Alimentation et digestion

Question 1

Les animaux utilisent beaucoup d’énergie

Answer 1

• un adulte moyen consomme environ 2000 kilocalories d’énergie par jour
• la monnaie énergétique de la cellule est l’ATP, l’adénosine triphosphate (ce que l’on ingère doit être convertit en ATP)
• l’hydrolyse de l’ATP libère 7.3 kilocalories par mole
• 2000 kCal/jour / 7.3 kCal/mol = ~274 mol/jour
• la masse molaire de l’ATP = 507 g/mol
• 274 mol/jour * 507 g/mol = 138.9 kg ATP/jour (conversion constante d’ADP en ATP, seulement quelques grammes d’ATP en réserve)

Question 2

D’où vient l’énergie

Answer 2

• de la nourriture
• lais l’énergie dans la nourriture n’est pas directement utilisable par le corps
• donc, le rôle du système digestif: convertir cette énergie sous une forme utilisable par le corps

Question 3

But de l’alimentation

Answer 3

• d’apporter de l’énergie au corps

Question 4

But de la digestion

Answer 4

• catabolisme
• convertir cette énergie en une forme utilisable par les cellules
• mais l’alimentation ne se résume pas à l’énergie (fournit les matériaux nécessaires pour l’entretient du corps, on n’est pas tous capable de les convertir donc on doit les trouver)

Question 5

La nourriture : qu’est-ce que c’est?

Answer 5

• la nourriture est toute substance consommée par un organisme à des fins nutritionnelles
• elle est généralement d’origine végétale, animale ou fongique et contient des nutriments essentiels à la vie, notamment des protéines, des lipides, des glucides, des vitamines et de minéraux

Question 6

Protéines : qu’est-ce que c’est?

Answer 6

• grosses molécules composées d’acides aminés liés par des liaisons peptidiques
• composant corporel le plus abondant chez les animaux

Question 7

Protéines : pourquoi sont-elles importantes?

Answer 7

• enzymes pour les réactions biochimiques
• protéines musculaires pour la locomotion (ex., actine, myosine)
• protéines structurales des tissus et de la cellule (ex., actine, tubuline, kératine, collagène, etc…)
• récepteurs, transporteurs, anticorps, hormones, transportation d’oxygène, etc…

Question 8

Protéines : acides aminés

Answer 8

• le corps utilise 20 acides aminés en total
• 11 sont « non-essentiels », ce qui signifie que l’animal est capable de les synthétiser lui-même
• 9 sont « essentiels », ce qui signifie que l’animal ne peut pas les synthétiser lui-même et donc doit les obtenir de son environnement (via de la nourriture)
• contrairement aux glucides et aux lipides, les protéines contiennent de l’azote
• l’azote est essentiel pour certaines fonctions cellulaires, notamment la synthèse des acides aminés non-essentiels
• donc, les protéines ingérées sont la seule source de cet azote
• les acides aminés ne sont jamais stockés
• par ex., si un animal mange des acides aminés en excès, il se débarrasse de l’azote via un processus appelé déamination et utilise le squelette de carbone pour obtenir de l’énergie ou pour la conversion à une forme d’énergie stockable (ex., glycogène)
• une conséquence: les acides aminés doivent être obtenus au moment de la synthèse de la protéine

Question 9

Lipides : qu’est-ce que c’est?

Answer 9

• un vaste groupe de molécules qui ont
  un point commun: ils sont hydrophobes, ce qui signifie qu’ils ne se dissous pas dans l’eau
• il existe 3 types de lipides consommés dans l’alimentation: les triglycérides, les phospholipides et les cholestérols
• les triglycérides sont les plus abondants

Question 10

Triglycérides : qu’est-ce que c’est?

Answer 10

• composés de trois acides gras liés à une molécule de glycérol, et des enzymes sont
  nécessaires pour briser les liens entre le glycérol et les acides gras

Question 11

Lipides : pourquoi sont-elles importantes?

