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Le métabolisme: devenir des aliments dans le corps
Le devenir des aliments
Quelles sont les étapes essentielles par lesquelles les aliments doivent parcourir avant de pouvoir être utilisés par les cellules puis éliminés?
Ingestion, digestion, absorption, métabolisme et élimination.
Que se passe-t-iI a chacune des trois premières étapes?
- Ingestion: c'est I'acte de manger les aliments: mâcher et avaler
- Digestion: c'est la transformation des aliments complexes, par action mécanique (broyage par les dents) et sous I'action biochimique des enzymes digestives, afin d'obtenir des nutriments simples, capables de traverser la paroi de I'intestin grêle.
- Absorption: c'est le passage des produits terminaux de la digestion, I'eau, les sucres simples, les acides gras, les acides aminés, les sels minéraux et les vitamines à travers la paroi intestinale, dans le sang ou dans la Iymphe.
L’élimination des déchets
Les déchets qui se ferment tout au long des processus de la digestion et du métabolisme, doivent être éliminés. Les déchets principaux sont:
- Les selles, contenant les fibres alimentaires, les substances incomplètement digérées et la masse des bactéries intestinales qui se développent dans le colon (gros intestin) (1/3 du volume).
- L'urine, contenant de I'urée et de la créatinine, produits terminaux du métabolisme des protéines, des substances organiques et des sels minéraux.
- Le gaz carbonique (CO2), éliminé par la respiration.
Le corps élimine aussi de I'eau et un peu de sel par la sueur (transpiration), et de l'eau par la respiration, le cas échéant aussi un peu d'alcool.
Les déchets sont amenés par le sang dans le rein, organe que I'on peut comparer à un filtre et à une unité de concentration. Près de 170 litres d'eau sont filtrées chaque jour dans les micro filtres rénaux. Le 99% de, l’eau est ensuite réabsorbé. Les sels minéraux sont aussi réabsorbés activement, mais seulement dans la quantité utile pour le corps, et le reste est éliminé.
L'urine comprend de I'eau, de I'urée (stade final de la dégradation des protéines), quelques autres substances organiques, des sels minéraux. Sortant du rein, elle passe par le canal de I'urètre dans la vessie.
Le cycle de I'eau dans l’organisme
Pourquoi I'eau est-elle si importante?
L'eau fait partie de toutes les cellules, de tous les tissus, de tous les organes. Les réactions chimiques à I'intérieur du corps humain s'effectuent en présence d'eau. La vie est un phénomène «aquatique».
Sous quelles formes consommons-nous de I'eau?
D'abord sous forme de boissons – en climat tempéré, environ 1'500 ml par jour –, puis avec nos divers aliments, environ 700 ml. Environ 300 ml d'eau sont produits lors de la transformation ultérieure des aliments. Le total peut être estime à 2'500 ml par jour (pour un adulte). Les besoins peuvent beaucoup augmenter en cas de chaleur et d'effort important.
Sous quelles formes I'eau est-elle éliminée?
La plus grande partie est éliminée par I'urine (1'400 ml) et par les selles (300 ml). Par I'évaporation cutanée et par la respiration, les pertes s'élèvent a environ 800 ml. Donc, habituellement, les apports et les pertes sont en équilibre.
Les secrétions du tube digestif utilisent-elles de grandes quantités d'eau?
Oui; on peut estimer à 7,5 litres la quantité d'eau mise en oeuvre chaque jour pour la production du suc gastrique, du suc pancréatique, de la bile et du suc intestinal. Cependant, I'eau est en perpétuel circuit et réabsorbée continuellement par I'intestin grêle et aussi par le colon.
En cas de diarrhée, les pertes d'eau peuvent être très conséquentes et provoquent alors une déshydratation de l'organisme (dès que les pertes excèdent 5% du poids corporel), avec un risque mortel si la perte d'eau dépasse 20% du poids corporel.
Comment est répartie I'eau dans le corps humain?
L'eau se trouve en majeure partie (environ 60%) dans les cellules du corps humain, où elle forme le liquide intracellulaire. Le reste forme le liquide extracellulaire qui entoure et baigne les cellules et se trouve aussi dans le sang et les organes de la digestion.
Ces deux liquides ont-ils des compositions semblables?
Non. Il existe des différences marquées concernant surtout pour les teneurs en éléments minéraux.
Le liquide intracellulaire est riche en potassium, en phosphore; il contient aussi plus de magnésium, de soufre et de protéines, mais beaucoup moins de sodium que le liquide extracellulaire.
