Digestion et absorption intestinale : suivre les aliments et les nutriments

Les séries de résultats de ces exercices sont construites pour l'activité et ne proviennent pas d'une étude réelle.

Des aliments aux nutriments

Un morceau de pain ou de fromage ne peut pas entrer dans les cellules. Celles-ci utilisent de petites molécules appelées nutriments : glucose, acides aminés, acides gras, glycérol, eau, sels minéraux, vitamines. La digestion est l'ensemble des transformations qui réduisent les aliments en nutriments. L'absorption est le passage des nutriments du tube digestif vers le sang.

Le trajet dans le tube digestif

Le tube digestif comprend la bouche, l'œsophage, l'estomac, l'intestin grêle (environ 6 m chez l'adulte), le gros intestin et l'anus. Les glandes salivaires, le foie et le pancréas y déversent des liquides utiles à la digestion. Le contenu du tube digestif reste en continuité avec l'extérieur du corps : tant qu'une substance n'a pas traversé la paroi, elle n'est pas entrée dans l'organisme.

Deux types de transformations

• Transformations mécaniques : mastication, brassage de l'estomac. Elles fragmentent les aliments mais ne modifient pas la nature des molécules.
• Transformations chimiques : des enzymes découpent les grosses molécules (amidon, protéines, lipides) en molécules plus petites. Une enzyme est une protéine produite par des cellules. Elle agit sur un type précis de molécule (l'amylase sur l'amidon), dans des conditions de température et d'acidité favorables, et n'est pas consommée par la réaction. Une enzyme n'est pas un être vivant.

L'intestin grêle, lieu de l'absorption

Dans l'intestin grêle, les sucs digestifs du pancréas et de l'intestin achèvent la digestion. Sa paroi est plissée et couverte de villosités : cette structure augmente fortement la surface d'échange. La paroi est mince : une seule couche de cellules (l'épithélium) recouvre, dans chaque villosité, un réseau de capillaires sanguins. Les nutriments traversent l'épithélium, puis passent dans les capillaires, donc dans le sang. Le sang les distribue ensuite à tous les organes, où ils servent à fournir de l'énergie et à construire ou réparer la matière des cellules. Ce qui n'est pas digéré ou pas absorbé, comme les fibres, poursuit vers le gros intestin, qui récupère surtout de l'eau avant l'élimination des selles.

Exemple analysé : l'amidon d'un morceau de pain

Le pain contient de l'amidon, molécule trop grosse pour traverser la paroi intestinale. Mâché, il est fragmenté (action mécanique) et l'amylase de la salive commence à le couper en glucides plus petits (maltose, dextrines), mais le séjour en bouche est bref. L'essentiel de la transformation se produit dans l'intestin grêle, grâce à l'amylase du pancréas, qui produit surtout du maltose, du maltotriose et des dextrines (petits glucides). Des enzymes de la paroi de l'intestin grêle achèvent ensuite la digestion de ces petits glucides en glucose. Le glucose traverse l'épithélium, passe dans les capillaires sanguins puis dans le sang, et gagne les muscles. Pour montrer qu'une substance de la salive agit, on compare un tube avec salive et un tube témoin sans salive, dans des conditions identiques : seule la salive diffère, donc la différence observée lui est attribuée.

Un piège à éviter

Digérer ne signifie pas absorber. Un aliment peut être broyé et transformé chimiquement dans l'estomac sans que ses nutriments entrent dans le sang : l'absorption a lieu surtout dans l'intestin grêle. Autre piège : croire que la digestion se limite à l'estomac. Elle commence dans la bouche et s'achève dans l'intestin grêle.

Vocabulaire à retenir

• Nutriment : petite molécule utilisable par les cellules.
• Enzyme : protéine qui accélère une transformation précise.
• Villosité : repli microscopique de la paroi de l'intestin grêle.
• Absorption : passage des nutriments vers le sang.

Les séries de résultats de ces exercices sont construites pour l'activité et ne proviennent pas d'une étude réelle.

Situation-problème

Léa, 12 ans, mange à midi une assiette de pâtes. Deux heures plus tard, ses muscles disposent de glucose pour se contracter, alors que les pâtes contiennent surtout de l'amidon, une grosse molécule trop grande pour traverser la paroi de l'intestin. Léa se demande où, comment et grâce à quoi cet amidon est transformé en glucose utilisable par son corps. On dispose d'un suivi simplifié d'un repas test contenant 100 g d'amidon (Document 1), d'une expérience en tubes avec de la salive (Document 2) et d'une information sur la paroi de l'intestin grêle (Document 3). Vous devez exploiter ces documents pour construire une explication argumentée.