Answer 11

• elles sont les principaux composants des membranes cellulaires et intracellulaires.
• elles servent à réduire la perméabilité des téguments
• elles servent à stocker de l’énergie efficacement

Question 12

Lipides : saturation

Answer 12

• les acides gras peuvent être saturés ou insaturés
• les acides gras saturés ont une liaison chimique entre les atomes de carbone
• donc, ils sont saturés en atomes d’hydrogène
• les acides gras insaturés ont des doubles liaisons entre les atomes de carbone
• donc, ils ne sont pas saturés en atomes d’hydrogène

Question 13

Lipides : ingestion

Answer 13

• elles sont synthétisées à partir de chaînes de carbone qui sont dérivées de protéines ou de glucides et donc facilement obtenus de la diète
• cependant, il existe des acides gras essentiels qui ne peuvent être synthétisés : les oméga 3 et 6

Question 14

Glucides : qu’est-ce que c’est?

Answer 14

• les glucides sont des molécules composées de carbone, d’oxygène et d’hydrogène qui sont classées selon le nombre d’unités répétitives de sucres simples: les monosaccharides comme le glucose, le fructose et le galactose, les disaccharides comme le saccharose et le lactose, et les polysaccharides comme l’amidon et la cellulose

Question 15

Glucides : pourquoi sont-elles importantes?

Answer 15

• elles donnent une structure et une forme aux cellules et aux tissus
• elles constituent une forme d’énergie stockée rapidement mobilisable (le glycogène)
• les servent de substrat principal pour la phosphorylation oxydative et donc la conversion de l’énergie chimique des aliments en énergie chimique de l’ATP

Question 16

Vitamines : qu’est-ce que c’est?

Answer 16

• les vitamines sont des molécules organiques qui sont essentielles à un organisme en petites quantités pour un fonctionnement métabolique
  correct
• elles sont obtenues de la diète (i.e., ne peuvent
  pas être synthétisées par l’animal lui-même) et sont classées en deux catégories: liposoluble et hydrosoluble

Question 17

Vitamines : pourquoi sont-elles importantes?

Answer 17

• de nombreuses vitamines fonctionnent comme des coenzymes, de petites molécules qui interagissent avec des enzymes spécifiques pour assurer leur bon fonctionnement
• d’autres vitamines jouent des rôles divers tels que faciliter l’absorption des minéraux, aider à la coagulation du sang et servir d’antioxydant

Question 18

Vitamines : découverte

Answer 18

• les vitamines ont été découvertes en 1881 par un scientifique russe (Nikolai Lunin) qui a donné à un groupe de souris en développement du lait et à un autre groupe de souris un repas constitué des ingrédients que l’on savait à l’époque contenir
  dans le lait (protéines, lipides, glucides, sels)
• le groupe nourri au lait s’est développé normalement, tandis que l’autre groupe est mort
• Lunin en conclut « qu’il doit y avoir un autre composé essentiel à la vie »

Question 19

Les minéraux : qu’est-ce que c’est?

Answer 19

• éléments métalliques qui doivent provenir de l’environnement (généralement via le diète) et qui participent à de nombreux aspects de la physiologie

Question 20

Minéraux : pourquoi sont-elles importantes

Answer 20

• ils établissent le potentiel de la membrane et rendent possibles les potentiels d’action dans les neurones et les cellules musculaires (ex., Na+, K+)
• ils facilitent la contraction musculaire (ex., Ca++)
• ils facilitent le transport de l’O2 dans le sang par l’intermédiaire de l’hémoglobine (Fe++)
• ils facilitent la production d’hormones (ex., iode)

Question 21

Comportement sélectif envers la nourriture

Answer 21

• les organismes avec des besoins nutritifs particuliers vont souvent adopter un comportement sélectif envers une nourriture qui pourra « satisfaire » ces besoins
• ex. expérience avec l’araignée-loup, une espèce carnivore nourrie avec des drosophiles riches en protéines ou en lipides (chasse activement ses proies)

Question 22

Voie générale vers l’acquisition de nutriments

Answer 22

• besoins en nutriments : ils dépendent des capacités évoluées de l’animal à synthétiser les nutriments
  
