Chp 3

Les structures liées à la nutrition

1

I – objectif de la nutrition

Organismes vivants

déséquilibre

besoin d’énergie

Consommation d’énergie : métabolisme

- εεεε lumineuse- εεεε chimique

2

- εεεε chimique- εεεε électrique- εεεε mécanique: mouvements

formes ordonnées- εεεε thermique: chaleur

formes désordonnées

Conversion de l’ εεεε d’une forme à l’autre

possible mais rendement < 1

Végétaux:εεεε lumineuse

εεεε chimique + chaleur

Rendement 40% in vitro mais 2% in situ

Animaux: glucose

εεεε chimique (ATP)+ chaleur

3

εεεε chimique (ATP)+ chaleurRendement 50%

Dans les musclesATP

εεεε mécanique + chaleur

Animaux = hétérotrophes

incorporation de macromolécules organiques indispensables

source d’ εεεε chimique

conversion

εεεεchimique

Chimique + chaleur

Mécanique + chaleur

réserves

travail

déchets

4

chimique

Lumineuse + chaleur

Électrique + chaleur

travail

chaleur

aliment εεεε chimique : ATP - Biosynthèseεεεε mécanique : mouvementεεεε électique : ddp transmembranaireεεεε lumineuse : bioluminescenceεεεε thermique : chaleur

Valeur calorique des aliments

Métabolisme :

ε ε ε ε consommée /tps

valeur calorique

glucides 17,6

lipides 39,3

protéines 17,9

5

ε ε ε ε consommée /tps

évaluation des déchets

chaleur produite02 consommé

calorimétrie indirecte

Protostomiens: fonctionnement mal connu

Caractéristiques des protostomiens:

-Augmentation des besoins/g

- Augmentation des besoins d’O2

Méta

boli

sme J

/g/h

Poids du corps (échelle logarithmique)

6

- Augmentation des besoins d’O2 avec la température

pas d’optimum thermique

Métabolisme standard

-Réserves : molécules variées

Lipides

Glycogène

Galactogèneassociés à l’anoxie

Macromolécules organiques

dégradation nécessaire

Transformation des aliments selon les besoins

Digestion

dégradation

molécules métabolisables

7

Répondre aux besoins nutritionnels

métabolisme basal

dépenses liées à la digestion

dépenses liées aux mouvements

II – Les étapes de la nutrition

3 étapes :

- prise de nourriture dans le milieu

réception de la nourriture

- fragmentation mécanique et chimique

8

chimique

ingestion

absorption

distribution

- rejet des catabolites

Ingestion

- molécules dissoutes

et/ou micro-particules (> 50µm)

microphages

* pas de tri

* souvent aquatiques

* nutrition par :

filtration

9

filtration

( bivalves)

ingestion de substrat

(Annélides polychètes)

aspiration de liquides

( insectes suceurs ou piqueurs)

Ingestion

- grandes particules

macrophages

* souvent prédateurs

* sélection de la nourriture

mastication avant déglutition

structure spécialisée : dents

10

structure spécialisée : dents

radula

ou

pré-digestion avant

ingestion

III – les métazoaire simples

A – Les spongiairesOscule exhalant

Pore inhalantou ostiole

ectoderme

mésoglée

11

Cavitégastrique

endoderme

Pompe à aspirer l’eau

Entrée par les pores

Expulsion par l’oscule

Origine : battements flagellaires des choanocytes

12

Régulation : ouverture des pores

de l’oscule

rythme des battements flagellaires

apport d’aliment

de O2

élimination des déchets

Flagelle

nutrition réalisée par l’endoderme

Tapisse la cavité gastrique

ectoderme

B – les diblastiques

13

endoderme

mésoglée anhistre

3 catégories cellulaires

- cellules sensorielles

- cellules embryonnaires totipotentes

- cellules myoépithéliales

* Flagellées

Particules alimentaires

14

Particules alimentaires

cavité gastrique

* à forte activité phagocytaire

Absorption et digestion de particules alimentaires

Élimination des déchets par la

« bouche »

