PRISE ALIMENTAIRE, DIGESTION ET ABSORPTION DES NUTRIMENTS

Généralité

Les animaux sont hétérotrophes

Besoin de nourriture

Énergie

Matériaux de construction pour la croissance, reproduction etc.

L’énergie vient des aliments

Mélanges complexes de glucides, lipides, protéines….

Non biodisponibles

Nécessité de la digestion

Définition digestion

Ensemble des événement transformant un aliment en nutriment

La digestion est extracellulaire et elle fait intervenir des forces mécaniques, des actions chimiques (HCl), enzymatiques (amylase, protéases, lipases..) et fermentaires.

Devenus nutriments (petites molécules solubles), les éléments de l’aliment peuvent être absorbés et l’étude de la suite de leur devenir fait l’objet de la nutrition

Digestion-alimentation

Collecte des aliments

Ingestion

Aliment

Alimentation

Tube digestif

Nutriment

Digestion (mécanique, chimique,

fermentation)

Absorption

Nutrition

Différentes phases

1. Recherche et prise alimentaire

2. Fragmentation puis décomposition des substances alimentaires en molécules simples = digestion

4. Utilisation des précurseurs (anabolisme et catabolisme)

(5. Rejets des sous produits)

3. Absorption des molécules

Différentes fonctions

1. Activité mécanique (capture, fragmentation, tri, stockage des macromolécules)

2. Activités chimiques (=digestion : dégradation par voie enzymatique des aliments)

3. Activités physiologiques (absorption des molécules et passage dans le milieu intérieur)

=> Toutes ces fonctions réalisés par l’appareil digestif (+annexes dans le cas de la prise alimentaire)

Différentes fonctions => spécialisation de l’appareil digestif en

différents segments.

=> Régimes alimentaires différents = diversités des appareils digestifs

Région bucco-pharyngienne : réception de la

nourriture (et saisie)

Tube digestif antérieur : conduction, stockage

et digestion des aliments

Intestin moyen : digestion chimique des

aliments

Intestin postérieur : absorption de l’eau, des

ions et défécations

Histoire des sciences

Réaumur (168 »-1757) :

Digestion est un processus chimique et non pas mécanique

(expérience chez la buse)

Spallanzani (1729-1799)

Digestion s’effectue plus vite à T° corporelle. Confirme les travaux

de Réumur et expérimente sur l’homme (sur lui)

Beaumont (1822) :

Etudie la digestion chez un patient présentant une fistule de

l’estomac (suite à blessure par balle) : présence HCl dans l’estomac

Pour Borelli.

la digestion est

un phénomène

purement

mécanique : les

aliments sont

broyés dans le

tube digestif.

Réaumur ne croit pas à cette théorie de Borelli.

En 1752, il fait avaler à un rapace un petit tube en métal résistant. Le

tube est ouvert aux 2 bouts et contient 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 trouvai le tube qu’elle venait de

rendre : il avait toute sa rondeur, on ne découvrait sur sa surface

aucune trace de frottements. 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 »

Lazzaro Spallanzani, abbé et professeur d'histoire naturelle

à l'université de Pavie, reprend les travaux de Réaumur sur

la digestion. Il pense que la digestion est un phénomène

chimique.

"J'en fis entrer dans un tube en verre (...); je mis avec ce suc quelques

brins de chair (...). Je le plaçai 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'observai. 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."

Au début du XIXème siècle, un trappeur canadien est blessé par un

coup de fusil et son estomac laisse échapper de la nourriture par un

orifice ouvert. La plaie se cicatrise, laissant une ouverture de

l’estomac sur l’extérieur.

Un médecin, William Beaumont, a l’idée de prélever directement du

suc (liquide) de l'estomac et de le placer dans un tube avec un

morceau de viande. Il ferme le tube, qu’il plonge dans une casserole

pleine d'eau à 37°C. Au bout de quelques heures, la viande s'est

dissoute.

C Bernard (1850) :

Digestion ne se limite pas à l’estomac : intestin

Étude du pancréas et suc pancréatique,

Montre que sécrétion pancréatique est sous contrôle de l’arrivée du

chyme acide dans le duodénum

Pavlov (1888) : libération du suc pancréatique par stimulation

pneumogastrique

Une de ses élèves mais en évidence un sécrétion en absence de

communication nerveuse

Bayliss et Starling (1902) :

Mise en évidence de la sécrétine : première hormone !!

Anatomie et physiologie

Anatomie générale

Un tube:

•segmenté par des sphincters

•dilaté par des poches

Tube segmenté et dilaté de poches

Surface d’échange appartenant au milieu extérieur et contrôlée pour:

pH

Température

Phase liquide (eau)

Ingestion

Reception

Transport

Stockage

digestion

Digestion

(Sécrétion acide)

Absorption

assimilation

(Sécrétions

alcalines)

Stockage déchets

STRUCTURE PAROI TUBE DIGESTIF

REPARTITION DES TACHES

Motricité

Sécrétion

Digestion

Absorption

PREHENSION DE LA NOURRITURE

-Différentes modalités selon le mode alimentaire et variabilité

spécifique :

-Phytophagie :

-Cheval : utilisation des lèvres

-Vache : langue (saisie) et incisive (section)

-…

-Zoophagie :

-Saisie par les pattes munies de griffes (félidés)

-Saisie par les dents …

REGION BUCCOPHARYNGIENNE

-prise des aliments (dents)

-Digestion mécanique et chimique

-Déglutition qui propulse bol

alimentaire dans le tube digestif

=>Glandes salivaires facilitent

digestion et la déglutition

=>Dents : rôle mécanique de

capture et de broyage

LES DENTS

Formule dentaire :

Enfant : 2I, 1C, 2M x2

Adulte : 2I, 1C, 2PM, 3M x2

Carnassière =

prémolaire

modifiée

ADAPTATION MORPHOLOGIQUE DES DENTS

ADAPTATION MORPHOLOGIQUE BECS

Adaptation du bec des

oiseaux à leur régime

alimentaire

DIGESTION MECANIQUE : MASTICATION

Mastication = broyage grossier des aliments ingérés

-dépend du mode alimentaire :

-Broyage long pour les ruminants (en 2 étapes : rapide

pendant l’ingestion puis plus longue durant la rumination, cf

infra)

-Broyage faible voir inexistant chez les carnivores (broyage

des os uniquement)

-Mouvements volontaires et réflexes dépendant des muscles

masticatoires (masséters et temporaux) et de la langue qui place

les aliments sous les tables dentaires.

Histologie des glandes salivaires

Cellule à mucus

Cellules séreuse: sécrétion d’ un liquide filant riche en amylase

•Possibilité d’acinus mixte

Le salivon

L’unité fonctionnelle

est appelé salivon (par analogie au néphron pour le rein)

Formation de la salive

Les cellules acineuses sécrètent l’amylase, les mucines et les électrolytes (en concentration identique au plasma)

Comme pour la plupart des

glandes exocrines, la sécrétion primaires est modifiée dans le canal excréteur

Les cellules canalaires réabsorbent activement le sodium (contre du K+) et sécrètent du bicarbonate

La salive est hypotonique ce

qui favorise son rôle de solvant pour la gustation

DIGESTION CHIMIQUE : LA SALIVE

Composition :

1L/jour, pH=7

pH protège de l’acidité les dents

-97 % d’H20

-Électrolytes (Na+, Cl-,HCO3-,

K+,)

-Amylase salivaire (ptyaline) =

efficace entre pH 4 et 11

(inactivité dans l’estomac)

-Mucine : mucopolysaccharide

(lubrification des aliments)

-Lysozyme (enzyme

bactéricide)

Salivation :

-SN autonome (via chimio et barorécepteurs)

-Sympathique et parasympathique sont activateurs

Quantité et qualité de la salive dépendent du régime alimentaire :

-quantité :

-1L/jour chez l’homme

-40L/jour chez cheval

-200L/jour chez les bovins (transport de l’herbe par œsophage

par flottaison, pas de péristaltisme)

-Qualité :

- Salive des ruminants contient de l’urée

Autre rôle :

- thermorégulation (chien et chat)

1. Cotransport de Cl- avec

Na+

2. Maintien du gradient de

Na+ par pompe Na/K

3. Cotransport de Cl- avec

HCO3- du coté luminale

4. Electronégativité coté

luminal => entrée de

Na+ et entrée d’eau

- Production de salive primaire

par les cellules acineuses

identique au plasma

- modification au niveau des

canaux excréteurs : salive

secondaire isotonique

Réabsorption Cl- et Na+ et

sécrétion K+ et HCO3-

Réflexe conditionné

Roles de la salive

1. Lubrification du bol

2. Flottaison de l’herbe

3. Déglutition /rinçage de la bouche

4. Contrôle de la flore buccale Propriétés antivirales, antibactériennes & antifongiques

5. Activité enzymatique Porc, oiseaux

6. Thermorégulation

7. Cicatrisation des plaies

8. Entretien de la fourrure, du poil

LE PHARYNX

Carrefour des voies respiratoires et digestive.

