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34.1C : Systèmes digestifs des invertébrés - Biologie


Les systèmes digestifs des invertébrés comprennent une cavité gastro-vasculaire avec une ouverture ou un tube digestif avec une vraie bouche et un véritable anus.

Objectifs d'apprentissage

  • Expliquer le processus digestif chez les invertébrés

Points clés

  • Le système digestif des invertébrés le plus simple dans une cavité gastro-vasculaire se compose d'une seule ouverture qui sert à la fois de bouche pour la prise de nourriture et d'anus pour l'excrétion.
  • La cavité gastro-vasculaire est recouverte de cellules qui sécrètent des enzymes digestives pour décomposer les particules alimentaires par un processus appelé digestion intracellulaire.
  • Un tube digestif est un long tube qui commence par une bouche, puis va à l'œsophage, puis au jabot, au gésier, à l'intestin et enfin à l'anus ; il est utilisé dans le processus de digestion extracellulaire.
  • La plupart des invertébrés utilisent la digestion extracellulaire ; cependant, il existe quelques phylums qui peuvent utiliser à la fois la digestion intracellulaire et extracellulaire.

Mots clés

  • tube digestif: les organes d'un humain ou d'un animal par lesquels passe la nourriture ; le tube digestif
  • digestion intracellulaire: La digestion intracellulaire est une forme de digestion qui a lieu dans le cytoplasme de l'organisme. La digestion intracellulaire a lieu chez les animaux sans tube digestif, dans lesquels les aliments sont introduits dans la cellule pour la digestion.
  • digestion extracellulaire: La digestion extracellulaire est un processus dans lequel les animaux se nourrissent en sécrétant des enzymes à travers la membrane cellulaire sur la nourriture. Les enzymes décomposent la nourriture en molécules suffisamment petites pour être transportées à travers la membrane cellulaire dans la cellule. Ces nutriments sont transférés dans le sang ou d'autres fluides corporels et distribués au reste du corps.
  • extracellulaire: apparaissant ou trouvé à l'extérieur d'une cellule
  • fonderie: les excréments d'un ver de terre ou d'une créature similaire
  • intracellulaire: La digestion intracellulaire est une forme de digestion qui a lieu dans le cytoplasme de l'organisme. La digestion intracellulaire a lieu chez les animaux sans tube digestif, dans lesquels les aliments sont introduits dans la cellule pour la digestion.

Systèmes digestifs des invertébrés

Les animaux ont développé différents types de systèmes digestifs qui décomposent les différents types d'aliments qu'ils consomment. Les invertébrés peuvent être classés comme ceux qui utilisent la digestion intracellulaire et ceux qui ont une digestion extracellulaire.

Digestion intracellulaire

L'exemple le plus simple de digestion La digestion intracellulaire, qui se déroule dans une cavité gastro-vasculaire avec une seule ouverture. La plupart des animaux à corps mou utilisent ce type de digestion, y compris les Platyhelminthes (vers plats), les Ctenophora (gelées en peigne) et les Cnidaires (corail, méduses et anémones de mer). Les cavités gastro-vasculaires de ces organismes contiennent une cavité ouverte qui sert à la fois de « bouche » et d'« anus ».

La matière ingérée pénètre dans la bouche et traverse une cavité tubulaire creuse. Les particules alimentaires sont englouties par les cellules tapissant la cavité gastro-vasculaire et les molécules moléculaires sont décomposées dans le cytoplasme des cellules (intracellulaire).

Digestion extracellulaire

Le tube digestif est un système digestif plus avancé qu'une cavité gastro-vasculaire et réalise la digestion extracellulaire. La plupart des autres invertébrés comme les vers segmentés (vers de terre), les arthropodes (sauterelles) et les arachnides (araignées) ont des canaux alimentaires. Le tube digestif est compartimenté pour différentes fonctions digestives et se compose d'un tube avec une bouche à une extrémité et un anus à l'autre.

Une fois que la nourriture est ingérée par la bouche, elle traverse l'œsophage et est stockée dans un organe appelé le jabot; puis il passe dans le gésier où il est baratté et digéré. Du gésier, la nourriture traverse l'intestin et les nutriments sont absorbés. Parce que la nourriture a été décomposée à l'extérieur des cellules, ce type de digestion est appelé digestion extracellulaire. La matière que l'organisme ne peut pas digérer est éliminée sous forme de matières fécales, appelées déjections, par l'anus.

La plupart des invertébrés utilisent une forme de digestion extracellulaire pour décomposer leur nourriture. Les vers plats et les cnidaires, cependant, peuvent utiliser les deux types de digestion pour décomposer leur nourriture.


Systèmes digestifs des invertébrés

Les animaux ont développé différents types de systèmes digestifs pour faciliter la digestion des différents aliments qu'ils consomment. L'exemple le plus simple est celui d'un cavité gastro-vasculaire et se trouve dans les organismes avec une seule ouverture pour la digestion. Les plathelminthes (vers plats), les Ctenophora (gelées en peigne) et les cnidaires (corail, méduses et anémones de mer) utilisent ce type de digestion. Les cavités gastro-vasculaires, comme le montre la figure (a) ci-dessous, sont généralement un tube ou une cavité aveugle avec une seule ouverture, la « bouche », qui sert également d'« anus ». La matière ingérée pénètre dans la bouche et traverse une cavité tubulaire creuse. Les cellules à l'intérieur de la cavité sécrètent des enzymes digestives qui décomposent les aliments. Les particules de nourriture sont englouties par les cellules qui tapissent la cavité gastro-vasculaire.