Le liquide extracellulaire contient beaucoup de sodium et de chlore (constituants du sel), ainsi que de faibles quantités de potassium et de magnésium. La composition du liquide extracellulaire est à peu de chose près la même que celle des océans des époques les plus reculées de l’histoire du monde vivant sur la Terre.
Comment I'eau circule-t-elle entre les divers compartiments du corps humain?
Les cellules possèdent des membranes qui peuvent laisser passer de I'eau et des sels minéraux, mais de manière sélective. Dans un système vivant, les constituants des cellules varient à tout moment, créant des différences de concentration entre intérieur et I'extérieur de la cellule. Si la membrane est semi-perméable (c'est-à-dire pouvant laisser passer I'eau mais pas les sels minéraux), I'eau diffusera de la solution la plus diluée vers la solution la plus concentrée. Ce phénomène s'appelle «osmose». Le mécanisme très subtil du transport de I'eau permet I'apport des éléments nutritifs et de I'oxygène dans la cellule, ainsi que la sortie de substances fabriquées par la cellule et des déchets.
Le métabolisme énergétique
Le métabolisme est I'ensemble des phénomènes qui permettent de fournir à toutes les cellules du corps humain I'énergie et la matière nécessaires à leur maintien et a leur fonctionnement. Il met en oeuvre d'innombrables enzymes.
La production d’énergie dans le corps humain (et dans tout le règne animal) provient de réactions chimiques que I'on peut comparer à la combustion du bois ou du charbon (oxydation). Les cellules doivent recevoir un apport continu de certaines substances fournissant de l’énergie, en même temps que les matériaux indispensables à leur construction et à leur entretien.
On distingue deux phases importantes du métabolisme: l'anabolisme et le catabolisme:
- L'anabolisme est un processus de synthèse qui requiert de I'énergie pour la construction, la croissance et I'entretien.
- Le catabolisme est un processus de dégradation qui permet de libérer et de fournir de énergie.
A tout moment, I'organisme est en équilibre dynamique, l’anabolisme et catabolisme coexistent.Le métabolisme varie en fonction de la taille, de la composition du corps (plus ou moins de tissu musculaire ou adipeux), de l'âge, de l'état de santé et de la sécrétion des glandes endocrines. De plus, le métabolisme de base de ceux qui ont le même âge et sont de la même taille ou de ceux qui, à âge égal, ont le même poids peut varier selon la corpulence et l’effort physique du moment. Par exemple, considérons deux individus de même poids et de même âge au repos: l'un est grand et mince, l'autre gras et petit. L'homme mince aura un métabolisme basal supérieur par unité de poids à celui d’un homme petit (surface du corps plus grande par rapport à son poids, donc rayonnement de chaleur (énergie) accru par rapport au poids).
La composition des tissus corporels a également son importance. Compte tenu de tous les processus oxydatifs qui s'y passent, le tissu musculaire dépense plus d'énergie que le tissu adipeux. Un individu de type athlétique à la musculature bien développée aura un métabolisme de base légèrement supérieur à un non-athlète d'une surface corporelle égale. Pour la même raison, les hommes ont en général un métabolisme de base de 5% plus élevé que les femmes d'un âge et d'une taille comparables (les femmes ont après la puberté une proportion de graisse plus importante que les hommes).
Il faut également considérer l'influence de l'âge. Les périodes de croissance rapide se caractérisent par un métabolisme de base élevé. C'est particulièrement le cas dans la petite enfance. Une fois la croissance terminée, on assiste à un déclin progressif du métabolisme basal. A 75 ans, le métabolisme d'un individu est d'environ 20% inférieur à celui d'un jeune de 20 ans. Cela veut dire qu’il faut manger moins!
De même, l’état de santé intervient. Le métabolisme des personnes sous-alimentées est inférieur à celui des personnes normales de même âge et de même sexe qui se nourrissent correctement. Par contre, une élévation de la température corporelle (fièvre) accroît le métabolisme.
Enfin, l'influence des glandes endocrines n'est pas à négliger. Parmi celles-ci, la glande thyroïde est celle qui affecte le plus le métabolisme. Une sécrétion exagérée (hyperthyroïdie) peut élever le métabolisme jusqu'à 80%. Les émotions de toute nature augmentent le métabolisme par l'intermédiaire de l’adrénaline sécrétée par les glandes surrénales.
Tout type d'activité physique accroît la demande d'énergie. Différentes activités requièrent différentes quantités d’énergie. Par exemple, il faut trois fois plus d'énergie pour monter un escalier (25,4 Kcal/kg/10 min) (pour un poids de 75 kg) que pour descendre les marches (9,76 Kcal/kg/10 min).