Épiglotte assure la fermeture de voie pulmonaire durant la

déglutition.

Déglutition en 3 étapes :

- étape orale : langue sépare le bol de la cavité buccale

- étape pharyngienne : bol touche muqueuse pharyngienne :

réflexe de déglutition (élévation du palais mou, fermeture de

l’épiglotte)

- étape oesophagienne :

-Sphincter oesophagien supérieur se relâche ce qui permet

entrer du bol alimentaire dans l’œsophage

L’OESOPHAGE

Simple canal ou transite

les aliments ingérés

Ni transformation

chimique, ni

transformation

mécanique

Déplacement de la

nourriture nécessite

contraction/relâchement

des muscles lisses des

organes digestifs

LE PERISTALTISME

SEGMENTATION :

Région non adjacente se contracte et

se relâche tour a tour : brassage plutôt

que propulsion

PERISTALTISME :

Région adjacente se contracte et se

relâche tour a tour en poussant la

nourriture vers l’extrémité

L’ESTOMAC

- Lieu de stockage des aliments

- Brassage des aliments

- Début de digestion enzymatique : essentiellement protéolytique

via pepsine

-Évacuation contrôlé des aliments vers le duodénum

- Estomac sécrète de nombreuse substances :

-HCl

-Pepsines

-Facteur intrinsèque (glycoprotéine qui permet captation Vit

B12) = seule fonction vitale de l’estomac

-Gastrine (permet sécrétion HCl et pepsinogène)

-Mucus et bicarbonates (protection)

-Enfant : Lab-ferment, coagulation du lait

Également cellule G qui sécrète la gastrine

Cellules épithéliales sécrètent mucus et liquide alcalin (riche en HCO3-)

BARRIERE MUQUEUSE

-épaisse couche de mucus riche en bicarbonates

-Cellules épithéliales reliées par des jonctions serrées

-Épithélium supérieur de l’estomac se renouvelle totalement tous les

6 jours

Mucus et bicarbonates :

- sécrétion augmenté par Ach

- inhibé par Aspirine et AINS => ulcère

=> La plupart du temps ulcère causé par Helicobacter pylori

DIGESTION MECANIQUE : BRASSAGE ET VIDANGE

Péristaltisme bidirectionnel : provoque brassage

Pylore contient 30 mL de chyme et ne laisse passer dans duodénum

que liquides et petites particules

Libération du chyme : 3 mL/contraction (toutes les 3 min)

Provoque réflexe entérogastrique : libération de sécrétine, CCK, VIP

et GIP => diminue force de contraction de l’estomac et empêche le

duodénum de se remplir de nouveau

1. Acide chlorydrique (HCl) (cellules pariétales)

• pH de l’estomac = 1,5 à 3,5

• Hydrolyse partiellement les protéines

• Tue les bactéries

2. Enzymes de digestion :

Pepsine, lab-ferment (enfant)

DIGESTION CHIMIQUE :

CONTRÔLE DE LA LIBERATION DU SUC GASTRIQUE

Régulation et sécrétion de

HCl :

Histamine, Ach et

gastrine active la

libération de H+

SPECIALISATION DE L’ESTOMAC DES RUMINANTS :

INTESTIN GRELE

La plus grande partie de la digestion et de l’absorption

des nutriments se fait dans l’intestin grêle

Longueur ~ 6 m

• Duodenum (25 cm)

• Jejunum (~ 2 - 3 m)

• Iléum ou Iléon (~ 2

- 3 m)

Duodénum reçoit les sécrétions de deux organes digestifs:

carrefour duodénal

LE FOIE

Foie sécrète bile qui contient :

• Déchets excrétés par le foie (bilirubine : provient de

la dégradation de hème de Hb des érythrocytes)

• Sels biliaires : émulsionnent les lipides : favorisent

l’absorption des lipides

• Cholestérol

Entre 250 mL et 1500 mL de bile libérée dans le duodénum

chaque jour

FONCTION DE LA VESICULE BILIAIRE

=>stock et concentre la bile

Bile sécrété en continue par le foie

Muscle sphincter de l’ampoule hépato-pancréatique est fermé et

la bile reflue par le canal cystique dans la vésicule biliaire

-Sécrétion et libération de la

bile sont sous contrôle

hormonale (CCK et sécrétine)

-Contrôle nerveux (nerf

vague) faible importance

CONTRÔLE DES SECRETIONS HEPATIQUES

DIGESTION CHIMIQUE DES LIPIDES

Structure des sels biliaires (glycocholate) : structure

polaire/apolaire

Favorable a la formation de micelle

Formation de micelle permet action

+ rapide des lipases (plus grandes

surface d’action)

LE PANCREAS

Pancréas sécrète:

• Composante enzymatique :

• chymotrypsinogène

• trypsinogène

• procarboxypeptidase

• inhibiteur de la trypsine

• a amylase, lipases, ribonucléases, …

• composante aqueuse riches en bicarbonates (ions

hydrogénocarbonates) => équilibre le pH du chyme

acide

Formation phase aqueuse identique formation de la salive

Cellule épithéliale du canal pancréatique => HCO3- élevé qui va

rétablir un pH neutre au chyme acide

ACINUS

ACINUS = groupe de cellules

acineuses

CELLULE ACINEUSE

Cellules acineuses sont des

cellules sécrétrices polarisées.

- synthèse enzymatique au pole

basale

- conditionnement dans la zone

médiane

- transport et évacuation des

sécrétions au pole apical

Activation des enzymes

pancréatiques

Activation de la

trypsine puis des autres

enzymes protéolytiques

a amylase et lipase

non pas besoin

d’activation

DIGESTION DES PROTEINES

DIGESTION DES GLUCIDES ET DES LIPIDES

DIGESTION DES POLYSACCHARIDES PAR a AMYLASE

PANCREATIQUE

FORMATION DE DISACCHARIDE (MALTOSE)

LIPASE PANCREATIQUE DEGRADE TG EN AGL

CONTRÔLE DES SECRETIONS PANCREATIQUES

Sécrétion sous le contrôle de

2 hormones : la

cholécystokinine duodénale

(CCK) et la sécrétine

duodénale.

Ces 2 Hormones sécrétés

par stimulation du duodénum

par le chyme acide

CCK stimule composante

aqueuse

Sécrétine stimule

composante enzymatique

Egalement contrôle nerveux :

nerf vague.

-Sécrétine active à la fois la sécrétion de la bile par le foie de la

phase aqueuse du suc pancréatique

-CCK provoque contraction vésicule biliaire, sécrétion enzyme

pancréatique

-CCK provoque également relâchement sphincter de l’ampoule

hépato-pancréatique : permet entrer bile et suc pancréatique dans le

duodénum

CCK et SECRETINE

L’INTESTIN GRELE

Digestion et absorption des glucides

=> Ne peuvent être

absorber que les

glucides simples

(oses)

=> Glucide complexes

(amidon, glycogène) doivent

être simplifiés par action des

a amylase salivaire et

pancréatique

-saccharase, maltase, lactase,

… au niveau de la paroi

duodénale

Digestion et absorption des protéines

=> Ne peuvent être absorber que les Aa

Protéines dégradé par pepsine

gastrique et enzymes

pancréatiques

Au niveau de la paroi

intestinale : dipeptidase, amino et

carboxypeptidase

Cotransport Aa/Na+ : transport

actif

CAS PARTICULIER : TRANSPORT DE PROTEINES

- Nouveau-né : immunoglobulines du colostrum

Transport par pinocytose (endocytose)

Nécessite inactivation des enzymes de la digestion :

antitrypsine dans le colostrum (veau, porc, …)

- Adulte : pas de transport

Digestion et absorption des lipides

Rôle important des sels bilaires

dans l’émulsion des graisses

Digestion par lipase pancréatique

Absorption des nutriments

Absorption des électrolytes :

Na+ : passage dans milieu intracellulaire est passif puis expulsion

par le pole basal (ou latéral) via transport actif (ATPase)

Cl- : suit Na+ par gradient électrique

Ca2+ : transport actif, réglé par le calcitriol (cf endocrinologie)

Absorption de l’eau :

phénomène passif : gradient osmotique (suit principalement les

electrolytes (Na+))

Passage dans les 2 sens : agent osmotique actif dans l’intestin

provoque diarhée (intolérance au lactose, …)

Passage pas aquaporine

GROS INTESTIN

-absorption de l’eau

résiduelle et de certains

électrolytes (Na+,Cl-)

-Éliminer les matières

fécales

CAECUM + ou – développé

selon régime alimentaire

-absent chez carnivore (chien)

-Peu développé chez l’homme

= appendice

-Très développé chez les

herbivores (lapin, ruminants)

=> Poche de fermentation

pour digestion symbiotique de

la cellulose (cf infra)

Hypothalamic feeding center

Fat stores

Neuropeptide Y

Food intake

Leptin secretion

Neg

ativ

e fe

edbac

k

Régulation du poids corporel par la leptine