IV – Lophotrochozoaires

mésoderme

avec ou sans cœlome

plathelminthes

Formes parasitesadaptation du tube digestif

régressionrégression

adaptation au mode de vie

modification/évolution

A - Plathelminthes turbellariés

Triploblastiques acoelomates

Formes libres : - vers plats- petite taille- symétrie bilatérale

Mesoderme Muscle gonade

16

Mesoderme Muscle gonade

Cavité gastrique endoderme

Ectoderme Appareil excréteur

bouche antérieureextension importante

ingestion de grandes proies

carnassiers mégalophages

* pharynx- origine ectodermique

17

- origine ectodermique- rôle varié

+/- musculeux+ masticationparfois érectile

trompe

Capture ou succion

* intestin

- morphologie variable

Critère systématique

- limité par un épithèlium simple

18

simple

Digestion intracellulaire

Pas d’anus

Rejet des excréments par lavages intestinaux

B - Les Mollusques

Lophotrochozoaires coelomates

a – généralités

3 parties - stomodeum

ectodermiquebouche

- entéron

19

- entéron endodermique

- proctodeumectodermiqueanus

dans la cavité palléale

valvemanteau

cœur

enteron

tête

20

anus

proctodeumpied

Glandedigestive

stomodeum

radula

bouche

1) Le stomodeum

= bulbe buccal

Dorsalement : Ouverture armée de 2 mâchoires +/- fusionnées

Ventralement : langue musculeuse

= radula

= rape chitineuse

broutage

Ruban avec rangées transversales

21

Ruban avec rangées transversales de dents

organisation symétriquespécifique

critères d’identification

radula

Urosalpinx sp.

Nombre disposition

forme des dentsoutils systématiques

22

Busycon coarctatum

Adalaria proxima

Absente chez les bivalves

Mouvements de va et vient

dilacération des tissus présentés par les mâchoires

entraînement vers l’œsophage

Usure dans la partie antérieureCroissance dans la partie

postérieure

23

synthèse glandulaire spécialisée dans la gaine de la radula

Conduits salivaires enzymes digestives : diastasesmucus

facilitent- passage dans l’estomac- digestion

2) L’entéron

- Œsophage tissus musculaire

propulsion du bol alimentaire

+ glandes salivaires folliculaires

dilatation en jabotstockage - action des enzymes

- estomac

24

+ 2 caeca glandulaires

ramifiés ou tubulaires

= « hépatopancréas »

Fn : - foie

- pancréas

synthèse de diastasesaccumulation de réserves

Glande digestive :

Parfois accumulation de calcaire

cellules spécialisées

Ca2+ relargué dans estomac

régule le pH du contenu digestif

pris en charge par des

25

pris en charge par des amibocytes

( système circulatoire)

réparation de la coquille

3) Le proctodeum

court intestin rectiligne

s’ouvre dans un cloaque

= cavité palléale

b - Particularité des gastéropodes

proche de l’archétype

mais

* tube digestif en U enroulé dans la masse viscérale

Cavité palléale

anus

cœur

rein

26

boucheradula

estomac

intestin

anus

gonade

c – Particularité des bivalves

microphages : filtreursfiltration par les branchiesagglutination par du mucustransport par battement

ciliaires

27

Mais aussi pinocytosebranchies

Ex : pigment huître verte

Région antérieure réduitepas de têtepas de bulbe buccalpas de mâchoirespas de radulapas de glandes salivaires

SiphonsExhalant - inhalant

Muscles adducteurs

28

pied

Cavitépalléale

branchiePalpes labiaux

bouche

* Autour de la bouche :

