Nutrition chez les êtres vivants 

I- Introduction

Pour vivre et se développer, un animal doit s’alimenter.

Le régime alimentaire d’un animal correspond à l’ensemble des aliments qu’il prélève dans son milieu.

Les végétaux chlorophylliens (verts) sont les seuls êtres vivants capables de fabriquer leur matière organique à partir d’éléments minéraux (dioxyde de carbone, eau et sels minéraux) et de lumière, contrairement aux animaux qui doivent se nourrir d’autres êtres vivants donc de matière organique.

• Quels sont les différents types de régimes alimentaires ?
• Comment les animaux prélèvent-ils leur nourriture dans leur milieu ?
• Quelles sont les structures qui permettent aux animaux de consommer la nourriture ?
• Comment peut-on mettre en évidence la production de la matière par les végétaux ?

• Quelles sont les besoins des végétaux verts pour la production de la matière par les végétaux ?

Pour connaître le régime alimentaire des animaux on utilise plusieurs méthodes, par exemple :

• L’observation directe des animaux : on peut observer des animaux en train de manger.
• L’observation des traces d’un repas.
• L’examen du contenu du tube digestif.
• L’analyse des excréments.

II- Les régimes alimentaires des animaux

1. Définition

Un régime alimentaire est l’ensemble des aliments que consomme un animal.

2. Le régime végétarien

Certains animaux ont un régime alimentaire végétarien : ce sont des phytophages.

Ils se nourrissent surtout de végétaux ou des substances produites par les végétaux (comme la sève, le nectar, etc.).

Exemples : le lapin, le criquet,… etc.

Le régime alimentaire végétarien est parfois très spécialisé, les animaux ne mangent qu’un seul type d’aliment:

• Les herbivores ne consomment que de l’herbe (la vache).
• Les granivores ne mangent que des graines (le bec croisé).
• Les frugivores ne consomment que des fruits (le singe).
• Les nectarivores ne se nourrissent que de nectar, liquide sucré sécrété par les fleurs (le colibri).

Parmi les herbivores, il y a les ruminants et les non ruminants:

• La vache fait partie des ruminants, son estomac est composé de 4 poches.
• Chez le lapin, herbivore non ruminant, il n’y a qu’un seul estomac.

3. Le régime carnivore

D’autres animaux ont un régime alimentaire carnivore : ce sont les zoophages.

Ils se nourrissent surtout d’aliments d’origine animale.

Exemples : la chouette, le léopard, la couleuvre, l’épervier, le héron, la coccinelle, l’étoile de mer,… etc.

Le régime alimentaire carnivore est parfois très spécialisé:

• Les insectivores ne consomment que des insectes (l’hirondelle).
• Les piscivores ne mangent que des poissons (le balbuzard pêcheur).
• Les charognards mangeurs de cadavres abandonnés (le vautour).

4. Le régime omnivore

D’autres animaux ont un régime alimentaire omnivore.

Ils se nourrissent à la fois d’aliments d’origine animale et d’aliments d’origine végétale.

Exemples : l’ours, le renard, l’Homme,… etc.

Le régime alimentaire omnivore est parfois très spécialisé :

• Les planctophages ne consomment que du plancton animal et végétal (la baleine).

III- Le régime alimentaire omnivore chez l’homme

1. Introduction

L’alimentation chez l’Homme est très diversifiée, aliments d’origine animale et aliments d’origine végétale.

Cette alimentation double caractérise le régime alimentaire omnivore et nécessite la présence d’organes adaptés.

• Quelles sont les différentes sortes de dents chez l’Homme ?
• Quelles sont les différents types de muscles masticateurs chez l’Homme ?
• Quelles sont les caractéristiques de l’appareil digestif chez l’Homme ?

2. La dentition chez l’Homme

Types de dents

La dentition chez l’homme est caractérisée par la présence de quatre types de dents :

• Les incisives (i): comme une lame servent à couper les aliments.
• Les canines (c): pointues servent à déchirer les aliments.
• Les prémolaires (p): plates servent à broyer les aliments.
• Les molaires (m): larges et plates servent à broyer les aliments.

Formule dentaire

On peut déterminer chez l’homme une formule dentaire en comptant sur chaque demi-mâchoire supérieure et inférieure le nombre de chaque type de dents.

Formule dentaire de l’adulte : \(\frac{2i+1c+2p}{2i+1c+2p} ×2 = 20\)

Formule dentaire de l’homme : \(\frac{2i+1c+2p+3m}{2i+1c+2p+3m} ×2= 32\)

3. Les muscles masticateurs chez l’homme

Chaque mâchoire est associée à des muscles masticateurs.

