètre de longueur et au nombre de 3 600 par mm². Cette structure porte la surface d’absorption totale de l’intestin à 45 m².
En fait le microscope électronique a montré que chaque cellule de la couche (ou épithélium) qui recouvre la paroi a une membrane qui forme elle-même un grand nombre de microvillosités.
2. L’absorption au niveau d’une villosité
La villosité constitue l’intermédiaire entre les constituants de la bouillie intestinale et l’appareil circulatoire. C’est de l’intérieur de la villosité que partent les voies assurant la dispersion des éléments nutritifs dans le corps.
a. Voie sanguine
Un réseau de capillaires sanguins forment un manchon cylindrique à l’intérieur de la villosité. Les capillaires artériels amènent l’oxygène puis l’abandonnent et se chargent, tout au long de leur trajet, de gaz carbonique, et en même temps des sels minéraux, du glucose, des acides aminés, de la glycérine, des acides gras, venus de l’intestin; ils constituent alors, sur la voie du retour, une veinule. Les innombrables veinules rejoignent les veines intestinales, continuées par la veine porte qui mène au foie.
Le foie arrête et met en réserve le glucose présent en excès dans le sang (la teneur normale est de 1 g par litre) sous la forme d’une substance voisine, le glycogène. Lorsque le sang est trop pauvre en glucose, le foie lui restitue au passage ce qui avait été stocké. Les plantes vertes mettent leur glucose en réserve sous la forme d’amidon. Le glycogène et l’amidon ont donc un rôle comparable et sont d’ailleurs d’une structure moléculaire assez voisine.
b. Voie lymphatique
Chaque villosité est pourvue d’un vaisseau axial en cul-de-sac. Certains produits résultant de la digestion des graisses y pénètrent. (Ce sont des lipides, reconstitués après avoir traversé en « pièces détachées » la paroi abdominale, ils forment une très fine émulsion qui donne à la lymphe contenue dans le vaisseau axial un aspect laiteux). Ce vaisseau est un capillaire, dit chylifère (car lymphe + lipides = chyle). Tous les vaisseaux chylifères venus des parois intestinales se réunissent pour former des veines lymphatiques. Ces veines rejoignent en fin de compte le système sanguin (au niveau de la veine sous-clavière gauche).
3. L’absorption est-elle limitée à l’intestin grêle?
L’expérience nous permet de répondre partiellement. On sait que, pris même en pleine digestion stomacale, certains produits chimiques et médicaments ont une action très rapide ou même immédiate : l’alcool, l’aspirine, le cyanure de potassium qui est un violent poison entraînant l’asphyxie en quelques minutes.
Cela nous montre que, si limitée soit-elle, il y a une absorption stomacale.
Le gros intestin ou côlon assure une récupération de l’eau en excès : substance précieuse à ne pas perdre.
Quant au rectum, long de 15 cm environ, qui termine le gros intestin, il résorbe les médicaments contenus dans un suppositoire.
3. L’assimilation
On a vu que la totalité des éléments utiles de la bouillie intestinale sont prélevés, les uns par voie sanguine, les autres par voie lymphatique. Ramenés au cœur par les veines caves, inférieure et supérieure, brassés avec le sang, les éléments nutritifs sont donc distribués dans tout le corps grâce aux contractions du cœur.
Nous verrons dans une autre leçon comment les substance nutritives quittent plus tard les vaisseaux sanguins de manière que chaque cellule reçoive les produits qui lui sont indispensables.
L’utilisation des matériaux reçus par les cellules animales est comparable à ce qui se passe chez les plantes.
a. assimilation, assurant la croissance et la réparation des tissus usés ou lésés,
b. respiration,
c. accumulation de réserves (réserve de glycogène; formation de tissus graisseux, servant à la fois de réserves et de protection contre le froid).
Nyst, Dessart, Jodogne, « Biologie générale », Editions A. De Boeck, Bruxelles, 1971, pp 56-65.