34.3 : Processus du système digestif

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Compétences à développer

Décrire le processus de digestion
Détaillez les étapes de la digestion et de l'absorption
Définir l'élimination
Expliquer le rôle du petit intestin et du gros intestin dans l'absorption

Obtenir de la nutrition et de l'énergie à partir des aliments est un processus en plusieurs étapes. Pour les vrais animaux, la première étape est l'ingestion, c'est-à-dire l'ingestion de nourriture. Ceci est suivi par la digestion, l'absorption et l'élimination. Dans les sections suivantes, chacune de ces étapes sera abordée en détail.

Ingestion

Les grosses molécules présentes dans les aliments intacts ne peuvent pas traverser les membranes cellulaires. Les aliments doivent être divisés en particules plus petites afin que les animaux puissent exploiter les nutriments et les molécules organiques. La première étape de ce processus est l'ingestion. L'ingestion est le processus d'absorption des aliments par la bouche. Chez les vertébrés, les dents, la salive et la langue jouent un rôle important dans la mastication (préparation des aliments en bolus). Pendant que les aliments sont décomposés mécaniquement, les enzymes présentes dans la salive commencent également à les transformer chimiquement. L'action combinée de ces processus fait passer les aliments de grosses particules à une masse molle qui peut être avalée et peut parcourir toute la longueur de l'œsophage.

Digestion et absorption

La digestion est la décomposition mécanique et chimique des aliments en petits fragments organiques. Il est important de décomposer les macromolécules en fragments plus petits de taille appropriée pour être absorbés à travers l'épithélium digestif. Les grosses molécules complexes de protéines, de polysaccharides et de lipides doivent être réduites en particules plus simples, telles que du sucre simple, avant de pouvoir être absorbées par les cellules épithéliales digestives. Différents organes jouent des rôles spécifiques dans le processus digestif. L'alimentation animale a besoin de glucides, de protéines et de matières grasses, ainsi que de vitamines et de composants inorganiques pour l'équilibre nutritionnel. La façon dont chacun de ces composants est digéré est expliquée dans les sections suivantes.

Les glucides

La digestion des glucides commence par la bouche. L'amylase, une enzyme salivaire, déclenche la décomposition des amidons alimentaires en maltose, un disaccharide. Comme le bolus de nourriture traverse l'œsophage jusqu'à l'estomac, aucune digestion significative des glucides n'a lieu. L'œsophage ne produit pas d'enzymes digestives mais produit du mucus pour la lubrification. L'environnement acide de l'estomac arrête l'action de l'enzyme amylase.

L'étape suivante de la digestion des glucides a lieu dans le duodénum. Rappelons que le chyme de l'estomac pénètre dans le duodénum et se mélange à la sécrétion digestive du pancréas, du foie et de la vésicule biliaire. Les sucs pancréatiques contiennent également de l'amylase, qui poursuit la dégradation de l'amidon et du glycogène en maltose, un disaccharide. Les disaccharides sont décomposés en monosaccharides par des enzymes appelées maltases, sucrases et lactases, qui sont également présentes dans la bordure en brosse de la paroi de l'intestin grêle. La maltase décompose le maltose en glucose. D'autres disaccharides, tels que le saccharose et le lactose, sont dégradés respectivement par la sucrase et la lactase. La sucrase décompose le saccharose (ou « sucre de table ») en glucose et fructose, et la lactase décompose le lactose (ou « sucre du lait ») en glucose et en galactose. Les monosaccharides (glucose) ainsi produits sont absorbés et peuvent ensuite être utilisés dans des voies métaboliques pour exploiter l'énergie. Les monosaccharides sont transportés à travers l'épithélium intestinal dans la circulation sanguine pour être transportés vers les différentes cellules du corps. Les étapes de la digestion des glucides sont résumées dans la figure\(\PageIndex{1}\).

Les voies de dégradation de l'amidon et du glycogène, du saccharose et du lactose sont présentées. L'amidon et le glycogène, qui sont tous deux des polysaccharides, sont décomposés en maltose disaccharide. Le maltose est ensuite décomposé en glucose monosaccharide. Le saccharose, un disaccharide, est décomposé par le saccharose en monosaccharides de glucose et de fructose. Le lactose, également un disaccharide, est décomposé par la lactase en glucose et en galactose. — Figure\(\PageIndex{1}\) : La digestion des glucides est réalisée par plusieurs enzymes. L'amidon et le glycogène sont décomposés en glucose par l'amylase et la maltase. Le saccharose (sucre de table) et le lactose (sucre du lait) sont décomposés respectivement par la sucrase et la lactase.

**Tableau\(\PageIndex{1}\) :** Digestion des glucides
Une enzyme	Produit par	Site d'action	Substrat agissant sur	Produits finaux
Amylase salivaire	Glandes salivaires	Bouche	Polysaccharides (amidon)	Disaccharides (maltose), oligosaccharides
Amylase pancréatique	Le pancréas	L'intestin grêle	Polysaccharides (amidon)	Disaccharides (maltose), monosaccharides
Oligosaccharidases	Doublure de l'intestin ; membrane à bordure en brosse	L'intestin grêle	Disaccharides	Monosaccharides (par ex. glucose, fructose, galactose)

protéine

Une grande partie de la digestion des protéines se fait dans l'estomac. L'enzyme pepsine joue un rôle important dans la digestion des protéines en décomposant la protéine intacte en peptides, qui sont de courtes chaînes de quatre à neuf acides aminés. Dans le duodénum, d'autres enzymes, la trypsine, l'élastase et la chymotrypsine, agissent sur les peptides, les réduisant en peptides plus petits. L'élastase, la carboxypeptidase et la chymotrypsine de la trypsine sont produites par le pancréas et libérées dans le duodénum où elles agissent sur le chyme. La dégradation ultérieure des peptides en acides aminés uniques est facilitée par des enzymes appelées peptidases (celles qui décomposent les peptides). Plus précisément, la carboxypeptidase, la dipeptidase et l'aminopeptidase jouent un rôle important dans la réduction des peptides en acides aminés libres. Les acides aminés sont absorbés dans la circulation sanguine par l'intestin grêle. Les étapes de la digestion des protéines sont résumées dans la figure\(\PageIndex{2}\).

**Tableau\(\PageIndex{2}\) :** Digestion des protéines
Une enzyme	Produit par	Site d'action	Substrat agissant sur	Produits finaux
Pepsine	Principales cellules de l'estomac	estomac	Les protéines	Peptides
Trypsine Élastase Chymotrypsine	Le pancréas	L'intestin grêle	Les protéines	Peptides
Carboxypeptidase	Le pancréas	L'intestin grêle	Peptides	Acides aminés et peptides
Aminopeptidase Dipeptidase	Doublure de l'intestin	L'intestin grêle	Peptides	Acides aminés

Lipides

La digestion des lipides commence dans l'estomac à l'aide de lipase linguale et de lipase gastrique. Cependant, la majeure partie de la digestion des lipides se produit dans l'intestin grêle en raison de la lipase pancréatique. Lorsque le chyme pénètre dans le duodénum, les réponses hormonales déclenchent la libération de bile, qui est produite dans le foie et stockée dans la vésicule biliaire. La bile facilite la digestion des lipides, principalement des triglycérides par émulsification. L'émulsification est un processus dans lequel les gros globules lipidiques sont décomposés en plusieurs petits globules lipidiques. Ces petits globules sont plus largement distribués dans le chyme que de former de grands agrégats. Les lipides sont des substances hydrophobes : en présence d'eau, ils s'agglutinent pour former des globules afin de minimiser l'exposition à l'eau. La bile contient des sels biliaires, qui sont amphipathiques, c'est-à-dire qu'ils contiennent des parties hydrophobes et hydrophiles. Ainsi, le côté hydrophile des sels biliaires peut interagir avec l'eau d'un côté et le côté hydrophobe s'interface avec les lipides de l'autre. Ce faisant, les sels biliaires émulsifient les gros globules lipidiques en petits globules lipidiques.

Pourquoi l'émulsification est-elle importante pour la digestion des lipides ? Les sucs pancréatiques contiennent des enzymes appelées lipases (enzymes qui dégradent les lipides). Si les lipides contenus dans le chyme s'agglutinent en gros globules, très peu de surface lipidique est disponible sur laquelle les lipases peuvent agir, laissant la digestion des lipides incomplète. En formant une émulsion, les sels biliaires augmentent la surface disponible des lipides de plusieurs fois. Les lipases pancréatiques peuvent alors agir plus efficacement sur les lipides et les digérer, comme le montre la Figure\(\PageIndex{3}\). Les lipases décomposent les lipides en acides gras et en glycérides. Ces molécules peuvent traverser la membrane plasmique de la cellule et pénétrer dans les cellules épithéliales de la paroi intestinale. Les sels biliaires entourent les acides gras à longue chaîne et les monoglycérides, formant de minuscules sphères appelées micelles. Les micelles se déplacent vers la bordure en brosse des cellules absorbantes de l'intestin grêle, où les acides gras à chaîne longue et les monoglycérides se diffusent hors des micelles vers les cellules absorbantes, laissant les micelles derrière elles dans le chyme. Les acides gras à chaîne longue et les monoglycérides se recombinent dans les cellules absorbantes pour former des triglycérides, qui s'agglutinent en globules et sont recouverts de protéines. Ces grandes sphères sont appelées chylomicrons. Les chylomicrons contiennent des triglycérides, du cholestérol et d'autres lipides et contiennent des protéines à leur surface. La surface est également composée des « têtes » phosphatées hydrophiles des phospholipides. Ensemble, ils permettent au chylomicron de se déplacer dans un environnement aqueux sans exposer les lipides à l'eau. Les chylomicrons quittent les cellules absorbantes par exocytose. Les chylomicrons pénètrent dans les vaisseaux lymphatiques, puis pénètrent dans le sang dans la veine sous-clavière.

L'illustration montre une rangée de cellules épithéliales absorbantes qui tapissent la lumière intestinale. Des microvillosités semblables à des cheveux se projettent dans la lumière. De l'autre côté des cellules épithéliales se trouvent les capillaires et les vaisseaux lymphatiques. Dans la lumière intestinale, les lipides sont émulsionnés par la bile. Les lipases décomposent les graisses, également appelées triglycérides, en acides gras et en monoglycérides. Les graisses sont constituées de trois acides gras attachés à un squelette de glycérol à 3 carbones. Dans les monoglycérides, deux des acides gras sont éliminés. Les lipides émulsionnés forment de petites particules sphériques appelées micelles qui sont absorbées par les cellules épithéliales. À l'intérieur des cellules épithéliales, les acides gras et les monoglyérides sont réassemblés en triglycérides. Les triglycérides s'agglutinent avec le cholestérol, les protéines et les phospholipides pour former des chylomicrons sphériques. Les chylomicrons sont déplacés dans un capillaire lymphatique, qui les transporte vers le reste du corps. — Figure\(\PageIndex{3}\) : Les lipides sont digérés et absorbés dans l'intestin grêle.

Vitamines

Les vitamines peuvent être hydrosolubles ou liposolubles. Les vitamines liposolubles sont absorbées de la même manière que les lipides. Il est important de consommer une certaine quantité de lipides alimentaires pour faciliter l'absorption des vitamines liposolubles. Les vitamines hydrosolubles peuvent être directement absorbées dans la circulation sanguine par l'intestin.

Connexion artistique

Les étapes de la digestion mécanique et chimique sont présentées. La digestion commence par la bouche, où la mastication et la déglutition décomposent mécaniquement les aliments en particules plus petites et où les enzymes digèrent chimiquement les glucides. Dans l'estomac, la digestion mécanique comprend le mélange péristaltique et la propulsion. La digestion chimique des protéines se produit et les substances liposolubles telles que l'aspirine sont absorbées. Dans l'intestin grêle, la digestion mécanique se fait par mélange et propulsion, principalement par segmentation. La digestion chimique des glucides, des lipides, des protéines et des acides nucléiques se produit. Les peptides, les acides aminés, le glucose, le fructose, les lipides, l'eau, les vitamines et les minéraux sont absorbés dans la circulation sanguine. Dans le gros intestin, la digestion mécanique se fait par mélange segmentaire et mouvement de masse. Aucune digestion chimique n'a lieu à l'exception de la digestion par des bactéries. L'eau, les ions, les vitamines, les minéraux et les petites molécules organiques produites par les bactéries sont absorbés dans la circulation sanguine. — Figure\(\PageIndex{4}\) : La digestion mécanique et chimique des aliments se fait en plusieurs étapes, en commençant par la bouche et se terminant par le rectum.

Laquelle des affirmations suivantes concernant les processus digestifs est vraie ?

L'amylase, la maltase et la lactase présentes dans la bouche digèrent les glucides.
La trypsine et la lipase dans l'estomac digèrent les protéines.
La bile émulsifie les lipides de l'intestin grêle.
Aucun aliment n'est absorbé avant l'intestin grêle.

Élimination

La dernière étape de la digestion consiste à éliminer les aliments non digérés et les déchets. Les aliments non digérés pénètrent dans le côlon, où la majeure partie de l'eau est réabsorbée. Rappelons que le côlon abrite également la microflore appelée « flore intestinale » qui facilite le processus de digestion. Les déchets semi-solides sont déplacés dans le côlon par des mouvements péristaltiques du muscle et sont stockés dans le rectum. Lorsque le rectum se dilate en réponse au stockage de matières fécales, il déclenche les signaux neuronaux nécessaires pour créer l'envie d'éliminer. Les déchets solides sont éliminés par l'anus par des mouvements péristaltiques du rectum.

Problèmes courants liés à l'élimination

La diarrhée et la constipation font partie des problèmes de santé les plus courants qui affectent la digestion. La constipation est une affection caractérisée par le durcissement des matières fécales en raison de l'élimination excessive d'eau dans le côlon. En revanche, si l'on ne retire pas suffisamment d'eau des matières fécales, cela provoque une diarrhée. De nombreuses bactéries, y compris celles qui causent le choléra, affectent les protéines impliquées dans la réabsorption de l'eau dans le côlon et provoquent une diarrhée excessive.

Vemesis

Les vomissements sont l'élimination des aliments par expulsion forcée par la bouche. Il s'agit souvent d'une réaction à un irritant qui affecte le tube digestif, y compris, mais sans s'y limiter, à des virus, des bactéries, des émotions, des images et des intoxications alimentaires. Cette expulsion forcée de la nourriture est due aux fortes contractions produites par les muscles de l'estomac. Le processus des vomissements est régulé par la moelle épinière.

Résumé

La digestion commence par l'ingestion, où la nourriture est prise par la bouche. La digestion et l'absorption se font en une série d'étapes, des enzymes spéciales jouant un rôle important dans la digestion des glucides, des protéines et des lipides. L'élimination décrit l'élimination des contenus alimentaires non digérés et des déchets de l'organisme. Bien que la majeure partie de l'absorption se fasse dans l'intestin grêle, le gros intestin est responsable de l'élimination finale de l'eau qui reste après le processus d'absorption de l'intestin grêle. Les cellules qui tapissent le gros intestin absorbent certaines vitamines ainsi que les restes de sel et d'eau. Le gros intestin (côlon) est également l'endroit où se forment les matières fécales.

Connexions artistiques

Figure\(\PageIndex{4}\) : Laquelle des affirmations suivantes concernant les processus digestifs est vraie ?

L'amylase, la maltase et la lactase présentes dans la bouche digèrent les glucides.
La trypsine et la lipase dans l'estomac digèrent les protéines.
La bile émulsifie les lipides de l'intestin grêle.
Aucun aliment n'est absorbé avant l'intestin grêle.

Réponse: C

Lexique

aminopeptidase: protéase qui décompose les peptides en acides aminés uniques ; sécrétée par la bordure en brosse de l'intestin grêle

carboxypeptidase: protéase qui décompose les peptides en acides aminés uniques ; sécrétée par la bordure en brosse de l'intestin grêle

chylomicron: petit globule lipidique

chymotrypsine: protéase pancréatique

écoulement: décomposition mécanique et chimique des aliments en petits fragments organiques

dipeptidase: protéase qui décompose les peptides en acides aminés uniques ; sécrétée par la bordure en brosse de l'intestin grêle

élastase: protéase pancréatique

ingestion: acte de prendre de la nourriture

lactase: enzyme qui décompose le lactose en glucose et en galactose

maltase: enzyme qui décompose le maltose en glucose

sucrase: enzyme qui décompose le saccharose en glucose et en fructose

trypsine: protéase pancréatique qui décompose les protéines