Les contractions et décontractions de ces muscles permettent à la mâchoire inférieure de faire des mouvements dans tous les directions grâce au condyle mandibulaire.

• Muscle temporal: Fermeture de la bouche et tirer la mandibule en arrière.
• Muscle masséter: Fermeture de la bouche.

La mâchoire permet un mouvement d’ouverture haut/bas mais aussi gauche/droite nous permettant de mastiquer notre nourriture.

• Condyle mandibulaire : Région d’articulation de la mâchoire inférieure qui se relie a la mâchoire supérieure.

4. L’appareil digestif chez l’Homme

Le tube digestif chez l’homme permet la digestion des aliments puis l’absorption des nutriments.

Le tube digestif est constitué par un œsophage, l’estomac, l’intestin grêle et le gros intestin.

La longueur du tube digestif (de la bouche à l’anus) is de plus de 10 m, ce qui équivaut à 6 à 8 fois la taille humaine.

5. Conclusion

L’Homme se nourrit d’aliments variés d’origine animale et d’origine végétale.

L’Homme est capable de manger toutes sortes d’aliments: on dit qu’il a un régime alimentaire omnivore.

Ce régime alimentaire est caractérisé par :

• Une denture complète: il possède toutes les sortes de dents (Les incisives, les canines, les molaires et les prémolaires).
• La forme du condyle et les muscles masticateurs qui mettent la mâchoire inférieure en mouvement

IV- Comparaison des régimes herbivore et carnivore

1. Comparaison de la dentition

Dentition du lapin (herbivore)

Les dents du lapin ont toute une fonction très précise plus ou moins compliquée.

Les 28 dents du lapin se décomposent comme suit :

• Mâchoire supérieure : 4 incisives, 12 molaires (6 prémolaires et 6 molaires).
• Mâchoire inférieure : 2 incisives et 10 molaires (4 prémolaires et 6 molaires).

Contrairement aux animaux carnivores, le lapin ne possède pas de canines.

Chez le lapin les incisives permettent de saisir et de couper les aliments.

La formule dentaire chez le lapin:

Dentition du chat (carnivore)

Le chat se nourrit de viande de proies qu’il chasse, il possède des muscles bien développés au niveau de la jambe et ses pattes portent de longues griffes rétractiles et pointues.

Sa denture est composée d’incisives courtes, de longues canines pour tuer et porter sa proie et des molaires tranchantes pour découper la viande.

Chez le chat les canines permettent de saisir les aliments et les carnassières permettent de couper les aliments.

La formule dentaire chez le chat:

2. Comparaison du tube digestif

Tube digestif du lapin

Le lapin possède un tube digestif long et développé formé d’un petit œsophage, d’un grand estomac, et d’un long intestin grêle.

Le gros intestin est dix fois plus long que le corps et il finit par un volumineux cæcum.

La digestion est lente.

Tube digestif du chat

Les aliments dont se nourrit le chat s’acheminent dans un tube digestif court et simple constitué par un large œsophage qui conduit à un petit estomac, puis à un court intestin grêle pour finir dans le gros intestin trois fois plus long que le corps.

La digestion du chat est rapide.

Comparaison des tubes digestifs

Schéma du tube digestif d’un herbivore et d’un carnivore :

3. Conclusion

Chez le lapin les incisives permettent de saisir et de couper les aliments.

La formule dentaire chez le lapin :

Chez le chat les canines permettent de saisir les aliments et les carnassières permettent de couper les aliments.

La formule dentaire chez le chat :

V- Synthèse

VI- Les besoins nutritifs des plantes vertes

1. Introduction

La nutrition des végétaux verts est très différente de celle des animaux.

Depuis des siècles, on réalise des cultures sur les sols à partir de semis.

De nos jours, on peut cultiver des plantes sans sol : c’est la culture « hors sol ».

Cette technique ne peut être mise en œuvre pour connaître les besoins des plantes vertes.

2. La nécessité de l’eau

Expérience

On place des végétaux identiques dans deux récipients, l’un contenant de l’eau, l’autre non:

Observation
Au bout de quelques heures, la plante sans eau se flétrit, l’autre non.

Conclusion
Les plantes ont besoin d’eau pour subsister et se développer.

3. La nécessité des sels minéraux

Expérience
On choisit deux jeunes plantes d’orge identiques, chacune est placé dans un tube à essai :

• Tube 1: on donne de l’eau déminéralisée (sans sels minéraux) à la plante expérimentale.
• Tube 2 (témoin) : on donne de l’eau déminéralisée et des sels minéraux à la plante témoin.

Observation

L’absence des sels minéraux freine, puis stoppe la croissance de l’orge.

Conclusion

Les sels minéraux sont des éléments nutritifs nécessaires au développement normal des plantes.

4. Des poils pour nourrir la plante d’eau et de sels minéraux

La racine d’une plante est formée de trois zones distinctes:

• La zone subéreuse : partie supérieure de la racine constituée de liège
• La zone pilifère : riche en poils absorbants.
• La coiffe : enveloppe protectrice de la racine.

La zone des racines responsable de l’absorption de l’eau est la zone pilifère, riche en poils absorbants.

Les poils permettent à la jeune plantule d’absorber l’eau et les sels minéraux.

5. La nécessité du CO₂ et de la lumière

Expérience

Observation

le végétal vert privé de lumière (sous le cache) ne se développe pas correctement, contrairement au végétal vert placé en présence de lumière.

Le végétal vert privé de dioxyde de carbone ne se pas développe pas correctement, contrairement à l’autre végétal vert.

Conclusion

le végétal vert a besoin de lumière et du dioxyde de carbone de l’air.

6. Conclusion

Pour pouvoir grandir, les végétaux ont besoin :

• De prélever par les racines de l’eau et des sels minéraux.
• De prélever par les feuilles du dioxyde de carbone.
• D’être exposés à la lumière.

Ces substances sont nécessaires pour la croissance de la plante.

L’absorption de l’eau et des sels minéraux s’effectue par les racines au niveau des poils absorbants.

L’eau et les sels minéraux absorbes constituent la sève brute qui circule des racines vers tous les organes de la plante dans des vaisseaux conducteurs.

VII- Échanges gazeux et production de la matière organique

1. Introduction

• Les végétaux chlorophylliens (verts) sont les seuls êtres vivants capables de fabriquer leur matière organique à partir d’éléments minéraux (dioxyde de carbone, eau et sels minéraux) et de lumière, contrairement aux animaux qui doivent se nourrir d’autres êtres vivants donc de matière organique.
• Quelle partie de la plante utilise la lumière pour fabriquer de la matière organique ?

2. Les échanges gazeux

Chez les végétaux chlorophylliens, un phénomène appelé la photosynthèse aboutit à la production de dioxygène et à la capture de dioxyde de carbone par la plante :

• En présence de la lumière, les végétaux réalisent des échanges gazeux photosynthétiques et respiratoires.
• En absence de la lumière, les végétaux n’effectuent que des échanges gazeux respiratoires.

Les échanges gazeux photosynthétiques : échanges qui se manifestent par l’entrée de dioxyde de carbone et la libération de l’oxygène par la plante.

3. Les structures responsables de l’absorption de CO₂ et du dégagement d’O₂

Le dioxyde de carbone entre dans la plante grâce aux stomates situés sur les feuilles.

Les stomates sont des orifices qui peuvent s’ouvrir et se fermer pour laisser passer les gaz.

La plante ferme ses stomates la nuit (photosynthèse impossible sans lumière), et lorsque la température est trop élevée pour limiter les pertes d’eau.

4. La production de matière organique

L’amidon est un glucide (sucre) constituant la matière organique des végétaux.

La photosynthèse permet, grâce à la lumière du soleil, de fabriquer cette matière organique au niveau des feuilles.

L’amidon est fabriqué à partir des éléments minéraux prélevés dans l’environnement tels que l’eau et le dioxyde de carbone.

5. Comment fonctionne la photosynthèse ?

Chez les végétaux, les cellules contiennent des organites très spécifiques baignant dans le cytoplasme : les chloroplastes.

Ils contiennent un pigment vert, la chlorophylle, à l’origine de la couleur verte des végétaux.

On retrouve ces organites dans les cellules des feuilles et des tiges principalement, ce sont les chloroplastes et a chlorophylle qui donne leur couleur verte aux végétaux.

Les chloroplastes sont des organites très importants car c’est en leur sein qu’à lieu la photosynthèse (Phénomène qui permet la synthèse de matière organique par les plantes vertes).

Équation bilan de la photosynthèse :

Le système de circulation dans la plante

La plante possède 2 systèmes de circulation opposés :

• La sève brute transporte l’eau et les sels minéraux de la racine vers les feuilles.
• La sève élaborée transporte la matière organique des feuilles aux autres organes.

Le moteur de cette circulation: L’évapotranspiration

Au niveau des feuilles, l’eau sort des stomates : c’est l’évapotranspiration.

Ce phénomène crée une aspiration des fluides de la racine jusqu’aux feuilles = la sève monte.

Le stockage de la matière organique

La matière organique est stockée dans des organes de réserve comme les fruits, tubercules ou graines.

Cette matière est présente sous forme de nutriments :

• lipides (graisses) = graines de tournesol.
• glucides (sucres) = pommes de terre, graines de blé, maïs