Document 1 : suivi d'un repas test de 100 g d'amidon

Données pédagogiques simplifiées : valeurs moyennes arrondies, masses exprimées en équivalent d'amidon ou de glucose. Les produits de digestion de l'amidon comprennent des glucides courts (maltose, dextrines) puis du glucose ; le tableau ne les distingue pas.

Document 2 : expérience en tubes avec de la salive

Données pédagogiques simplifiées. De la salive recueillie chez un adulte volontaire est diluée dix fois avec de l'eau. Dans chaque tube, 10 mL d'empois d'amidon sont mélangés aux liquides indiqués, puis laissés 20 minutes. Chaque tube reçoit au total 3 mL de liquides ajoutés (eau, salive diluée ou acide), de sorte que le volume final est identique (13 mL) dans tous les tubes. L'eau iodée prend une couleur bleu-violet en présence d'amidon et reste jaune-orangé sinon. Un réactif de laboratoire (liqueur de Fehling) révèle la présence de sucres réducteurs, comme le maltose et le glucose, sans les distinguer.

Document 3 : paroi de l'intestin grêle

Données pédagogiques simplifiées : un tube lisse de même longueur et de même diamètre que l'intestin grêle aurait une surface interne d'environ 0,5 m². Avec les replis et les villosités, la surface réelle atteint environ 30 m². La paroi absorbante ne compte qu'une couche de cellules (l'épithélium), sous laquelle, dans chaque villosité, se trouve un réseau dense de capillaires sanguins. Les nutriments traversent l'épithélium puis la paroi des capillaires.

Exercice 1 : exploiter un suivi quantitatif

1. Calculer la masse de produits de digestion de l'amidon (en équivalent glucose) présents dans le contenu du tube digestif (libérés mais non absorbés) au milieu, puis à la fin de l'intestin grêle.
2. Calculer le pourcentage de l'amidon ingéré qui disparaît entre le début et la fin de l'intestin grêle.
3. Indiquer entre quels niveaux l'absorption du glucose commence, en citant deux valeurs du tableau.
4. Calculer la masse du repas test qui n'est pas absorbée et arrive au gros intestin. Un élève affirme : « Au gros intestin, il n'y a plus de produits de digestion de l'amidon. » Discuter cette affirmation.

Exercice 2 : analyser un protocole comparatif

1. Expliquer le rôle du tube A.
2. Comparer les tubes B et A et formuler la conclusion qui s'impose.
3. Exploiter les tubes C et D pour dire ce que l'on peut affirmer sur la nature de l'agent actif de la salive.
4. Exploiter le tube E pour prévoir ce qui peut arriver à l'amidon dans l'estomac, puis donner deux limites de cette expérience.

Exercice 3 : confronter les documents et argumenter

1. Calculer le pourcentage de l'amidon transformé en glucides plus petits dans la bouche d'après le Document 1.
2. Un élève écrit : « L'amidon est digéré dans la bouche, car la salive le transforme. » Confronter cette phrase aux Documents 1 et 2 pour la corriger.
3. Calculer de combien de fois la surface de l'intestin grêle est augmentée par ses replis et ses villosités.
4. Rédiger en 4 à 5 lignes une réponse à Léa : où, comment et grâce à quoi l'amidon arrive dans son sang sous forme de glucose. Préciser une limite des documents.

Correction complète

Exercice 1 : correction

1. Produits non absorbés = produits libérés − sucres absorbés (en équivalent glucose). Au milieu : 70 − 45 = 25 g. À la fin : 98 − 96 = 2 g. Ce contenu peut mêler glucides courts et glucose : le tableau ne les distingue pas.
2. Amidon disparu : 90 − 2 = 88 g. Pourcentage : 88 ÷ 100 = 88 % de l'amidon ingéré.
3. Le glucose absorbé vaut 0 g au début de l'intestin grêle et 45 g au milieu. L'absorption commence donc entre ces deux niveaux. Le tableau ne permet pas de la situer plus précisément, car il ne contient que des mesures ponctuelles.
4. Masse non absorbée : 100 − 96 = 4 g, soit 2 g d'amidon et 2 g de produits de digestion (équivalent glucose). L'affirmation est fausse : 2 g de produits de digestion de l'amidon sont encore dans le contenu (le tableau ne dit pas s'il s'agit de glucose ou de glucides courts). En revanche, les sucres absorbés restent à 96 g entre la fin de l'intestin grêle et le gros intestin, ce qui indique, pour ces données, une absorption nulle ou négligeable à ce niveau.

Critères de réussite : calculs justifiés avec unités, localisation appuyée sur des valeurs, discussion qui distingue « plus de produits de digestion » et « plus d'absorption ».

Exercice 2 : correction

1. Le tube A est le témoin : mêmes conditions que B (volume, durée, 37 °C) mais sans salive. Il montre que l'amidon ne disparaît pas seul en 20 minutes, ni à cause de l'eau ajoutée ou de la température.
2. Dans B, l'eau iodée est jaune-orangé (plus d'amidon détectable) et des sucres réducteurs sont détectés, alors que A reste bleu-violet et négatif. Les volumes étant identiques (13 mL) et la seule différence étant la salive, on conclut qu'elle contient un agent qui transforme l'amidon en sucres plus petits dans ces conditions. Le test ne précise pas lesquels : l'amylase salivaire produit surtout du maltose et des dextrines, pas directement du glucose.
3. À 4 °C (C), la transformation est très ralentie. Avec une salive bouillie (D), elle n'a plus lieu. L'agent actif dépend donc de la température et est détruit par la chaleur : cela est compatible avec une enzyme, substance biologique fragile. L'expérience seule ne prouve pas qu'il s'agit de l'amylase, mais l'hypothèse est cohérente avec le cours.
4. Dans E, comparé à B, seul l'acide diffère (le volume total est égalisé par 1 mL d'eau dans B, donc la dilution n'explique pas la différence) : l'acide empêche la transformation, l'agent est inactif à pH proche de 2. Dans l'estomac acide, l'action de la salive sur l'amidon devrait donc être stoppée ou très réduite, ce qui est cohérent avec le Document 1 (seulement 2 g de produits de digestion libérés de plus entre bouche et estomac). Limites : modèle en tube, salive d'un seul adulte et diluée, un seul pH testé, une seule durée, contenu réel de l'estomac différent d'un acide pur (les aliments peuvent atténuer l'acidité).

Critères de réussite : rôle du témoin expliqué, un seul facteur comparé à la fois, conclusions prudentes (« compatible avec »), deux limites pertinentes.

Exercice 3 : correction

1. 4 g de produits de digestion (équivalent glucose, surtout des glucides courts) pour 100 g d'amidon : 4 ÷ 100 = 4 %.
2. Le Document 2 (tube B) montre que la salive peut transformer l'amidon en sucres réducteurs plus petits, donc la digestion de l'amidon commence bien dans la bouche. Mais le Document 1 montre que seuls 4 % sont transformés à ce niveau, alors que 88 % le sont dans l'intestin grêle. La phrase est donc exacte pour le début de la digestion, fausse si elle laisse croire que l'essentiel s'y déroule. Les deux documents ne mesurent pas la même chose : une expérience de 20 minutes en tube, et un trajet réel où l'aliment séjourne peu de temps en bouche (hypothèse non mesurée ici).
3. 30 ÷ 0,5 = 60. La surface est multipliée par 60.
4. Réponse attendue : l'amidon est d'abord fragmenté par la mastication, puis découpé par l'amylase de la salive (début) et surtout par celle du pancréas dans l'intestin grêle, en maltose et dextrines que des enzymes de l'intestin achèvent en glucose (88 % de l'amidon disparaît dans l'intestin grêle). Le glucose, petite molécule, traverse l'épithélium de l'intestin grêle, surface très étendue (60 fois plus qu'un tube lisse), puis passe dans les capillaires situés sous l'épithélium des villosités, donc dans le sang qui l'apporte aux muscles. Limite : le Document 1 ne distingue pas glucides courts et glucose, et ses valeurs sont des moyennes simplifiées pour un seul type de repas, elles ne prouvent pas que tous les repas se comportent ainsi, et l'effet de la surface n'est pas mesuré directement.

Critères de réussite : calculs exacts, confrontation explicite des deux documents, vocabulaire correct (digestion, absorption, enzyme, villosités), limite formulée sans généralisation abusive.