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De l'aliment à l’ATP Comme nous l'avons vu dans la partie précédente, les aliments contiennent une grande quantité de nutriments (notamment sous forme de lipides, de glucides et de protides). Mais ces éléments ne peuvent être utilisés tels quels par nos cellules. Le corps a ainsi mis en place une série de mécanisme visant à transformer ces nutriments en ATP (Adénosine Tri Phosphate) qui est la molécule carburant de notre organisme. Digestion et parcours des nutriments jusqu’à la circulation sanguine Le premier objectif de l'organisme est de digérer les aliments: c'est à dire qu'il va diviser les nutriments en molécules plus petites et les faire passer dans le réseau sanguin. Dans la cavité buccale Les aliments sont en premier lieu ingérés. La nourriture est broyée dans la cavité buccale. Les dents servent d’outils qui vont transformer les aliments en bol alimentaire. Les canines sont ainsi pointues et tranchantes pour couper des aliments comme de la viande tandis que les molaires sont plutôt larges et arrondies pour broyer et mastiquer. Il ne faut pas négliger le rôle de la langue qui déplace les aliments d’un type de dents à un autre type de dents. Les aliments sont également imprégnés de salive, provenant des glandes salivaires. Cette salive contient des enzymes qui permettent une pré-digestion. Ces transformations facilitent considérablement l’assimilation par le reste du système digestif, et notamment l'estomac. Le saviez-vous La production de salive est de 1 Litre et demi par jour. L'essentiel de la salive est produite/absorbée sans que nous y prêtions attention. Dans l’estomac Après avoir traversé les 25/30 centimètres d’œsophage, le bol atterrit dans l’estomac qui est un organe en forme de J. Sa capacité est de 500mL à vide et de 4L plein. Le bol est dégradé par les sucs gastriques qui ont un pH de 2. Au bout de plusieurs heures (entre 3h et 7h), le bol est transformé en une substance liquide appelé le chyme. Cette substance a une consistance proche de la colle liquide. Le pylore permet de réguler l'avancée des nutriments en s'ouvrant ou en se refermant. Il ne faut pas que les intestins soient envahis par une trop grande quantité d'aliments non transformés. Dans les intestins S’ensuit la période d’absorption de l’aliment. Cette absorption se déroule dans l’intestin grêle. Pour optimiser la digestion, l’intestin grêle mesure entre 5 et 7 mètres. Ses parois sont recouvertes de villosités qui sont des structures de replis. Ces villosités sont elle-même recouvertes de micro villosités. Grace à ces dispositifs, la surface de contact de l'intestin grêle est de 300 m2. Les nutriments sont par conséquent transmis de manière efficace dans le sang. Le saviez-vous: la digestion pour un aliment solide est 30 secondes dans la cavité buccale jusqu’à’ l’estomac 3-7 heures dans l’estomac 3-10 heure dans l’intestins 1-2 heures dans le colon Pour un liquide la digestion peut prendre moins d’une heure La transformation de l'énergie dans la cellule Les transformations extra-mitochondriales Les nutriments ayant atteint le réseau sanguin pénètrent les cellules en passant par divers transporteurs. Le glucose (rappelons que les nutriments ont été décomposés par la digestion) va entrer en jeu dans une réaction biochimique. Cette réaction, la glycolyse va dégrader le glucose (glycose, un terme plus ancien pour désigner le glucose + -lyse, la dégradation). La glycolyse se déroule en 10 étapes impliquant 10 composés intermédiaires. Elle peut être divisée en deux phases, une phase au cours de laquelle deux molécules d'ATP vont être investies (étape 1-5) et une autre où les molécules d'ATP investies vont être récupérées. On remarque qu'en utilisant 2 ATP, la glycolyse en rend 4. Elle est par conséquent un moyen secondaire pour produire de l'ATP qui intervient notamment en cas de déficit de dioxygène (voir Le saviez-vous :). Le produit final de cette réaction est le pyruvate qui va, par la suite, intervenir dans les réactions intra-mitochondriales Le bilan de cette réaction est : C6H12O6 + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ → 2 pyruvate + 2 ATP + 2 (NADH + H+ ) + 2 H2O. Le saviez-vous : Si au cours de la glycolyse, l'organisme manque d'oxygène, la glycolyse devient anaérobie et compense le déficit d 'oxygène par une dégradation inachevée du glucose (fermentation lactique). Le produit final de la glycolyse anaérobie est l'acide lactique. C 'est cette acide qui provoque les crampes et courbatures. Les transformations intra-mitochondriales Mitochondrie vu au microscope électronique NB: La réaction convertissant le pyruvate en acétyl-CoA et en CO2 au sein de la mitochondrie est appelée la décarboxylation du pyruvate. Celle convertissant l'acide gras en acétyl-CoA et en CO2 au sein de la mitochondrie est appelée Bêta-oxydation. Voici le bilan des réactions de respiration à partir d'une mole de glucose (C6H12O6) C6H12O6 + 6O2 + ~36 ADP + ~36 Pi → 6CO2 + 6H2O + ~36 ATP (énergie) + énergie thermique À nombre égal de carbone, un acide gras est plus énergétique qu'un ose car il permet de produire 45 ATP. Le saviez-vous On voit parfois dans les films, des espions ,qui fait prisonniers, ingurgitent des capsules de cyanure et meurent en quelques secondes. Cette mort aussi brutale n'est pas exagérée! En effet, le cyanure bloque le cycle respiratoire ce qui force l'organisme à vivre sur ses réserves. Or, la réserve d'ATP de notre corps n'est que de quelques secondes. Le cyanure est donc vraiment un poison redoutable. En conclusion, à travers le processus de digestion (qui libère et décompose le nutriment) et le processus de respiration cellulaire (qui transforme ces nutriments en ATP), on constate la complexité de notre organisme tout en comprenant mieux comment l'organisme transfert l'énergie chimique des nutriments dans cette "molécule carburant". Cependant, l'étude de ces deux phénomènes nous amène à nous demander comment nos cellules utilisent l'adénosine triphosphate pour produire de l'énergie mécanique et calorifique.