  • lorsque les capacités de synthèse sont importantes, moins de composés doivent être ingérés
• se nourrir de matériaux qui peuvent potentiellement répondre aux besoins en nutriments (l’appareil alimentaire évolué de l’animal et son comportement alimentaire déterminent les aliments spécifiques ingérés)
• décomposition digestive des substances ingérées par des enzymes que l’animal synthétise (différents animaux ont développé différentes séries d’enzymes digestives)
• dégradation fermentaire des substances ingérées par les symbiotes microbiens (différents animaux ont développé des relations différentes
  avec les microbes fermenteurs)
• absorption des produits de la digestion et de la fermentation, souvent par des protéines transporteuses spécifiques synthétisées par l’animal (différents animaux ont développé différentes séries de transporteurs)
• nutriments livrés aux cellules de l’animal par le sang
• rétroaction négative : dans l’idéal, les processus d’alimentation, de digestion, de fermentation microbienne et d’absorption couvrent (ou au moins réduisent) les besoins en nutriments

Question 23

Voie générale vers l’acquisition de nutriments : 3 processus généraux

Answer 23

• ingestion
• digestion
• absorption

Question 24

Microphagie

Answer 24

• stratégie alimentaire dans laquelle les organismes consomment de très petites particules de nourriture, telles que des
  micro-organismes, du plancton ou des détritus
• les animaux microphages utilisent souvent des structures spécialisées pour filtrer ou collecter ces minuscules particules dans leur environnement

Question 25

Macrophagie

Answer 25

• stratégie alimentaire dans laquelle les organismes consomment des aliments ou des proies de taille relativement importante
• les animaux macrophages possèdent généralement des adaptations qui leur permettent de capturer, d’ingérer et de digérer
  des proies ou du matériel végétal de grande taille

Question 26

Nourriture liquide

Answer 26

• stratégie d’alimentation dans laquelle les
  animaux ingèrent leur nourriture sous forme liquide, y compris le suçage de la sève et du nectar des plantes, l’ingestion de sang, l’allaitement, la digestion externe et absorption cutanée

Question 27

Symbioses

Answer 27

• stratégie d’alimentation dans laquelle un animal héberge dans ses cellules des algues ou d’autres microbes qui, par leur propre métabolisme, fournissent à l’animal de la nourriture et des
  nutriments

Question 28

Microphagie : exemple éponges

Answer 28

• le courant créé par les flagelles des choanocytes
  amène la nourriture vers le col cellulaire
• les particules sont ingérées par phagocytose et
  digérées dans les cellules choanocytes et
  amoebocytes

Question 29

Microphagie : exemple hydres

Answer 29

• utilisent un processus de phagocytose similaire à celui des éponges, mais au lieu de cils, elles utilisent de grands tentacules pour capturer la nourriture et l’amener vers la bouche
• cela leur permet d’être plus actives dans leur
  recherche de nourriture

Question 30

Microphagie : exemple suspensivores

Answer 30

• l’alimentation en suspension est une stratégie d’alimentation employée par divers organismes aquatiques pour extraire de petites particules
  alimentaires en suspension dans l’eau
• ces particules peuvent être du plancton
  (phytoplancton et zooplancton), des détritus et
  d’autres matières organiques
• les suspensivores utilisent des structures de filtrage spécialisées telles que les branchies et les arcs maillants (gill rakers) pour séparer les particules de nourriture de l’eau ingérée
• lorsque l’eau se déplace le long de ces structures, elle est filtrée de manière progressive, ce qui concentre les particules de nourriture à avaler

Question 31

Macrophagie : vers de terre

Answer 31

• certains animaux ingèrent le substrat sur lequel ils vivent et digèrent la matière organique qu’il contient, vivante ou inerte
• les vers de terre ingèrent le sol dans lequel ils vivent, en extraient les nutriments et éliminent le reste
• cela nécessite une chambre spéciale dans le
  tube digestif appelée gésier, une poche musculaire épaisse qui décompose physiquement le sol ingéré
• le gésier est précédé d’une chambre de stockage
  appelée jabot

Question 32

Macrophagie : carnivores et herbivores

Answer 32

• de nombreux animaux ingèrent des morceaux relativement gros de végétaux ou d’animaux (respectivement herbivores et carnivores)
• ceci nécessite généralement de casser physiquement les aliments en petits morceaux pour les préparer à la digestion
• les dents sont souvent utilisées à cette fin
• la consommation de plantes nécessite souvent
  beaucoup de mastication
• pour les herbivores, cela nécessite généralement
  beaucoup de mastication, et pour les carnivores, cela nécessite généralement de trancher et de déchirer
• chaque groupe possède des dents spécialisées pour ces rôles
• mais tous les carnivores ne mâchent pas leur nourriture
• les poissons, par exemple, avalent leur nourriture en entier
• leurs dents sont donc des instruments de
  capture des proies, et non de mastication

Question 33

Macrophagie : escargots

Answer 33

• de nombreux animaux ont développé des appareils alimentaires très spécialisés
• de nombreuses espèces d’escargots se nourrissent de végétation et d’algues
• pour ce faire, ils utilisent un appareil radulaire râpeux qui comporte des rangées de petites dents qu’ils utilisent pour râper la végétation ou les algues sur les rochers ou d’autres surfaces
• d’autres espèces d’escargots sont carnivores
• certaines se spécialisent dans la consommation de bivalves et ont un appareil radulaire fortement
  modifié pour fonctionner comme une foreuse, qu’ils utilisent pour percer la coquille du bivalve et manger ensuite progressivement les tissus à l’intérieur de la coquille
• d’autres espèces d’escargots carnivores utilisent encore un autre type d’appareil radulaire pour attraper leur proie
• dans le cas de l’escargot à cône, il s’agit d’un harpon pour attraper les poissons

Question 34

Nourriture liquide : exemples

Answer 34

• certains d’entre eux se nourrissent (boivent)
  exclusivement d’un type de liquide qui contient
  pratiquement tous les nutriments dont ils ont besoin
  
  • par ex : les mangeurs de sang tels que les tiques, les punaises et les moustiques
• d’autres animaux combinent cette source de liquide avec une autre source de nourriture
  pour s’assurer que tous leurs besoins nutritionnels sont satisfaits
  
  • par exemple : les colibris, qui complètent le nectar qu’ils consomment avec des insectes pour obtenir suffisamment de protéines
• tous ces animaux utilisent des structures spécialisées pour extraire le liquide
  
  • par exemple, les colibris utilisent une longue langue qui pénètre profondément dans les fleurs
  • par exemple, les papillons et les papillons de nuit utilisent une trompe, c’est-à-dire un tube qui part de la bouche et qui se déploie et se recourbe à l’aide de muscles
  • les moustiques utilisent leur trompe acérée pour pénétrer dans le tégument et aspirer le
    repas sanguin

Question 35

Types de relations symbiotiques

Answer 35

• de nombreux animaux entretiennent des relations symbiotiques avec des microbes qu’ils utilisent pour satisfaire partiellement ou totalement leurs besoins nutritionnels
• il existe deux catégories générales
  de ces relations:
  
  • symbioses avec des microbes autotrophes : synthétisent eux-mêmes des composés organiques à partir de précurseurs inorganiques (photo-autotrophes : utilisent l’énergie des photons et chimio-autotrophe : utilisent l’énergie de réactions chimiques)
  • symbioses avec des microbes hétérotrophes : requièrent des composés organiques de l’environnement

Question 36

Symbioses avec photo-autotrophes

Answer 36

• certaines espèces animales obtiennent leur nourriture grâce àdes populations d’algues symbiotiques (par ex., 600+ espèces de coraux)
• les algues produisent des composés organiques par photosynthèse et les exportent dans les tissus de l’animal hôte

Question 37

Symbioses avec chimie-autotrophes

Answer 37

• le meilleur exemple est celui des vers tubicoles géants qui forment des communautés autour des cheminées hydrothermales des grands fonds
• la relation symbiotique se fait avec des populations denses de bactéries qui vivent dans les vers et se nourrissent de soufre (H2S) et de CO2
• les composés organiques produits par ces bactéries sont utilisés par l’hôte, et puis des carnivores (crabes et poissons) peuvent ingérer ces animaux-hôtes
• eau de mer avec du SO$2- s’infiltrent dans les craques du sol
• sous la terre il est réduit en H2S par des réactions sous la chaleur et la pression
• l’eau avec le H2S remontent vers l’océan et diffuse dans les branchies de l’organisme puis va dans son sang
• se retrouve jusqu’à son trophosome où il y a des bactéries

Question 38

Symbioses avec hétérotrophes : microbiome intestinal

Answer 38

• la plupart d’espèces animales ont des microbes hétérotrophes dans leur tractus digestif – le microbiome intestinal
• chez les humains, le microbiome intestinal commence à s’installer dès la naissance
• chez certaines espèces animales (ex. chevaux et
  certains lézards), les jeunes mangent les excréments des parents pour aider à l’installation d’un microbiome intestinal « optimal »
• le nombre de cellules microbiennes dans l’intestin (principalement des bactéries, mais aussi des champignons, des protistes et des virus)
  dépasse celui des cellules eucaryotes de l’hôte lui-même
• et il y a souvent 500 fois plus de gènes microbiens présents dans le microbiome que de gènes présents dans les cellules eucaryotes
• ce nombre considérable de gènes signifie essentiellement que le microbiome est capable de caractéristiques métaboliques que l’animal
  hôte lui-même ne possède pas
• en ce qui concerne la nutrition, cela signifie que certaines molécules ingérées que les animaux vertébrés ne possèdent pas les enzymes
  pour les dégrader, comme les polysaccharides végétaux complexes, peuvent être dégradées par les bactéries intestinales
• ces polysaccharides sont ensuite transformés par les microbes en d’autres composés qui peuvent être absorbés par l’animal hôte et
  utilisés
• cela signifie que le microbiome permet aux animaux d’avoir une alimentation plus diversifiée

Question 39

Digestion

Answer 39

• la plupart des animaux utilisent la digestion extracellulaire
• cela implique un tube digestif spécialisé qui peut dégrader les aliments ingérés chimiquement (avec de l’acide et des enzymes) et, souvent, physiquement (l’action mécanique de l’estomac)
• chez certains animaux primitifs, le tube digestif peut avoir un seul orifice pour la prise de nourriture et l’expulsion des déchets métaboliques
• l’apparition de l’anus a permis un flux à sens unique de l’action digestive qui a facilité la transformation des sources alimentaires de plus en plus complexes chez des animaux eux- mêmes plus complexes
• les aliments sont introduits dans la bouche où commencent les digestions physique (dents, langue) et chimique (salive, enzymes)
• le bol alimentaire est ensuite avalé, passant de la bouche à l’œsophage et arrivant finalement à l’estomac (par des mouvements péristaltiques des muscles lisses de l’oesophage)
• dans l’estomac, une combinaison de digestion physique et chimique transforme le bol alimentaire d’un solide en un liquide épais appelé
  chyme (certaines cellules épithéliales sécrètent des substances acidifies et d’autres des enzymes digestives)
• le chyme pénètre ensuite dans le duodénum de l’intestin grêle, où il est digéré chimiquement avec l’aide d’organes annexes - le foie (qui sécrète de la bile dans le duodénum) et le pancréas (qui sécrète du suc pancréatique) (contient des sels et des enzymes qui aident à la digestion pour aider enduite à l’absorption)

Question 40

Absorption

Answer 40

• à ce stade, les grosses molécules ont été dégradées en petites molécules, qui peuvent alors être absorbées par l’animal
• il existe différents processus d’absorption
  pour chaque type de nutriment (glucides, lipides, protéines)
• le reste des matières non digérées et non absorbées passe ensuite dans le gros intestin, où les sels et l’eau sont absorbés, compactant les
  matières en faces, qui sont stockées dans le rectum avant d’être éliminées

Question 41

Variations digestives chez les vertébrés

Answer 41

• l’anatomie et la physiologie digestives générales sont conservées chez toutes les espèces de vertébrés, bien qu’il existe des spécialisations pour optimiser l’efficacité en fonction du régime alimentaire
• l’efficacité digestive est souvent liée à la
  capacité de l’animal à créer des régions de
  spécialisations fonctionnelles
• ainsi, les modifications chez les animaux
  impliquent souvent l’ajout (ou la perte) de nouvelles régions qui jouent un rôle
  spécifique pour optimiser la digestion du
  régime naturel de l’animal (par exemple, un jabot chez les oiseaux; des caecums pyloriques chez les poissons; une panse chez les vaches…)