Exercices: L'appareil digestif

Classer les organes suivants selon le trajet suivi par le bol alimentaire depuis son entrée dans le corps jusqu'à l'expulsion des selles : gros intestin, œsophage, anus, bouche, intestin grêle, estomac.

Expliquer brièvement ce qui arrive à l'aliment dans l'estomac et dans l'intestin grêle.

Expliquer la différence entre digestion mécanique et digestion chimique, et donner un exemple de chacune en indiquant l'organe où elle a lieu.

Associer chaque organe du tube digestif à sa fonction : bouche, œsophage, estomac, intestin grêle et gros intestin, en choisissant parmi broyer et mélanger l'aliment avec la salive, transporter le bol sans le digérer, brasser l'aliment avec des sucs acides, terminer la digestion et absorber les nutriments, et absorber l'eau en formant les selles.

Expliquer ce qu'est la salive, où elle est produite et quelles sont les deux fonctions qu'elle remplit sur l'aliment pendant la mastication.

Expliquer ce que sont les selles, ce qu'elles contiennent, dans quel organe elles se forment et pourquoi il est nécessaire de les expulser.

Indiquer si ces affirmations sont vraies ou fausses et justifier la réponse : a) les dents réalisent une digestion chimique des aliments ; b) l'œsophage conduit le bol alimentaire jusqu'à l'estomac ; c) la plus grande partie des nutriments est absorbée dans le gros intestin.

Expliquer ce que sont les enzymes digestives et pourquoi on dit que chacune agit sur un type précis de nutriment.

Manon a mangé un sandwich au jambon. Décrire le trajet que suivra l'aliment dans son appareil digestif, en nommant dans l'ordre les organes qu'il traversera jusqu'à ce que les restes non utilisables sortent du corps.

Sur l'image de l'appareil digestif, localiser le foie et le pancréas. Ces deux organes ne font pas partie du tube digestif, ce sont des glandes annexes. Expliquer ce que cela signifie et quel est le rôle de chacun dans la digestion.

Une personne souffre d'un ulcère à l'estomac et le médecin lui recommande d'éviter les repas très gras. Sachant que l'estomac réalise surtout la digestion des protéines, expliquer où les graisses seront principalement digérées et pourquoi soulager le travail de l'estomac peut favoriser sa guérison.

Décrire ce qui arrive à un morceau de pain, riche en amidon (un glucide), depuis son entrée dans la bouche jusqu'à l'arrivée de ses nutriments dans le sang, en nommant les organes et les sucs digestifs qui interviennent.

L'estomac contient des acides et des enzymes capables de décomposer les protéines et pourtant il ne se digère pas lui-même. Expliquer ce qui le protège et raisonner sur ce qui peut se produire si cette protection fait défaut.

Un verre de lait apporte des protéines, des lipides et un glucide appelé lactose. Indiquer dans quel organe commence la digestion de chacun de ces nutriments et dans lequel les produits finaux sont absorbés.

On dit souvent qu'« il faut bien mâcher les aliments ». Expliquer, en reliant digestion mécanique et digestion chimique, quels avantages présente le fait de mâcher lentement pour le travail du reste de l'appareil digestif.

Le foie et le pancréas déversent leurs sucs dans le tube digestif bien que l'aliment ne passe pas par eux. Expliquer comment ces sucs parviennent jusqu'à l'intestin et quel nutriment la bile aide principalement à digérer.

Chez un patient atteint de maladie cœliaque non diagnostiquée, la réaction immunitaire au gluten a détruit et aplati les villosités de son intestin grêle, réduisant sa surface interne d'absorption d'environ $250\ \text{m}^2$ à moins de $15\ \text{m}^2$. Bien que cette personne ingère chaque jour une quantité suffisante d'aliments ($2400\ \text{kcal}$), elle perd rapidement du poids et présente une anémie et une fatigue constante.

1. a) Justifier pourquoi la perte de poids et les symptômes de dénutrition se produisent alors que le patient mange correctement, en les reliant à la fonction des villosités intestinales.
2. b) Un proche lui suggère : « Si le problème est que tu absorbes peu, tu n'as qu'à manger trois fois plus par jour pour compenser. » Raisonner scientifiquement pour dire si cette solution fonctionnerait ou quels problèmes elle causerait à son appareil digestif.

On a retiré la vésicule biliaire de Charles par chirurgie. Son ami Marc lui dit : « À partir de maintenant, ton corps ne pourra plus digérer les graisses parce que tu as perdu l'organe qui fabrique la bile. »

1. a) Identifier les deux erreurs scientifiques de l'affirmation de Marc et les corriger, en expliquant précisément quel organe produit réellement la bile et quelle était la fonction exacte de la vésicule biliaire.
2. b) Le médecin a conseillé à Charles d'éviter les repas très gras. Expliquer, aux niveaux physique et chimique, ce qui arrive aux graisses dans le duodénum en l'absence d'une décharge concentrée de bile, et pourquoi les lipases pancréatiques ont du mal à agir si la bile n'arrive qu'en un goutte-à-goutte lent et continu.

Pour les missions spatiales de longue durée, on propose de nourrir les astronautes avec des préparations liquides où les protéines sont déjà décomposées en acides aminés libres, les glucides complexes en glucose et les lipides en acides gras et glycérol. Un astronaute affirme : « Avec ce shake, l'estomac et le pancréas devront travailler deux fois plus pour tout digérer très vite. »

1. a) Réfuter l'affirmation de l'astronaute en expliquant quelles étapes mécaniques et chimiques de la digestion sont entièrement évitées et quelles sécrétions digestives verront leur activité fortement réduite.
2. b) Déduire dans quel segment du tube digestif les nutriments de cette préparation seront majoritairement absorbés et prévoir les conséquences, pour la motricité et la santé du gros intestin, d'une absence prolongée de fibres et de résidus solides dans l'alimentation.

Dans une étude nutritionnelle, on a comparé le transit digestif de deux groupes de volontaires qui ingéraient la même quantité de calories et d'eau, mais avec des régimes différents :

• Groupe A (régime riche en aliments ultra-transformés et en viandes, pauvre en fibres) : temps moyen de transit digestif = $68\ \text{h}$ ; masse fécale moyenne = $75\ \text{g}$ par jour (selles dures et sèches).

• Groupe B (régime riche en légumes, légumineuses et céréales complètes) : temps moyen de transit digestif = $28\ \text{h}$ ; masse fécale moyenne = $180\ \text{g}$ par jour (selles molles et volumineuses).

1. a) À partir des données, expliquer le mécanisme physique par lequel les fibres végétales modifient la consistance des selles et la vitesse du transit dans le gros intestin.
2. b) Un élève affirme : « Comme les fibres végétales ne peuvent pas être digérées et n'apportent ni énergie ni nutriments à nos cellules, ce sont des substances inutiles que nous devrions supprimer de l'alimentation. » Réfuter son affirmation en déduisant à quels problèmes de santé le groupe A est exposé et en expliquant le rôle des fibres pour le microbiote intestinal.

On réalise un test médical sur deux patients (A et B) après qu'ils ont bu, à jeun, un verre de lait contenant $25\ \text{g}$ de lactose. On mesure leur glycémie pendant les deux heures suivantes ainsi que la concentration de dihydrogène ($\text{H}_2$) dans leur haleine :

• Patient A : sa glycémie a augmenté de $35\ \text{mg/dL}$ au bout de $45\ \text{minutes}$ ; le $\text{H}_2$ dans son haleine est resté à des niveaux pratiquement nuls. Il n'a présenté aucun trouble.

• Patient B : sa glycémie a à peine varié ; en revanche, au bout de $90\ \text{minutes}$, le $\text{H}_2$ dans son haleine a brusquement augmenté et il a commencé à souffrir de douleurs abdominales, de ballonnements et de diarrhée.

1. a) Interpréter les résultats : identifier lequel des deux patients présente une intolérance au lactose, justifier pourquoi sa glycémie n'augmente pas et expliquer quels micro-organismes produisent le gaz $\text{H}_2$ dans le gros intestin et par quel processus.
2. b) Prévoir ce qui se passerait pour la glycémie et les symptômes du patient B s'il refaisait le test en buvant du lait « sans lactose » (traité industriellement avec de la lactase), et justifier pourquoi ce lait a un goût nettement plus sucré que le lait ordinaire.

Lors d'une gastro-entérite bactérienne, les toxines irritent les parois du tube digestif et provoquent un péristaltisme (mouvements de contraction qui font avancer le contenu dans le tube) très accéléré. Un enfant atteint présente de fréquentes diarrhées liquides.

1. a) En tenant compte de la fonction habituelle du côlon, justifier pourquoi un transit digestif excessivement rapide empêche l'absorption normale de l'eau et des sels minéraux et provoque des selles aqueuses.
2. b) Un proche de l'enfant propose : « Pour qu'il ne se déshydrate pas et reprenne des forces, le mieux est de lui donner d'un coup un grand verre d'eau avec trois cuillères de sucre et un soda au cola. » Justifier scientifiquement pourquoi ce remède aggravera la diarrhée et la perte d'eau (appliquer le concept d'osmose au niveau de la paroi intestinale : l'eau traverse les membranes de la zone la moins riche en solutés dissous vers la zone la plus riche) et expliquer pourquoi la solution de réhydratation orale doit être administrée en quantités très petites et fréquentes.

Selon une croyance populaire, se baigner dans l'eau froide ou faire un effort intense après un repas provoquerait une « congestion » parce que l'estomac se paralyserait en se refroidissant brusquement. En réalité, il s'agit d'un conflit circulatoire dû à la redistribution du flux sanguin :

1. a) Après un repas copieux, l'appareil digestif connaît une forte augmentation de l'irrigation sanguine (hyperémie postprandiale). Justifier quels sont les deux besoins métaboliques des organes digestifs (estomac et intestin) qui expliquent cette demande de débit sanguin supplémentaire.
2. b) Si une personne se met soudainement à nager intensément juste après avoir mangé, ses muscles squelettiques réclament eux aussi d'urgence un apport massif de sang oxygéné. Prévoir quel conflit circulatoire se déclenche lorsque le cœur ne peut pas alimenter au maximum les deux systèmes en même temps, et raisonner sur les symptômes (étourdissements, crampes musculaires, syncope) qui peuvent apparaître.

Dans un laboratoire de physiologie, on monte un modèle de l'intestin grêle avec une poche faite d'une membrane semi-perméable dont les pores ne laissent passer que des molécules de taille inférieure à $1\ \text{nm}$ (taille semblable à celle des pores qui permettent le passage vers les capillaires sanguins). On introduit dans la poche un mélange d'eau, de sels minéraux, de glucose, d'amidon, d'acides aminés et de protéines. La poche est ensuite plongée dans un récipient d'eau pure.

1. a) Au bout de trois heures, on analyse l'eau du récipient extérieur. Prévoir en justifiant lesquelles de ces substances seront détectées dans l'eau extérieure et lesquelles seront restées retenues à l'intérieur de la poche.
2. b) À partir du résultat, justifier d'un point de vue biologique pourquoi les aliments complexes comme la viande ou le pain doivent subir une digestion chimique par des enzymes (comme les protéases et les amylases) avant d'être absorbés, alors que l'eau, les sels et les vitamines peuvent être absorbés directement sans digestion préalable.