Les tube digestif, montré dans la figure (b) ci-dessous, est un système plus avancé : il se compose d'un tube avec une bouche à une extrémité et un anus à l'autre. Les vers de terre sont un exemple d'animal avec un tube digestif. Une fois que la nourriture est ingérée par la bouche, elle traverse l'œsophage et est stockée dans un organe appelé le jabot, puis elle passe dans le gésier où elle est brassée et digérée. Du gésier, la nourriture traverse l'intestin, les nutriments sont absorbés et les déchets sont éliminés sous forme de matières fécales, appelées déjections, par l'anus.

(a) Une cavité gastrovasculaire a une seule ouverture à travers laquelle la nourriture est ingérée et les déchets sont excrétés, comme le montrent cette hydre et cette méduse méduse. (b) Un tube digestif a deux ouvertures : une bouche pour ingérer de la nourriture et un anus pour éliminer les déchets, comme le montre ce nématode.


Systèmes digestifs des invertébrés

Les animaux ont développé différents types de systèmes digestifs pour faciliter la digestion des différents aliments qu'ils consomment. L'exemple le plus simple est celui d'une cavité gastro-vasculaire et se trouve dans des organismes avec une seule ouverture pour la digestion. Les plathelminthes (vers plats), les Ctenophora (gelées en peigne) et les cnidaires (corail, méduses et anémones de mer) utilisent ce type de digestion. Cavités gastro-vasculaires, comme le montre la figureune, sont généralement un tube ou une cavité borgne avec une seule ouverture, la "bouche", qui sert également d'"anus". La matière ingérée pénètre dans la bouche et traverse une cavité tubulaire creuse. Les cellules à l'intérieur de la cavité sécrètent des enzymes digestives qui décomposent les aliments. Les particules de nourriture sont englouties par les cellules qui tapissent la cavité gastro-vasculaire.

Le tube digestif , illustré à la figureb, est un système plus avancé : il se compose d'un tube avec une bouche à une extrémité et un anus à l'autre. Les vers de terre sont un exemple d'animal avec un tube digestif. Une fois que la nourriture est ingérée par la bouche, elle traverse l'œsophage et est stockée dans un organe appelé le jabot, puis elle passe dans le gésier où elle est brassée et digérée. Du gésier, la nourriture traverse l'intestin, les nutriments sont absorbés et les déchets sont éliminés sous forme de matières fécales, appelées déjections, par l'anus.

(a) Une cavité gastrovasculaire a une seule ouverture à travers laquelle la nourriture est ingérée et les déchets sont excrétés, comme le montrent cette hydre et cette méduse méduse. (b) Un tube digestif a deux ouvertures : une bouche pour ingérer de la nourriture et un anus pour éliminer les déchets, comme le montre ce nématode.


Comme le mot monogastrique suggère, ce type de système digestif se compose d'une chambre («mono») de l'estomac («gastrique»). Les humains et de nombreux animaux ont un système digestif monogastrique, comme illustré à la figure 15.6 un B . Le processus de digestion commence par la bouche et la prise de nourriture. Les dents jouent un rôle important dans la mastication (mastication) ou la décomposition physique des aliments en particules plus petites. Les enzymes présentes dans la salive commencent également à décomposer chimiquement les aliments. L'œsophage est un long tube qui relie la bouche à l'estomac. À l'aide du péristaltisme, ou des contractions des muscles lisses en forme de vague, les muscles de l'œsophage poussent la nourriture vers l'estomac. Afin d'accélérer les actions des enzymes dans l'estomac, l'estomac est un environnement extrêmement acide, avec un pH compris entre 1,5 et 2,5. Les sucs gastriques, qui contiennent des enzymes dans l'estomac, agissent sur les particules alimentaires et poursuivent le processus de digestion. Une dégradation supplémentaire des aliments a lieu dans l'intestin grêle où les enzymes produites par le foie, l'intestin grêle et le pancréas poursuivent le processus de digestion. Les nutriments sont absorbés dans la circulation sanguine à travers les cellules épithéliales qui tapissent les parois de l'intestin grêle. Les déchets se déplacent vers le gros intestin où l'eau est absorbée et les déchets plus secs sont compactés en matières fécales, ils sont stockés jusqu'à ce qu'ils soient excrétés par le rectum.

Graphique 15.6.
(a) Les humains et les herbivores, comme le (b) lapin, ont un système digestif monogastrique. Cependant, chez le lapin, l'intestin grêle et le caecum sont agrandis pour laisser plus de temps pour digérer la matière végétale. L'organe agrandi fournit plus de surface pour l'absorption des nutriments. Les lapins digèrent leur nourriture deux fois : la première fois que la nourriture passe dans le système digestif, elle s'accumule dans le caecum, puis elle passe sous forme de fèces molles appelées cécotrophes. Le lapin réingère ces cecotrophes pour les digérer davantage.


34.2 | Nutrition et production d'énergie

À la fin de cette section, vous serez en mesure de :

  • Expliquer pourquoi l'alimentation d'un animal doit être équilibrée et répondre aux besoins de l'organisme
  • Définir les principaux composants de la nourriture
    • Décrire les nutriments essentiels nécessaires à la fonction cellulaire qui ne peuvent pas être synthétisés par le corps animal

    Compte tenu de la diversité de la vie animale sur notre planète, il n'est pas surprenant que le régime alimentaire des animaux varie également considérablement. Le régime alimentaire des animaux est la source des matériaux nécessaires à la construction de l'ADN et d'autres molécules complexes nécessaires à la croissance, à l'entretien et à la reproduction. Ces processus sont collectivement appelés biosynthèse. Le régime alimentaire est également la source de matériaux pour la production d'ATP dans les cellules. L'alimentation doit être équilibrée pour fournir les minéraux et les vitamines nécessaires au fonctionnement cellulaire.

    Besoins alimentaires

    Quelles sont les exigences fondamentales de l'alimentation animale? L'alimentation animale doit être bien équilibrée et fournir les nutriments nécessaires à la fonction corporelle ainsi que les minéraux et les vitamines nécessaires au maintien de la structure et de la régulation nécessaires à une bonne santé et à une bonne capacité de reproduction. Ces exigences pour un humain sont illustrées graphiquement dans Graphique 34.14

    Figure 34.14 Pour les humains, une alimentation équilibrée comprend des fruits, des légumes, des céréales et des protéines. (crédit : USDA)

    La première étape pour s'assurer que vous répondez aux besoins alimentaires de votre corps est de connaître les groupes d'aliments et les nutriments qu'ils fournissent. Pour en savoir plus sur chaque groupe d'aliments et les quantités quotidiennes recommandées, explorez ce site interactif (http://openstaxcollege.org/l/food_groups) par le ministère de l'Agriculture des États-Unis.


    La recherche

    Remarquablement, une gamme d'animaux invertébrés de différents phylums et sous-phylums ont développé indépendamment la capacité de prospérer avec un régime composé de lignocellulose, et d'y parvenir avec différentes stratégies digestives (1-6).

    Les enzymes dans les intestins des invertébrés préparent la nourriture lignocellulosique pour la digestion en ouvrant le matériau composite complexe (étoiles) et en permettant l'accès aux polymères par les enzymes pour la dégradation.

    Nous proposons à terme de combiner des caractéristiques communes et des spécialisations uniques de différentes espèces d'invertébrés digérant le bois et se nourrissant de litière afin de développer des in vitro stratégies digestives pour la déconstruction de la lignocellulose dans un contexte industriel.

    Nous examinons trois invertébrés xylophages marins :

    • Limnoria ssp. (crustacé isopode, ‘gribble’)
    • Chélouratérébrans(crustacé amphipode, ‘gribble’)
    • Lyrodus pédicellatus(mollusque bivalve, « taret »)

    et à une litière terrestre :

    Gribouille ont un système digestif stérile, ce qui signifie que leurs intestins sont exempts de microbes résidentiels. Vers de navire ont une stratégie digestive différente et complètent les enzymes digestives endogènes avec celles des bactéries endosymbiotiques dans leurs branchies. Brûleurs de feu sont connus pour digérer efficacement la cellulose cristalline et, comme les gribbles, le font sans assistance microbienne.


    Herbivores, omnivores et carnivores

    Herbivores sont des animaux dont la principale source de nourriture est d'origine végétale. Les exemples d'herbivores, comme le montre la figure ci-dessous, incluent les vertébrés comme les cerfs, les koalas et certaines espèces d'oiseaux, ainsi que les invertébrés tels que les grillons et les chenilles. Ces animaux ont développé des systèmes digestifs capables de manipuler de grandes quantités de matériel végétal. Les herbivores peuvent être classés en frugivores (mangeurs de fruits), granivores (mangeurs de graines), nectivores (mangeurs de nectar) et folivores (mangeurs de feuilles).

    Les herbivores, comme celui-ci (a) le cerf mulet et (b) la chenille monarque, se nourrissent principalement de matériel végétal. (crédit a : modification de l'œuvre par Bill Ebbesen crédit b : modification de l'œuvre par Doug Bowman)

    Carnivores sont des animaux qui mangent d'autres animaux. Le mot carnivore est dérivé du latin et signifie littéralement « mangeur de viande ». Les chats sauvages tels que les lions, illustrés à la figure (a) ci-dessous et les tigres sont des exemples de carnivores vertébrés, tout comme les serpents et les requins, tandis que les carnivores invertébrés comprennent les étoiles de mer, les araignées et les coccinelles, illustrés à la figure (b) ci-dessous. Les carnivores obligatoires sont ceux qui dépendent entièrement de la chair animale pour obtenir leurs nutriments. Des exemples de carnivores obligatoires sont des membres de la famille des chats, comme les lions et les guépards. Les carnivores facultatifs sont ceux qui mangent également de la nourriture non animale en plus de la nourriture animale. Notez qu'il n'y a pas de ligne claire qui différencie les carnivores facultatifs des omnivores, les chiens seraient considérés comme des carnivores facultatifs.

    Les carnivores comme le (a) lion mangent principalement de la viande. La coccinelle (b) est également un carnivore qui consomme de petits insectes appelés pucerons. (crédit a : modification du travail par Kevin Pluck crédit b : modification du travail par Jon Sullivan)

    Omnivores sont des animaux qui mangent à la fois des aliments d'origine végétale et animale. En latin, omnivore signifie manger de tout. Les humains, les ours (illustrés dans la figure (a) ci-dessous) et les poulets sont des exemples d'omnivores vertébrés. Les omnivores invertébrés comprennent les cafards et les écrevisses (illustrés dans la figure (b) ci-dessous).

    Les omnivores comme (a) l'ours et (b) les écrevisses mangent à la fois des aliments à base de plantes et d'animaux. (crédit a : modification du travail par Dave Menke crédit b : modification du travail par Jon Sullivan)


    Le système endocrinien intestinal

    Une question intéressante soulevée par certaines études récentes est le contrôle des fonctions digestives par différents neuropeptides. La récente vague d'articles traitant du séquençage des génomes animaux nous a fourni des catalogues détaillés de neuropeptides putatifs dans de nombreux clades, dont certains pourraient être impliqués dans le contrôle des fonctions intestinales. C'est le cas de certains échinodermes (García-Arrarás et al. 2019, ce numéro) qui expriment des neuropeptides dans les cellules entéroendocrines. La question de savoir si ces cellules entrent en contact/répondent au système nerveux fait l'objet d'une enquête en cours. Dans d'autres systèmes de cordés, tels que le lancelet Branchiostoma floridae, les neuropeptides semblent également être exprimés dans le tube digestif (Nakayama et al. 2019, ce numéro). De plus dans le modèle urochordé Ciona intestinalis (décrit par Satake et al. 2019) de nombreux peptides/récepteurs ont été détectés dans le tube digestif (y compris certains peptides spécifiques du clade). Annunziata et al. (2019, ce numéro) signalent la présence de cellules productrices de type insuline situées dans un domaine particulier de l'intestin dans ce qu'elles supposent être des cellules endocrines.

    D'autres auteurs qui mentionnent la présence de neuropeptides spécifiques dans l'intestin, sans entrer dans les détails, sont Štrus et al. 2019 Holtof et al. 2019 et Caccia et al. 2019 tous trois traitant des arthropodes et, pour l'ancienne lignée de placozoaires, qui partage des neuropeptides avec d'autres clades bilatériens, Smith et Mayorova (2019). Les porifères ne semblent pas avoir de peptides sécrétoires dans leur génome et les cténophores utilisent un ensemble complètement différent de peptides sans rapport avec ceux de tout autre embranchement de métazoaires (Moroz et al. 2014). Si la capacité à générer des peptides semble être une invention prémétazoaire, l'utilisation pour la régulation des rôles digestifs semble être associée à l'émergence des Planulozoaires (Bilateria + Cnidaria selon la position phylogénétique acceptée pour les Placozoaires).


    177 Systèmes digestifs

    À la fin de cette section, vous serez en mesure d'effectuer les opérations suivantes :

    • Expliquer les processus de digestion et d'absorption
    • Comparer et contraster différents types de systèmes digestifs
    • Expliquer les fonctions spécialisées des organes impliqués dans la transformation des aliments dans le corps
    • Décrire les façons dont les organes travaillent ensemble pour digérer les aliments et absorber les nutriments

    Les animaux se nourrissent de la consommation d'autres organismes. Selon leur régime alimentaire, les animaux peuvent être classés dans les catégories suivantes : les mangeurs de plantes (herbivores), les mangeurs de viande (carnivores) et ceux qui mangent à la fois des plantes et des animaux (omnivores). Les nutriments et macromolécules présents dans les aliments ne sont pas immédiatement accessibles aux cellules. Il existe un certain nombre de processus qui modifient les aliments dans le corps animal afin de rendre les nutriments et les molécules organiques accessibles pour la fonction cellulaire. Au fur et à mesure que les animaux ont évolué dans la complexité de la forme et de la fonction, leur système digestif a également évolué pour répondre à leurs divers besoins alimentaires.

    Herbivores, omnivores et carnivores

    Les herbivores sont des animaux dont la principale source de nourriture est d'origine végétale. Des exemples d'herbivores, comme le montre la (Figure) comprennent les vertébrés comme les cerfs, les koalas et certaines espèces d'oiseaux, ainsi que les invertébrés tels que les grillons et les chenilles. Ces animaux ont développé un système digestif capable de manipuler de grandes quantités de matériel végétal. Les herbivores peuvent être classés en frugivores (mangeurs de fruits), granivores (mangeurs de graines), nectivores (mangeurs de nectar) et folivores (mangeurs de feuilles).


    Les carnivores sont des animaux qui mangent d'autres animaux. Le mot carnivore est dérivé du latin et signifie littéralement « mangeur de viande ». Les chats sauvages tels que les lions, illustrés dans (Figure)une et les tigres sont des exemples de carnivores vertébrés, tout comme les serpents et les requins, tandis que les carnivores invertébrés comprennent les étoiles de mer, les araignées et les coccinelles, illustrés dans (Figure)b. Les carnivores obligatoires sont ceux qui dépendent entièrement de la chair animale pour obtenir leurs nutriments. Des exemples de carnivores obligatoires sont des membres de la famille des chats, comme les lions et les guépards. Les carnivores facultatifs sont ceux qui mangent également de la nourriture non animale en plus de la nourriture animale. Notez qu'il n'y a pas de ligne claire qui différencie les carnivores facultatifs des omnivores, les chiens seraient considérés comme des carnivores facultatifs.


    Les omnivores sont des animaux qui mangent à la fois des aliments d'origine végétale et animale. En latin, omnivore signifie manger de tout. Humains, ours (illustrés dans (Figure)une), et les poulets sont des exemples d'omnivores vertébrés. Les omnivores invertébrés comprennent les cafards et les écrevissesb).


    Systèmes digestifs des invertébrés

    Les animaux ont développé différents types de systèmes digestifs pour faciliter la digestion des différents aliments qu'ils consomment. L'exemple le plus simple est celui d'une cavité gastro-vasculaire et se trouve dans des organismes avec une seule ouverture pour la digestion. Les plathelminthes (vers plats), les Ctenophora (gelées en peigne) et les cnidaires (corail, méduses et anémones de mer) utilisent ce type de digestion. Cavités gastro-vasculaires, comme le montre la (Figure)une, sont généralement un tube ou une cavité borgne avec une seule ouverture, la "bouche", qui sert également d'"anus". La matière ingérée pénètre dans la bouche et traverse une cavité tubulaire creuse. Les cellules à l'intérieur de la cavité sécrètent des enzymes digestives qui décomposent les aliments. Les particules de nourriture sont englouties par les cellules qui tapissent la cavité gastro-vasculaire.

    Le tube digestif , montré dans (Figure)b, est un système plus avancé : il se compose d'un tube avec une bouche à une extrémité et un anus à l'autre. Les vers de terre sont un exemple d'animal avec un tube digestif. Une fois que la nourriture est ingérée par la bouche, elle traverse l'œsophage et est stockée dans un organe appelé le jabot, puis elle passe dans le gésier où elle est brassée et digérée. Du gésier, la nourriture traverse l'intestin, les nutriments sont absorbés et les déchets sont éliminés sous forme de matières fécales, appelées déjections, par l'anus.


    Systèmes digestifs des vertébrés

    Les vertébrés ont développé des systèmes digestifs plus complexes pour s'adapter à leurs besoins alimentaires. Certains animaux ont un seul estomac, tandis que d'autres ont des estomacs à plusieurs chambres. Les oiseaux ont développé un système digestif adapté à la consommation d'aliments non mastiqués.

    Monogastrique : Estomac à chambre unique

    Comme le suggère le mot monogastrique, ce type de système digestif se compose d'une chambre (« mono ») gastrique (« gastrique »). Les humains et de nombreux animaux ont un système digestif monogastrique comme illustré dans (Figure)un B. Le processus de digestion commence par la bouche et la prise de nourriture. Les dents jouent un rôle important dans la mastication (mastication) ou la décomposition physique des aliments en particules plus petites. Les enzymes présentes dans la salive commencent également à décomposer chimiquement les aliments. L'œsophage est un long tube qui relie la bouche à l'estomac. À l'aide du péristaltisme, ou contractions des muscles lisses en forme de vague, les muscles de l'œsophage poussent la nourriture vers l'estomac. Afin d'accélérer les actions des enzymes dans l'estomac, l'estomac est un environnement extrêmement acide, avec un pH compris entre 1,5 et 2,5. Les sucs gastriques, qui contiennent des enzymes dans l'estomac, agissent sur les particules alimentaires et poursuivent le processus de digestion. Une dégradation supplémentaire des aliments a lieu dans l'intestin grêle où les enzymes produites par le foie, l'intestin grêle et le pancréas poursuivent le processus de digestion. Les nutriments sont absorbés dans la circulation sanguine à travers les cellules épithéliales qui tapissent les parois de l'intestin grêle. Les déchets se déplacent vers le gros intestin où l'eau est absorbée et les déchets plus secs sont compactés en matières fécales, ils sont stockés jusqu'à ce qu'ils soient excrétés par le rectum.


    Aviaire

    Les oiseaux sont confrontés à des défis particuliers lorsqu'il s'agit d'obtenir la nutrition de la nourriture. Ils n'ont pas de dents et leur système digestif, illustré sur la (Figure), doit donc être capable de traiter les aliments non mastiqués. Les oiseaux ont développé une variété de types de bec qui reflètent la grande variété de leur régime alimentaire, allant des graines et des insectes aux fruits et aux noix. Parce que la plupart des oiseaux volent, leurs taux métaboliques sont élevés afin de traiter efficacement les aliments et de maintenir leur poids corporel bas. L'estomac des oiseaux a deux chambres : le proventricule, où les sucs gastriques sont produits pour digérer la nourriture avant qu'elle n'entre dans l'estomac, et le gésier, où la nourriture est stockée, trempée et broyée mécaniquement. La matière non digérée forme des boulettes alimentaires qui sont parfois régurgitées. La majeure partie de la digestion et de l'absorption chimiques se produit dans l'intestin et les déchets sont excrétés par le cloaque.


    Adaptations aviaires Les oiseaux ont un système digestif très efficace et simplifié. Des preuves fossiles récentes ont montré que la divergence évolutive des oiseaux par rapport aux autres animaux terrestres était caractérisée par la rationalisation et la simplification du système digestif. Contrairement à de nombreux autres animaux, les oiseaux n'ont pas de dents pour mâcher leur nourriture. A la place des lèvres, ils ont un bec pointu et pointu. Le bec corné, le manque de mâchoires et la langue plus petite des oiseaux remontent à leurs ancêtres dinosaures. L'émergence de ces changements semble coïncider avec l'inclusion des graines dans le régime alimentaire des oiseaux. Les oiseaux granivores ont un bec façonné pour saisir les graines et l'estomac à deux compartiments permet la délégation des tâches. Comme les oiseaux doivent rester légers pour voler, leurs taux métaboliques sont très élevés, ce qui signifie qu'ils digèrent très rapidement leur nourriture et ont besoin de manger souvent. Comparez cela avec les ruminants, où la digestion de la matière végétale prend très longtemps.

    Ruminants

    Les ruminants sont principalement des herbivores comme les vaches, les moutons et les chèvres, dont l'ensemble de l'alimentation consiste à manger de grandes quantités de fourrage ou de fibres. Ils ont développé un système digestif qui les aide à digérer de grandes quantités de cellulose. Une caractéristique intéressante de la bouche des ruminants est qu'ils n'ont pas d'incisives supérieures. Ils utilisent leurs dents inférieures, leur langue et leurs lèvres pour déchirer et mâcher leur nourriture. De la bouche, les aliments se dirigent vers l'œsophage et vers l'estomac.

    Pour aider à digérer la grande quantité de matériel végétal, l'estomac des ruminants est un organe à plusieurs chambres, comme illustré dans (Figure). Les quatre compartiments de l'estomac sont appelés le rumen, le réticulum, l'omasum et la caillette. Ces chambres contiennent de nombreux microbes qui décomposent la cellulose et fermentent les aliments ingérés. La caillette est le « vrai » estomac et est l'équivalent de la chambre de l'estomac monogastrique où sont sécrétés les sucs gastriques. La chambre gastrique à quatre compartiments offre un plus grand espace et le support microbien nécessaire pour digérer le matériel végétal des ruminants. Le processus de fermentation produit de grandes quantités de gaz dans la chambre stomacale, qui doivent être éliminés. Comme chez les autres animaux, l'intestin grêle joue un rôle important dans l'absorption des nutriments et le gros intestin aide à l'élimination des déchets.


    Pseudo-ruminants

    Certains animaux, comme les chameaux et les alpagas, sont des pseudo-ruminants. Ils mangent beaucoup de matières végétales et de fourrage. La digestion de la matière végétale n'est pas facile car les parois cellulaires végétales contiennent la molécule de sucre polymère, la cellulose. Les enzymes digestives de ces animaux ne peuvent pas décomposer la cellulose, mais les micro-organismes présents dans le système digestif le peuvent. Par conséquent, le système digestif doit être capable de gérer de grandes quantités de fourrage grossier et de décomposer la cellulose. Les pseudo-ruminants ont un estomac à trois chambres dans le système digestif. Cependant, leur caecum - un organe en poche au début du gros intestin contenant de nombreux micro-organismes nécessaires à la digestion des matières végétales - est grand et est le site où le fourrage est fermenté et digéré. Ces animaux n'ont pas de rumen mais ont un omasum, une caillette et un réticulum.

    Parties du système digestif

    Le système digestif des vertébrés est conçu pour faciliter la transformation de la matière alimentaire en composants nutritifs qui soutiennent les organismes.

    Cavité buccale

    La cavité buccale, ou bouche, est le point d'entrée des aliments dans le système digestif, illustré dans (Figure). La nourriture consommée est brisée en plus petites particules par la mastication, l'action de mastication des dents. Tous les mammifères ont des dents et peuvent mâcher leur nourriture.

    Le vaste processus chimique de digestion commence dans la bouche. Au fur et à mesure que la nourriture est mâchée, la salive, produite par les glandes salivaires, se mélange à la nourriture. La salive est une substance aqueuse produite dans la bouche de nombreux animaux. Il existe trois glandes principales qui sécrètent la salive : la parotide, la sous-maxillaire et la sublinguale. La salive contient du mucus qui humidifie les aliments et atténue le pH des aliments. La salive contient également des immunoglobulines et des lysozymes, qui ont une action antibactérienne pour réduire la carie dentaire en inhibant la croissance de certaines bactéries. La salive contient également une enzyme appelée amylase salivaire qui amorce le processus de conversion des amidons contenus dans les aliments en un disaccharide appelé maltose. Une autre enzyme appelée lipase est produite par les cellules de la langue. Les lipases sont une classe d'enzymes capables de décomposer les triglycérides. La lipase linguale commence la dégradation des composants gras dans les aliments. L'action de mastication et de mouillage fournie par les dents et la salive prépare la nourriture en une masse appelée bolus à avaler. La langue aide à avaler en déplaçant le bol alimentaire de la bouche vers le pharynx. Le pharynx s'ouvre sur deux voies de passage : la trachée, qui mène aux poumons, et l'œsophage, qui mène à l'estomac. La trachée a une ouverture appelée la glotte, qui est recouverte d'un rabat cartilagineux appelé l'épiglotte. Lors de la déglutition, l'épiglotte ferme la glotte et la nourriture passe dans l'œsophage et non dans la trachée. Cette disposition permet de garder les aliments hors de la trachée.


    Œsophage

    L'œsophage est un organe tubulaire qui relie la bouche à l'estomac. Les aliments mâchés et ramollis traversent l'œsophage après avoir été avalés. Les muscles lisses de l'œsophage subissent une série de mouvements ondulatoires appelés péristaltisme qui poussent les aliments vers l'estomac, comme illustré dans (Figure). L'onde péristaltique est unidirectionnelle : elle déplace les aliments de la bouche à l'estomac et le mouvement inverse n'est pas possible. Le mouvement péristaltique de l'œsophage est un réflexe involontaire qui se produit en réponse à l'acte de déglutition.


    Un muscle en forme d'anneau appelé sphincter forme des valves dans le système digestif. Le sphincter gastro-œsophagien est situé à l'extrémité gastrique de l'œsophage. En réponse à la déglutition et à la pression exercée par le bol alimentaire, ce sphincter s'ouvre et le bol alimentaire pénètre dans l'estomac. Lorsqu'il n'y a pas d'action de déglutition, ce sphincter est fermé et empêche le contenu de l'estomac de remonter dans l'œsophage. Beaucoup d'animaux ont un vrai sphincter cependant, chez l'homme, il n'y a pas de vrai sphincter, mais l'œsophage reste fermé lorsqu'il n'y a pas d'action de déglutition. Le reflux acide ou « brûlures d'estomac » se produit lorsque les sucs digestifs acides s'échappent dans l'œsophage.

    Estomac

    Une grande partie de la digestion se produit dans l'estomac, comme le montre la (Figure). L'estomac est un organe en forme de sac qui sécrète les sucs digestifs gastriques. Le pH dans l'estomac est compris entre 1,5 et 2,5. Cet environnement très acide est nécessaire à la décomposition chimique des aliments et à l'extraction des nutriments. Lorsqu'il est vide, l'estomac est un organe plutôt petit, mais il peut s'étendre jusqu'à 20 fois sa taille au repos lorsqu'il est rempli de nourriture. Cette caractéristique est particulièrement utile pour les animaux qui ont besoin de manger lorsque la nourriture est disponible.


    Laquelle des affirmations suivantes concernant le système digestif est fausse ?

    1. Le chyme est un mélange d'aliments et de sucs digestifs qui est produit dans l'estomac.
    2. Les aliments pénètrent dans le gros intestin avant l'intestin grêle.
    3. Dans l'intestin grêle, le chyme se mélange à la bile, qui émulsionne les graisses.
    4. L'estomac est séparé de l'intestin grêle par le sphincter pylorique.

    L'estomac est également le principal site de digestion des protéines chez les animaux autres que les ruminants. La digestion des protéines est médiée par une enzyme appelée pepsine dans la chambre de l'estomac. La pepsine est sécrétée par les cellules principales de l'estomac sous une forme inactive appelée pepsinogène. La pepsine brise les liaisons peptidiques et clive les protéines en polypeptides plus petits, elle aide également à activer plus de pepsinogène, initiant un mécanisme de rétroaction positive qui génère plus de pepsine. Un autre type de cellules, les cellules pariétales, sécrètent des ions hydrogène et chlorure, qui se combinent dans la lumière pour former de l'acide chlorhydrique, le principal composant acide des sucs gastriques. L'acide chlorhydrique aide à convertir le pepsinogène inactif en pepsine. L'environnement très acide tue également de nombreux micro-organismes dans les aliments et, combiné à l'action de l'enzyme pepsine, entraîne l'hydrolyse des protéines dans les aliments. La digestion chimique est facilitée par l'action de barattage de l'estomac. La contraction et la relaxation des muscles lisses mélangent le contenu de l'estomac toutes les 20 minutes environ. Le mélange d'aliments partiellement digérés et de suc gastrique est appelé chyme. Le chyme passe de l'estomac à l'intestin grêle. Une autre digestion des protéines a lieu dans l'intestin grêle. La vidange gastrique se produit dans les deux à six heures suivant un repas. Seule une petite quantité de chyme est libérée dans l'intestin grêle à la fois. Le mouvement du chyme de l'estomac vers l'intestin grêle est régulé par le sphincter pylorique.

    Lors de la digestion des protéines et de certaines graisses, la muqueuse de l'estomac doit être protégée de la digestion par la pepsine. Il y a deux points à considérer lors de la description de la façon dont la muqueuse de l'estomac est protégée. Tout d'abord, comme mentionné précédemment, l'enzyme pepsine est synthétisée sous forme inactive. Cela protège les cellules principales, car le pepsinogène n'a pas la même fonctionnalité enzymatique que la pepsine. Second, the stomach has a thick mucus lining that protects the underlying tissue from the action of the digestive juices. When this mucus lining is ruptured, ulcers can form in the stomach. Ulcers are open wounds in or on an organ caused by bacteria (Helicobacter pylori) when the mucus lining is ruptured and fails to reform.

    Intestin grêle

    Chyme moves from the stomach to the small intestine. The small intestine is the organ where the digestion of protein, fats, and carbohydrates is completed. The small intestine is a long tube-like organ with a highly folded surface containing finger-like projections called the villi . The apical surface of each villus has many microscopic projections called microvilli. These structures, illustrated in (Figure), are lined with epithelial cells on the luminal side and allow for the nutrients to be absorbed from the digested food and absorbed into the bloodstream on the other side. The villi and microvilli, with their many folds, increase the surface area of the intestine and increase absorption efficiency of the nutrients. Absorbed nutrients in the blood are carried into the hepatic portal vein, which leads to the liver. There, the liver regulates the distribution of nutrients to the rest of the body and removes toxic substances, including drugs, alcohol, and some pathogens.


    Which of the following statements about the small intestine is false?

    1. Absorptive cells that line the small intestine have microvilli, small projections that increase surface area and aid in the absorption of food.
    2. The inside of the small intestine has many folds, called villi.
    3. Microvilli are lined with blood vessels as well as lymphatic vessels.
    4. The inside of the small intestine is called the lumen.

    The human small intestine is over 6m long and is divided into three parts: the duodenum, the jejunum, and the ileum. The “C-shaped,” fixed part of the small intestine is called the duodenum and is shown in (Figure). The duodenum is separated from the stomach by the pyloric sphincter which opens to allow chyme to move from the stomach to the duodenum. In the duodenum, chyme is mixed with pancreatic juices in an alkaline solution rich in bicarbonate that neutralizes the acidity of chyme and acts as a buffer. Pancreatic juices also contain several digestive enzymes. Digestive juices from the pancreas, liver, and gallbladder, as well as from gland cells of the intestinal wall itself, enter the duodenum. Bile is produced in the liver and stored and concentrated in the gallbladder. Bile contains bile salts which emulsify lipids while the pancreas produces enzymes that catabolize starches, disaccharides, proteins, and fats. These digestive juices breakdown the food particles in the chyme into glucose, triglycerides, and amino acids. Some chemical digestion of food takes place in the duodenum. Absorption of fatty acids also takes place in the duodenum.

    The second part of the small intestine is called the jejunum , shown in (Figure). Here, hydrolysis of nutrients is continued while most of the carbohydrates and amino acids are absorbed through the intestinal lining. The bulk of chemical digestion and nutrient absorption occurs in the jejunum.

    The ileum , also illustrated in (Figure) is the last part of the small intestine and here the bile salts and vitamins are absorbed into the bloodstream. The undigested food is sent to the colon from the ileum via peristaltic movements of the muscle. The ileum ends and the large intestine begins at the ileocecal valve. The vermiform, “worm-like,” appendix is located at the ileocecal valve. The appendix of humans secretes no enzymes and has an insignificant role in immunity.

    Gros intestin

    The large intestine , illustrated in (Figure), reabsorbs the water from the undigested food material and processes the waste material. The human large intestine is much smaller in length compared to the small intestine but larger in diameter. It has three parts: the cecum, the colon, and the rectum. The cecum joins the ileum to the colon and is the receiving pouch for the waste matter. The colon is home to many bacteria or “intestinal flora” that aid in the digestive processes. The colon can be divided into four regions, the ascending colon, the transverse colon, the descending colon, and the sigmoid colon. The main functions of the colon are to extract the water and mineral salts from undigested food, and to store waste material. Carnivorous mammals have a shorter large intestine compared to herbivorous mammals due to their diet.


    Rectum and Anus

    The rectum is the terminal end of the large intestine, as shown in (Figure). The primary role of the rectum is to store the feces until defecation. The feces are propelled using peristaltic movements during elimination. The anus is an opening at the far-end of the digestive tract and is the exit point for the waste material. Two sphincters between the rectum and anus control elimination: the inner sphincter is involuntary and the outer sphincter is voluntary.

    Accessory Organs

    The organs discussed above are the organs of the digestive tract through which food passes. Accessory organs are organs that add secretions (enzymes) that catabolize food into nutrients. Accessory organs include salivary glands, the liver, the pancreas, and the gallbladder. The liver, pancreas, and gallbladder are regulated by hormones in response to the food consumed.

    The liver is the largest internal organ in humans and it plays a very important role in digestion of fats and detoxifying blood. The liver produces bile, a digestive juice that is required for the breakdown of fatty components of the food in the duodenum. The liver also processes the vitamins and fats and synthesizes many plasma proteins.

    The pancreas is another important gland that secretes digestive juices. The chyme produced from the stomach is highly acidic in nature the pancreatic juices contain high levels of bicarbonate, an alkali that neutralizes the acidic chyme. Additionally, the pancreatic juices contain a large variety of enzymes that are required for the digestion of protein and carbohydrates.

    The gallbladder is a small organ that aids the liver by storing bile and concentrating bile salts. When chyme containing fatty acids enters the duodenum, the bile is secreted from the gallbladder into the duodenum.

    Résumé de la section

    Different animals have evolved different types of digestive systems specialized to meet their dietary needs. Humans and many other animals have monogastric digestive systems with a single-chambered stomach. Birds have evolved a digestive system that includes a gizzard where the food is crushed into smaller pieces. This compensates for their inability to masticate. Ruminants that consume large amounts of plant material have a multi-chambered stomach that digests roughage. Pseudo-ruminants have similar digestive processes as ruminants but do not have the four-compartment stomach. Processing food involves ingestion (eating), digestion (mechanical and enzymatic breakdown of large molecules), absorption (cellular uptake of nutrients), and elimination (removal of undigested waste as feces).

    Many organs work together to digest food and absorb nutrients. The mouth is the point of ingestion and the location where both mechanical and chemical breakdown of food begins. Saliva contains an enzyme called amylase that breaks down carbohydrates. The food bolus travels through the esophagus by peristaltic movements to the stomach. The stomach has an extremely acidic environment. An enzyme called pepsin digests protein in the stomach. Further digestion and absorption take place in the small intestine. The large intestine reabsorbs water from the undigested food and stores waste until elimination.

    Questions de connexion visuelle

    (Figure) Which of the following statements about the digestive system is false?

    1. Chyme is a mixture of food and digestive juices that is produced in the stomach.
    2. Food enters the large intestine before the small intestine.
    3. In the small intestine, chyme mixes with bile, which emulsifies fats.
    4. The stomach is separated from the small intestine by the pyloric sphincter.

    (Figure) Which of the following statements about the small intestine is false?

    1. Absorptive cells that line the small intestine have microvilli, small projections that increase surface area and aid in the absorption of food.
    2. The inside of the small intestine has many folds, called villi.
    3. Microvilli are lined with blood vessels as well as lymphatic vessels.
    4. The inside of the small intestine is called the lumen.

    Questions de révision

    Lequel des éléments suivants est un pseudo-ruminant ?

    Laquelle des affirmations suivantes est fausse ?

    1. Le fourrage prend beaucoup de temps à digérer.
    2. Les oiseaux mangent de grandes quantités à la fois pour pouvoir voler sur de longues distances.
    3. Les vaches n'ont pas de dents supérieures.
    4. Chez les pseudo-ruminants, le fourrage grossier est digéré dans le caecum.

    La nature acide du chyme est neutralisée par ________.

    Les sucs digestifs du foie sont livrés au ________.

    A scientist dissects a new species of animal. If the animal’s digestive system has a single stomach with an extended small intestine, to which animal could the dissected specimen be closely related?

    Questions de pensée critique

    Comment le système digestif polygastrique aide-t-il à digérer le fourrage grossier ?

    Les animaux avec un système digestif polygastrique ont un estomac à plusieurs chambres. Les quatre compartiments de l'estomac sont appelés le rumen, le réticulum, l'omasum et la caillette. These chambers contain many microbes that breakdown the cellulose and ferment the ingested food. La caillette est le « vrai » estomac et est l'équivalent d'une chambre gastrique monogastrique où sont sécrétés les sucs gastriques. La chambre gastrique à quatre compartiments offre un plus grand espace et le soutien microbien nécessaire aux ruminants pour digérer le matériel végétal.

    Comment les oiseaux digèrent-ils leur nourriture en l'absence de dents ?

    Les oiseaux ont une chambre stomacale appelée gésier. Ici, la nourriture est stockée, trempée et broyée en particules plus fines, souvent à l'aide de cailloux. Une fois ce processus terminé, les sucs digestifs prennent le relais dans le proventricule et continuent le processus digestif.

    Quel est le rôle des organes accessoires dans la digestion ?

    Les organes accessoires jouent un rôle important dans la production et l'acheminement des sucs digestifs vers l'intestin pendant la digestion et l'absorption. Plus précisément, les glandes salivaires, le foie, le pancréas et la vésicule biliaire jouent un rôle important. Le dysfonctionnement de l'un de ces organes peut entraîner des états pathologiques.

    Expliquez comment les villosités et les microvillosités aident à l'absorption.

    Les villosités et les microvillosités sont des plis à la surface de l'intestin grêle. Ces plis augmentent la surface de l'intestin et offrent plus de surface pour l'absorption des nutriments.

    Name two components of the digestive system that perform mechanical digestion. Describe how mechanical digestion contributes to acquiring nutrients from food.

    The stomach and the teeth both perform mechanical digestion, which is physically (as opposed to chemically) breaking the food into smaller components. This exposes a larger surface area for chemical digestion and release of nutrients. The teeth are vital to mastication, which breaks large bites of food down into smaller pieces that are easily swallowed. The stomach’s muscle contractions churn the food to expose all particles to the acid and digestive enzymes.

    Glossaire


    Elimination

    L'étape finale de la digestion est l'élimination du contenu alimentaire non digéré et des déchets. La matière alimentaire non digérée pénètre 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 à travers le côlon par les mouvements péristaltiques du muscle et sont stockés dans le rectum. Au fur et à mesure que 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 à l'aide de mouvements péristaltiques du rectum.

    This video gives an overview of the digestive process in humans: