Activité 2 :

Comment les aliments sont-ils digérés ?

S'informer et raisonner à partir d'expériences historiques pour savoir si la digestion est un phénomène mécanique ou chimique

Au XVIII° siècle, les scientifiques s'interrogent sur le mécanisme de la digestion.

Une des théories de l'époque est celle de Giovanni Borelli (1608-1672) pour qui la digestion serait un phénomène purement mécanique : les aliments

seraient simplement broyés dans le tube digestif et finissent par y pourrir.

Une seconde théorie est alors émise, les aliments sont rendus liquides par des substances chimiques

sécrétées par les organes.

Histoire des sciences

EXPÉRIENCE DE RÉAUMUR EN 1752

Le scientifique français Réné-Antoine Ferchault de Réaumur (1683-1757) étudie la digestion sur des rapaces qui sont des

oiseaux dont la particularité est de rejeter sous forme de pelote les parties de leurs proies qu'ils ne digèrent pas

(plumes, os, poils…)

Réaumur observe :

Pelote de réjection de buse variable © Didier COLLIN

« Je plaçais dans un gros tube en fer blanc ouvert aux deux bouts, un morceau de viande. Le tube ainsi garni fut donné à

une buse pour son premier déjeuner. Ce ne fut que le lendemain que je trouvais le tube qu'elle venait de rendre : il

avait toute sa rondeur, on ne découvrait sur sa surface extérieure aucune trace de frottements.

Voici le récit d'une de ses expériences :Réaumur expérimente :

Le morceau de viande avait été réduit peut-être au quart de son premier volume ; ce qui en restait était couvert par une

espèce de bouillie venue probablement de celles de ses parties qui avaient été dissoutes. »

Réaumur analyse les résultats :

Réaumur interprète les résultats

Quelle hypothèse va-t-il confirmer ?

EXPÉRIENCE DE SPALLANZANI EN 1783

Il émet l'hypothèse que la digestion est un phénomène purement chimique : les aliments seraient rendus liquides par des substances

chimiques sécrétées par les organes.

Lazzaro Spallanzani (1729-1799), abbé et professeur d'histoire naturelle à l'université de Pavie, reprend les

travaux de Réaumur sur la digestion.

Après avoir récupéré un peu de liquide contenu dans son estomac, il réalise l'expérience suivante : « Je fis entrer dans un tube en

verre(…); je mis avec ce suc quelques brins de chair (…). Je le plaçais dans un fourneau où on

éprouvait à peu près la chaleur de mon estomac;j'y mis aussi un tube semblable avec une

quantité d'eau qui était la même que celle du suc gastrique pour me servir de terme de

comparaison.(…).

Voici les éléments que j'observais : la chair qui était dans le suc gastrique commença à se

défaire avant 12 heures et elle continua insensiblement jusqu'à ce qu'au bout de 35

heures, elle avait perdu toute consistance (…). Il n'en fut pas de même dans le tube où j'avais

mis de l'eau (…) : la plus grande partie des fibres charnues plongées dans l'eau étaient encore

entières au bout du troisième jour. »

Expérience de Spallanzani

Sans oublier le

témoin

Analyse des résultats

L’ hypothèse est-elle confirmée ?

C’est la première expérience « in vitro »

EXPÉRIENCES DE BEAUMONT EN 1822

Au début du XIXème siècle, un accident a fait progresser les connaissances sur la digestion : un trappeur canadien, Alexis Saint Martin, avait été

blessé par un coup de fusil et son estomac laissait échapper de la nourriture par un orifice ouvert vers

l'extérieur. Pourtant le trappeur survécut.

Sa plaie cicatrisa par soudure des bords du trou de l'estomac avec ceux du trou de la peau mais on pouvait voir le contenu

de son estomac.

Un médecin, William Beaumont, réalisa que c'était un formidable sujet d'expériences.

Il prit ainsi directement du suc ( = liquide) de l'estomac , le

mit dans un tube avec un morceau de viande. Il ferma le tube et le plaça dans une casserole pleine d'eau à 37°C.

Au bout de quelques heures, la viande s'était dissoute.

Il confirma ainsi que la dégradation des aliments dans l'estomac est un processus chimique.

Claude Bernard (1813-1878) compléta les travaux sur la digestion (dans les années1840-1850) en montrant qu’elle ne se limite

pas à l'estomac mais continue dans l'intestin.

2.2 À la suite de l’observation des pelotes de réjection, Réaumur émet l’hypothèse que la digestion est un phénomène chimique.

Quelles observations de Réaumur sont à l'origine d'une nouvelle théorie et d'expériences en 1752 ?

Histoire des Sciences Évolution des connaissances au cours du temps :

D'après les "anciens" quel phénomène expliquait la transformation des aliments ?

2.1 Les anciens pensaient que la digestion était un phénomène mécanique.

2.4 Beaumont a pu observer la digestion «in vivo» sur un trappeur blessé et confirme la nature chimique de la digestion.

En quelle année la première expérience "in vitro" (dans le verre) sur la digestion a-t-elle été réalisée ?

Comment l’hypothèse d’une digestion chimique a-t-elle été définitivement confirmée ?

Qui a démontré que la digestion se prolongeait dans l'intestin?

2.3 Spallanzani en 1783 a fait la première expérience «in vitro»

2.5 Claude Bernard dans les années 1840-1850 démontre que la digestion se poursuit dans l'intestin.

L’eau iodée est un colorant spécifique de l’amidon :Sans amidon, l’eau iodée a une coloration orangée.En présence d’amidon, l’eau iodée a une coloration violette.

La digestion, une transformation des aliments.

Pour mettre en évidence les transformations chimiques nous utilisons des indicateurs colorés.Principe d’un indicateur coloré : il change de couleur en présence d’une molécule donnée.

Nous allons prendre comme exemple la digestion de l'amidon en sucre simple.

l’eau iodée

Eau iodée en absence d’amidon

Eau iodée en présence d’amidon

Si l'amidon est transformé au cours de la digestion alors on ne doit plus en trouver

à la fin de la digestion.

Pour le vérifier expérimentalement,

la coloration à l'eau iodée en début d'expérience sera violet foncé (présence d'amidon)

et à la fin de l'expérience, la coloration sera orangée (absence d'amidon).

Testons l'hypothèse des anciens: la digestion est-elle mécanique ?

Hypothèse :

Comment simuler l'action des dents :

Le découpage est mécanique

En broyant avec un mortier

Coloration à l’eau iodée

La coloration est la même pour le pain broyé que pour le pain non broyé, on en déduit : le pain broyé

contient autant d’amidon que le pain non broyé.

Pain broyé

Pain non broyé

Expérience : Résultats : Interprétation : (Coloration) (il y a ou non de l'amidon)

Protocole :Prendre un morceau de pain.Verser quelques gouttes d'eau iodée, notez la coloration :

Broyer le morceau de pain.Verser quelques gouttes d'eau iodée, notez la coloration :

Le découpage mécanique existe grâce aux dents et aux contractions de l’estomac mais n’explique pas

la transformation.

Conclusion :

violet

violet

Il y a de l’amidon

Il y a de l’amidon

Observation: Dans la bouche les glandes salivaires sécrètent la salive.

Hypothèse : La salive contient une substance chimique qui digère l’amidon.

Implication de l’hypothèse : Si la salive digère l’amidon alors on ne doit plus trouver d’amidon en fin d’expérience.

Testons la deuxième hypothèse : la digestion est chimique.

Les glandes salivaires

La salive contient de l’eau, du mucus et des protéines. L’une d’elles est l’amylase salivaire.

Expérience :

Protocole :Remplir un tube à essai d’empois d’amidon, c’est le “tube expérimental”.Tester à l’eau iodée quelques gouttes d’empois d’amidon.Au temps t=0, mélanger l’empois d’amidon et quelques gouttes d’amylase salivaire. Mettre le tube expérimental dans le bain-marie à 37°C.Toutes les 5 minutes prélever quelques gouttes du tube expérimental et tester à l’eau iodée.Noter et interpréter le résultat.

Témoin :Remplir un tube à essai d’empois d’amidon (sans salive), c’est le “tube témoin”.Le mettre à 37°C.Le tester à l’eau iodée à la fin de l’expérience.

Réfléchir sur le protocole expérimental :Quel est le rôle du tube témoin ?

2.7 Le témoin montre que la réaction n’est pas spontanée.

2.9 La coloration de l’eau iodée doit changer : s’il n’y a plus d’amidon, en fin d’expérience, on doit obtenir une coloration jaune orangé.

2.8 37°C est la température du corps.

Quelles sont les conséquences vérifiables de l’expérience ?

Pourquoi met-on les tubes à 37°C ?

Expérience de l’action de l’amylase salivaire sur l’amidon

Au temps t=0, mélanger l’empois d’amidon et quelques gouttes d’amylase salivaire. Toutes les 5 minutes prélever quelques gouttes du tube expérimental et tester à l’eau iodée.

Résultats :

témoint=0 t=5mn t=10mn t=15mn t=20mn

2.10 Le résultat est la couleur

Résultats : le résultat est la couleur

2.11 l’interprétation est : il y a ou non de l’amidon

témoint=0 t=5mn t=10mn t=15mn t=20mn

Conclusion :

Il y a de l’amidon De moins en moins

Il n’y a plus d’amidon

Il y a de l’amidon

2.12 L’amylase salivaire a transformé l’amidon

Interprétation des résultats :

Interprétation du changement progressif de couleur de l’eau iodée

amylase

amidon

Amidon+eau

Sucres simples+amylase Amidon+eau

Amidon+eau+amylase

La digestion des protéines

Interprétation de l’action des protéases sur les protéines :

Une protéine

Des acides aminés

Des protéases

Approfondissement :

L'amylase salivaire est une ENZYME. Elle découpe l'amidon en glucides simples.

2.13 Une enzyme digestive est une molécule qui découpe les aliments en nutriments.

Une enzyme digestive est :

glucose, acides aminés, acides gras. Vitamines, eau et sels minéraux sont aussi

des nutriments.

Généralisation Les sucs digestifs contiennent des enzymes qui digèrent les substances organiques complexes

en substances organiques simples.

Les substances non digérées (non simplifiées) formeront les excréments.

La digestion est la simplification chimique des aliments complexes

en nutriments :

glucoseacides aminés

acides grasvitamines

eausels minéraux

Variété de l’alimentation

Pour tous ces repas on obtient

en fin de digestion: