1.5. Comment fonctionnons-nous ?

• À quoi cela sert-il de respirer ?
• À quoi utilisons-nous cette énergie ?
• Quels aliments nous apportent de l'énergie ?
• Le rôle du foie
• Réflexion autour de la nutrition n°1

À quoi cela sert-il de respirer ?

Respirer pour un être vivant consiste à échanger de l'oxygène et du gaz carbonique avec son environnement. Mais dans quel but ? (Peter MacPherson 1994)
L'oxygène est indispensable au déroulement d'une réaction chimique - l'oxydation - qui permet d'obtenir de l'énergie à partir de substances comme les lipides ou les hydrates de carbone comme le glucose ou son équivalent animal, le glycogène. La respiration fournit à nos cellules l'oxygène indispensable pour "brûler" nos aliments et en transférer l'énergie pour créer du mouvement ou fabriquer des substances.
Les réactions chimiques qui se déroulent dans chaque cellule sont très complexes. Résumons-les en représentant un bilan de ce qui entre et ce qui sort d'une cellule à l'issu de ce processus :
Bilan de l'oxydation du glucose (Paul Walder 1989) A l'intérieur de chaque cellule, l'oxydation du glucose dégage de l'énergie qui permet la contraction des fibres musculaires ou l'assemblage de nouvelles substances. Elle produit du gaz carbonique et de l'eau.

Le rendement de nos cellules est loin d'être parfait; Pour monter à pied au 6éme étage, vous brûlez 1,6 gramme de glucose, qui fournisse 28 kJ. Or, seul 11 kJ sont utilisés pour le produire le travail mécanique. La différence, de 17 kJ, passe dans la chaleur "perdue". Le rendement est donc d'environ 40%.

À part la respiration, il existe d'autres voies qui permettent à un muscle d'obtenir l'énergie nécessaire au mouvement. Durant un effort intense de 1 ou 2 minutes, le glucose peut être transformé sans oxygène en acide lactique qui est libéré dans le sang, ce qui va acidifier celui-ci. Pour neutraliser cela, l'organisme doit éliminer rapidement du gaz carbonique, d'où l'essoufflement que l'on peut ressentir après un effort brutal.
Nos muscles peuvent donc faire un effort instantané, "à crédit", mais doivent ensuite en quelque sorte rembourser la dette.

À quoi utilisons-nous cette énergie ?

En absence de tout effort particulier, plus de la moitié des dépenses énergétiques est consacrée à l'activité musculaire. La majeure partie de celle-ci sert à maintenir la température corporelle. La contraction involontaire et inconsciente de petits muscles libère de la chaleur et réchauffe l'organisme; c'est pourquoi nous dépensons plus d'énergie en hiver, surtout dans une maison mal chauffée.
(Peter MacPherson 1994) Le reste des dépenses sert à des fonctions telles que la formation de l'urine et l'activité du système nerveux. On estime ce métabolisme de base à environ 5500 kJ. Celui-ci dépend bien sûr de la taille, du poids et de l'ége de chaque personne

Quels aliments nous apportent de l'énergie ?

à poids égal, les graisses (lipides) apportent deux fois plus de calories que les glucides ou les protéines. Dans notre corps, l'énergie est donc entreposée de façon compacte sous forme de graisse, dans les cellules adipeuses. Il y a des échanges continus entre le sang et le tissu adipeux: chaque molécule de lipide présente est remplacée toutes les trois semaines.
Le foie joue un rôle essentiel en entreposant le glucose en excédent sous forme d'un dérivé, le glycogène. Les glucides et les protéines en surplus sont transformés chimiquement et entreposés sous forme de molécules de lipides. La question est donc d'avoir un bon équilibre entre notre consommation de nourriture et nos dépenses énergétiques. Trois heures de marche à 5km/h avec un sac à dos de 10 kg nécessitent 3000kJ qui s'ajoute au métabolisme de base.
Un menu composé de 200gr de spaghetti sauce bolognaise, d'une salade verte et d'une glace apporte environ 3000 kJ

Le rôle du foie

Une expérience classique a été menée par le chirurgien français Claude Bernard en 1855. En voici le récit :
J'ai nourri un chien adulte, vigoureux et bien portant, qui depuis quelques jours, était nourri exclusivement avec de la viande, et je le sacrifiai par la section du bulbe rachidien, sept heures après un copieux repas. Aussitét l'abdomen fut ouvert; le foie enlevé en évitant de blesser son tissu, et cet organe encore tout chaud et avant que le sang eût le temps de se coaguler dans ses vaisseaux, fut soumis à un lavage à l'eau froide par la veine porte /.../
Pour cela, je pris un tube long d'un mètre, préalablement rempli d'eau, dont une des extrémités fut solidement fixée sur le tronc de la veine porte à son entrée dans le foie et l'autre fut ajusté au robinet de la fontaine du Collége de France. /.../ En ouvrant le robinet, l'eau traversa le foie avec une grande rapidité et avec force. Sous l'influence de ce lavage énergique, le foie se gonflait, la couleur du tissu pâlissait, et le sang chassé avec l'eau s'échappait en jet fort par les veines hépatiques.
J'avais constaté au début de l'expérience que l'eau colorée en rouge qui jaillissait par les veines hépatiques était sucrée /.../. Je laissai ce foie soumis au lavage continu pendant 40 minutes sans interruption

L'expérience du foie lavé ? (Rémi Cadet 2008)

Alors le foie fut enlevé et soustrait à l'action du courant d'eau; et je m'assurai que sa décoction (= le liquide qui s'en échappait) ne donnait aucun signe de réduction du liquide cupro-potassique (c'est un test qui permet de détecté les sucres comme le glucose) /.../, ni aucune trace de fermentation avec la levure de bière (autre signe d'absence de glucose !)
/.../J'abandonnai alors dans un vase ce foie à température ambiante, et en revenant vingt-quatre heures après, je constatai que cet organe bien lavé de son sang, que j'avais laissé la veille complètement privé de sucre, s'en trouvait alors pourvu très abondamment.

Claude Bernard conclut :
Cette expérience si simple, dans laquelle on voit renaître sous ses yeux la matière sucrée en abondance dans un foie qui a été complètement débarrassé ainsi que de son sang, au moyen d'un lavage, nous prouve clairement qu'il existe dans un foie frais deux substances :
1° Le sucre très soluble dans l'eau et qui est emporté avec le sang par le lavage.
2° Une autre matière assez peu soluble dans l'eau pour qu'elle soit restée fixée au tissu hépatique après que celui-ci avait été lavé durant quarante minutes.
Claude Bernard prouve donc que le foie est capable de libérer du sucre - du glucose - et de deviner une autre substance qu'il ne pouvait pas encore identifier à l'époque : le glycogène .Il identifia du même coup la fonction glycogénique du foie.

• Milieu extérieur - milieu intérieur
• Les lieux des échanges
• Animation sur les échanges avec les systèmes circulatoire et lymphatique

Milieu extérieur - milieu intérieur

Nous savons que l'existence de la vie sur Terre est fortement lié à la présence de l'eau. De fait, l'eau est notre milieu intérieur

Répartition de l'eau pour une personne de 70 kg environ, soit 50 litres d'eau.

• 35 litres dans les cellules : liquide intracellulaire
• 15 litres hors cellule: extracellulaire
• ..... dont 3 litres de plasma sanguin
• ...........12 litres de liquide interstitiel

Le liquide intersticiel représente toute l'eau qui baigne les cellules, dont la lymphe. Les cellules baignent dans un milieu liquide dont la composition doit être optimale et stable, quels que soient les changements qui surviennent à l'extérieur du corps: froid, sécheresse, stress.... Le liquide doit être à une bonne température, doit contenir des substances dissoutes (glucose, sels minéraux, acides aminés), pas trop de déchets, de l'oxygène, etc.

Les lieux des échanges

Notre organisme tire ses ressources du monde extérieur. Nous avons vu que l'oxygène dont nos cellules ont besoin est "extrait" de l'extérieur par le système respiratoire, les nutriments sont apportés par le système digestif, et ainsi de suite. C'est le système sanguin qui va assurer le transport équilibré de toutes les substances nécessaires. Le circuit en rouge désigne bien entendu le sang. Schéma fonctionnel simplifié des échanges entre le milieu ambiant et les cellules par l'intermédiaire du sang et des systèmes respiratoire, digestif et excréteur (Paul Walder 1989)

Tous les échanges s'effectuent au niveau des vaisseaux capillaires, les artères et les veines ne représentant que des "autoroutes" permettant au sang de circuler rapidement d'un point à un autre. Les lieux d'échanges sont nombreux :

• Dans l'intestin grêle: les nutriments passent dans le sang
• Dans le foie: les nutriments sont stockés et redistribués
• Dans les poumons: l'oxygène passe dans le sang au niveau des alvéoles pulmonaires et le gaz carbonique est rejeté
• Dans les reins: les déchets azotés de l'activité cellulaire sont rejetés
• Le sang reçoit des hormones de chaque glande endocrine
• Le sang répartit la chaleur et l'évacue vers l'extérieur

Cette distribution n'est possible que si une pression minimale est assurée par le coeur qui propulse le sang. Lorsque le sang se contracte, la pression est la plus haute. Dans la phase de relaxation, la pression diminue dans les artères. Le médecin qui prend la tension vous donne ces deux valeurs (par exemple 90 -130). D'autre part, le corps peut diriger vers divers endroits du corps le flux sanguin selon les besoins immédiats

• Le grand démontage
• Reconstruisons une protéine !
• Alimentation équilibrée et nutriments essentiels

Le grand démontage

La croissance et le développement d'un organisme nécessitent une matière première fournie par l'alimentation, qui doit être adaptée aux besoins de l'organisme, non seulement en quantité, mais aussi en qualité.

Tes aliments ont tous une origine organique, à part l'eau et les sels minéraux. Comme un gigantesque Lego, les êtres vivants sont constitués d'un nombre limité de pièces, construites autour d'atome de carbone, que tu démontes par la digestion et que tu récupères pour les réassembler à "ta manière" pour fabriquer ta propre matière.
Il est donc important que ton alimentation te fournisse les éléments de construction.

Les aliments,leurs origines et leurs compositions

Reconstruisons une protéine !

Le métabolisme de croissance désigne l'ensemble des processus chimiques permettant la construction de la matière vivante qui nous constitue. Une fois les éléments de construction récupérés et acheminés par le sang vers les cellules, celles-ci vont synthétiser de nouvelles substances.

Pour ton organisme, fabriquer de la matière organique, c'est d'abord synthétiser des protéines. Ce sont les substances qui nous distinguent le plus les uns des autres: il en existe des milliers, mais toutes sont construite à partir de seulement une vingtaine de "briques de base", les acides aminés.

Une protéine est une longue chaine d'acides aminés... Une protéine se présente comme une chaîne composé de milliers d'acides aminés assemblés selon un ordre déterminé.

Cette chaine est ensuite repliée dans l'espace pour formé une énorme molécule, comme l'hémoglobineune macromolécule d'hémoglobine L'ensemble de processus de reconstruction s'appelle l'assimilation.

Assimilation des protéines (CL Morel et al. 1992)

Alimentation équilibrée et nutriments essentiels

Si tu es capable de synthétiser ta propre matière, tu n'es pas capable de fabriquer tes propres briques (c'est ce que l'on appelle l'hétérotrophie). C'est le cas, en particulier, des vitamines, qui nous sont indispensables en petite quantité et que nous trouvons dans certains aliments seulement. C'est aussi le cas des oligo-éléments et de certains acides aminés essentiels. Il est donc important que ton alimentation soit complète (c'est-à-dire contenant tous les éléments essentiels) et équilibrée (c'est-à-dire correspond à tes besoins en énergie et en matière).

Il y a différentes manières de couvrir ses besoins, par exemple en protéines. La ration quotidienne d'un adulte doit se situer entre 60g et 100g (environ 1g de protéine par kilo de masse corporelle). Ce besoin peut être couvert de plusieurs façons :

on trouve 70 g de protéines dans :

• ....350 g de viande maigre
• ou 350 g de poisson
• ou 7 oeufs
• ou 2 litres de lait
• ou 1,5 camembert
• ou 300 g de légumes secs

Le mieux est de diversifier et combiner les produits, sans oublier que tes besoins varient avec l'ége, le type d'activité physique ou le sexe...