4 palpes labiaux

introduction des aliments dans la bouche

* au niveau de l’estomac

caecum stylet cristallin

enzymes digestives

(amylases)

dissolution dans

29

dissolution dans l’estomac

digestion des glucides

Estomac avec stylet cristallin

Enzymes rotation

broyage

* Glande digestive à 2 lobes indépendants

base du pied

Structure tubulo-acineuse- cellules ciliées- cellules vacuolaires

digestion extracellulaireintracellulaire

30

Hépatopancréas

Intestin : nombreuses circonvolutions

rectum rectilignetraverse le péricarde

le ventricule

anus au dessus du muscle adducteur postérieur

près du siphon exhalant

intestincœur

31

intestincœur

anus

Particules non ingérées :

éliminées par le siphon exhalant

contribution au dépôt de sédiments

ex: Crassostrea gigas

> 1g/j

bassin Marenne-Oléron

32

bassin Marenne-Oléron

200 000 t/an

d – Particularité des céphalopodes

* Bulbe buccal très développéBouche ouverte au milieu d’une

couronne de brasmâchoires cornées puissantes

bec de perroquet

prédation

radula : 5 rangées de dents

glandes salivaires développées

33

glandes salivaires développées

salive toxique

prédation

* Œsophage très long

* Estomac : volumineux

broyeur

gésier

relié au cæcum spiral

canaux hépatopancréatiques

* Intestin courbérectum rectiligneanus vers l’avant

dans la cavité palléaleProximité de la poche du noir

encre = sépia

Bulbe buccal oesophage

estomacmâchoires

radula

34

intestinCavité palléale

Caecum spiral

radula

V - Les Ecdysozoaires coelomates : les Arthropodes

A - GénéralitésÉpithélium simple3 régions

- stomodeum: ectodermiquetapissé d’une cuticule

renouvelée à chaque mueavec ornementations

broyage des aliments

35

broyage des alimentssubdivisé en (selon les groupes)

- œsophage- pharynx- jabot- gésier- moulin gastrique

accompagné de caecaglandes

stomodeum

36

- mésentéron : endodermique

paroi : synthèse d’enzymes

absorption des produits de la digestion

relié à l’hépatopancréas

37

mésentéron

- proctodeum : ectodermique

cuticule

musculeux

mouvements péristaltiques

38

proctodeum

pharynx

oesophage

jabot

MembranepéritrophiqueTubes

caecum

Glandessalivaires

Glandesmandibullaires

Glandesmaxillulaire

gésier

39

péritrophiqueTubesde

Malpighi

anus

Valvule pylorique

B - Particularité des insectes1) le stomodeum

Primitifs et larves : souvent rectiligne

complexification chez l’adulte:Bouche : fond d’une cavité

cibariummandibules

actions mécaniques

40

actions mécaniques

Aspiration des alimentsDilacérationImprégnation de salive

mandibules

* Pharynx musculeux = pompeimportant chez les suceurs

* Œsophage court coudé

vertical horizontalsous le cerveau

* s’élargit en jabotréservoir alimentaire

= stockage temporaire Pas de sécrétion propre

41

action des enzymes salivairessurtout chez les insectes

se nourrissant de liquides- sang (hématophage)- sève

* Gésier musculeux

cuticule denticulée

Broyage/râpage des aliments

solides

terminé par une valvule

= sphincter cardiaque

filtre les particules fines

42

*aller-retour possible jabot/gésier

Glandes salivaires ectodermiquesdébouchent dans le salivarium

Salive : liquide pH neutrefacilité l’ingestionnettoie les pièces buccales

contient des enzymesaction postérieure

ou extérieure (régurgitation)

43

ou extérieure (régurgitation)ex : puceron

Liens : Nature enzymes/régime alimentaire

- glucidases (végétarien)- protéases ( carnivore)- substances anticoagulantes

( hématophage)

2) le mésentéron

Du sphincter cardiaqueau point d’insertion des tubes

de Malpighi

Sphincter cardiaque

44

Sphincter cardiaque

Insertion destubes de Malpighi

2) le mésentéron

Paroi transparentepas de cuticule

Epithélium simple- cellules épithéliales

bordure en brossesécrétion d’enzymesabsorption

Par phases- cellules calciformes

45

- cellules calciformes- cellules embryonnaires

régénérationrénovation physiologique

permanente- cellules de type endocrine

enzymes

Bordée de couches musculeuses

Région antérieure :- caeca pyloriques

= diverticules glandulairesspécificité : nombre

taille

augmentation de surfacediverticules (caeca)villosités

action enzymatiqueabsorption

Parfois existence d’une membrane

46

Parfois existence d’une membranepéritrophique

Protection du mésentéron de l’abrasion par les particules

alimentairesMais

perméable action des enzymesassimilation des

nutrimentsAbsente pour l’alimentation liquide

et digestion extracorporelle

* Origine variée de la membrane péritrophique

Selon le degrés d’évolution

Arthropodes primitifs : - structure anhiste¤ zone antérieure composition proche d’une

cuticule souple¤ zone moyenneensemble de couches

47

ensemble de couches protéiques

Arthropodes plus évolués :

anneau à la base de l’œsophage= cellules sécrétrices

protéines

* Enzymes digestives

diastasesdifférentes selon le régime

alimentaire

Nombreuses chez les omnivores

Variables au cours de la vieex : chenille : phytophageplusieurs amylases

48

plusieurs amylasespapillon : nectar

une seule amylase

Suc digestif :basique chez les herbivoresacide chez les carnivores

* Fonction du mésentéron:

- digestion- absorption

déplacement des enzymes des nutriments

A travers la membrane

49

A travers la membrane péritrophique

* Existence de symbiontes dans le tube digestif

chez les herbivoresdigestion de la cellulose

Ex : termites

50

Associées à des flagellés

Dégradent la cellulose

Digérés aprèsleur mort

protéines

Elimination des flagellés

mort des termites

Mue des termitesperte des flagellés

re-contamination nécessaire

Ingestion d’aliments contaminés

51

Ingestion d’aliments contaminés

Possibilité de synchronisme :

Cycle de mue de l’hôte/cycle de reproduction du symbiote

3) Le proctodeum

du sphincter pyloriqueà l’anus

52

proctodeum

anus

sphincter pylorique

3 régions :- iléon- colon- rectum

replis longitudinaux= sailliespapilles rectales

absorbantes

Réabsorption de l’eau d’ions

Intestin grèle

urinedéchets

alimentaire

53

d’ions

Régulation hydrique

Structure proche du stomodeummais différences :

- muqueuse épaisse= 3 couches

- cuticule mincedépourvue d’exocuticule

alimentaire

Parfois : * participation à la fonction

respiratoire

ex : odonateslibellules

* participation à la fonction de défécation

54

défécation- boulettes sêches

orthopères

- masse liquideDiptères

besoin de boire

4) Besoin alimentaire

très complexes surtout avant l’age adulte

Croissance par muesi AA indispensables présents

- Ser- Cys

* Nombreux adultes

55

* Nombreux adultesglucides

réserves azotées faites pendant la vie larvaire

Vitamines indispensablesselon l’espèce

fournies par l’alimentationdes micro-org.

commensalisme

Ex : larve de mouche :

développement sur musclesi

Présence de micro-org de la putréfaction

Parfois : symbiose Micro-org/insectes

ex : suceurs de sève

56

ex : suceurs de sève digestion par micro-org

Hématophages strictes :Cellules contenant les symbiotes

= mycétomes

Contaminent les ovocytespassage à la génération

suivanteÉlimination mort

* Besoins en eau:

toujours élevés

Compensations des pertes cuticulaires (évaporation)respiratoiresexcrétoires

57

5) Variation du tube digestif selon les régimes alimentaires

Grande diversité de régimes alimentaires

adaptations

- éthologie de recherche- pièces buccales- division

Structure et fonction

58

- division- enzymes

et fonction

4 catégories de régimes alimentaires

adaptation des pièces buccalesdu tube digestifdes enzymes

digestives

* phytophages40 à 50 % des insectes

59

40 à 50 % des insectesattaquent toutes les plantes

mais zones variées

- feuilles : protéines + amidonpeu les pigments

la cellulose

Vie en surface ex : lepidoptères

Vie dans les tissus ex : lepidoptères

60

- bois : xylophages

- graines- fruits- buveurs de nectar

papillonsaspiration par trompe

61

léchage

- racine- pollen : riche en protéines- champignons

ex : champignonnisteculture de mycélium de

basidiomycètesex : fourmi

termite

- suceur de sève : piqueursprélèvements dans les tissus

62

prélèvements dans les tissus conducteur végétaux

pauvre en protéinesgrande quantité

excès d’eaude glucides

production de miellatEx : puceron

4 catégories de régimes alimentaires

* Carnivores

Prédateur

développement des organes des sens

63

Hématophagepiqueur

Proies :- insectes- invertébrés- vertébrés

Vecteurs de maladie

- Carnivore:parasitoïdes

Développement de la larve dans le corps d’un autre insecte

Nutrition à partir des tissus de l’hôte

64

Métamorphose mort de l’hôte

Utilisation en agriculturelutte biologique

* Omnivores

Souvent associé à l’homme et son habitat

ex : fourmisguêpes

Souvent avec préférence alimentaire

65

alimentaireInsecte le plus omnivore :

blatte

* saprophage

Nourriture à partir de détritusnombreuses espèces

coprophages : excréments

66

* Cas particuliers

différences larve/adulte

différences mâle/femelle

ex : moustiquemâle : végétarien (sève)femelle : végétarien

hématophage

67

cannibalisme

passage évolutifPhytophage carnivore

VI – Les deutérostomiens

A – les Échinodermes

1) cas des oursinssouvent régime alimentaire

végétarienparfois omnivore

râpent les surfacesabsorption tégumentaire

68

* Bouche en région inférieure = orifice pentagonal

Parfois armée d’un appareil masticateur

Lanterne d’Aristote

Lanterne d’Aristote

= ensemble de mâchoires complexes avec dents préhensiles et broyeuses

69

* Œsophage rectilignerégion équatoriale

courburepériphérie

* estomac2 tours complets inversés

Digestion et absorption

Le long de l’estomac:siphon à épithélium vibratile

70

Communication estomac/siphondébut et fin de la 1ere spire

Transfert de l’eau ingéréeŒsophage intestin

Évite la dilution des enzymes digestives

* intestincentre rectum

anus en face supérieure

TD accroché au test mésentère dans le plan

équatorialrichement vascularisé

71

Gonade

radius

Lanterne d’

Aristoteestomac

72

oesophagepériprocteDiverticules

digestifs

péristome

intestin sillon

2) cas des Astérides

* Bouche en position inférieuredépourvue de mâchoire

73

dépourvue de mâchoire

* oesophage très courtinexistant

Bouche

* Estomac volumineux2 chambres

- inférieure : cardiaque- supérieure : pylorique

5 canaux avec des caeca pyloriques= réserve gamètes

* Rectum courtouverture anale excentrée en

face dorsale

74

face dorsale

anus

Chambre

pyloriqueCaeca pyloriques

Anus

75Tube digestif des astérides

Chambre inférieure Bouche

Muscles rétracteurs de l’estomac

Estomac cardiaque

dévagination par la bouche

Digestion externe de proies volumineuses

Muscles rétracteurs de l’estomac

Contraction

76

Contraction

Retour en position normale

3) cas des ophiures

77

carnivoremégalophagepas de dévagination de

l’estomac

Tube digestif dans le disque central

3) cas des ophiures

* Bouche de petite tailleavec mâchoires et dents

78

* oesophage court et globuleux

* Estomac volumineuxtout le volume du disque

centralePas d’intestinPas d’anus

79

Boucheestomac

tube digestif des ophiures

mâchoire

VII – particularités digestives

A) la digestion chimiqueEnzymes digestives

homogénéité

+ H2O

coupent C – O C – N

hydrolases

80

-classification selon le substrat

-Conditions de fonctionnement optimal:

ex: pHphase acide de la digestion

aseptisation du contenu

- forme inactive précurseurematuration

Enzymes digestives

renflement = estomac

Site digestif majeur

- glandes digestivescaeca

+ absorption

81

+ absorption-+ cellules diffuses dans la paroi

même chez les protostomiensprimitifs

Organisation en organecéphalopode

Familles d’enzymes:

protéasesliaisons peptidiques

exopeptidases

endopeptidase

N et C terminales

Séquences

82

glycosidasesglucides

endo et exo

lipaseslipides

Ac grasglycérol….

Séquences

nucléasesélimination des Acides

nucléiques

évitent la contamination

phosphatases

déphosphorilation

83

déphosphorilationprotéinessucres

sulfatases

hydrolyse des sulfates

B) La digestion intracellulaire

rarement seuleunicellulaires

phagocytose

endocytose

84

mécanismes déclencheurs: interaction

environnement/recepteurs membranairesignaux chimiques

chémorécepteursmécaniques

mécanorécepteur

phagosome

B) la digestion intracellulaire

récepteur membranaireactivé

Transduction du signalExterne: particule

intracellulaire:

physico-chimie cytoplasmique

85

Morphologie cellulaireRéarrangements membranaires

Fermeture de la vésicule= Phagosome

B) la digestion intracellulaire

fusion phagosome - endosome

lysosomes primaires

libération des enzymes digestives

lysosomes secondaires

86

dégradation des particules

absorption des nutriments

+ élimination des déchets de la digestion

B) la digestion intracellulaire

fusion phagosome - endosome

lysosomes primaires

libération des enzymes digestives

lysosomes secondaires

87

dégradation des particules

absorption des nutriments

+ élimination des déchets de la digestion

= corps résiduels

B) la digestion intracellulaire

libération des nutriments

88

* Aliments exogènes* Réserves nutritives

dont vitellus* Cellules non fonctionnelles

régénérationapoptose

* Organites intracellulairesrenouvellement

C) la digestion extracellulaire

régulation nécessaire

* pHvariable selon

la zone du tube digestifrégionalisation

le régime alimentaire* sécrétions

évaluation des besoins

89

évaluation des besoinsquantifications des enzymes

* brassage/progressionmouvements péristaltiques

musculatureslongitudinalecirculaire

Bol alimentaire

Ondes de contractions musculaires

C) la digestion extracellulaire

régulation nécessaire

* Contractions régulières

90

Régulation interne

Contractions du jabot d’un annélide

C) la digestion extracellulaire

augmentation des surfaces d’absorption

Tube digestif:surface unistratifiée

sensibilité au contenu* Enzymes : protéases* Abrasion

mucus polysaccharides

91

polysaccharidesProtection chimique et mécanique

membrane péritrophiquefibres de chitine

D) la digestion symbiotique

nécessaire - cellulose végétale- lignine du bois

Enzymes microbiennescellulaseperoxydase et affiliés

Souvent relation exclusive

92

Souvent relation exclusive

Microorganismes tube digestif

axéniemort

D) la digestion symbiotique

Position variable:

Thermobia sp.

jabot

93

intestin postérieur

Digestion de la cire:

polyéthylène

VIII – conclusion

Complexification du tube digestif- diverticules- caeca

Digestion intracellulairedigestion mixte

* Extracellulaireutilisation de particules

94

utilisation de particules de grande taille

* Intracellulairehomogénéisation des

conditions de digestion moléculaireet d’absorption

Aide d’organes spécialisésglandes digestives

VIII – conclusion

Apparition d’organes mésoderme

différenciations cellulaires

Mise en place de structures* de plus en plus spécialisées* non réversible

95

* non réversible

Grande variabilité selon les nutriments à dégrader

96