L'alimentation humaine permet d'apporter au corps des éléments essentiels pour son fonctionnement. Les êtres vivants, dont l'homme, ont besoin de s'alimenter et de respirer pour vivre. Ceci leur permet de prélever les nutriments dont ils ont besoin. Manger n’est pas seulement une activité agréable, c’est aussi pour répondre à des besoins essentiels à l’organisme. L’alimentation est à l’homme ce qu’est le carburant à la voiture afin d’avancer.
I. Introduction à la fonction de nutrition
La fonction de nutrition regroupe les processus qui permettent d'apporter aux différents organes les nutriments dont ils ont besoin pour fonctionner. La fonction de nutrition assure l'absorption et l'assimilation des nutriments dont le corps a besoin. Les organes ont besoin de nutriments pour fonctionner. Les besoins en nutriments chez l'être humain varient en fonction de différents critères.
A. Les nutriments
Les nutriments sont des composés essentiels au fonctionnement des organes. Il en existe différents types. Nutriment : Un nutriment est un composé que l'organisme peut absorber et utiliser pour fonctionner. Certains nutriments sont issus de l'alimentation.
On distingue trois grands groupes :
- Les glucides (les sucres)
- Les lipides (le gras)
- Les protéines
Ces nutriments sont dits « énergétiques », ils apportent de l'énergie à l'organisme. Il existe d'autres nutriments qui ne rentrent pas dans ces trois groupes : l'eau, les minéraux, les vitamines et le dioxygène (\ce{O_2}). Le dioxygène est un nutriment qui provient de la respiration. Les aliments que nous mangeons contiennent de nombreux nutriments : il s’agit de petits éléments qui permettent de faire fonctionner correctement notre corps.
Tableau des types de nutriments et leurs sources alimentaires :
| Types de nutriments | Exemples d'aliments qui les contiennent |
|---|---|
| Les glucides | Le pain, les pommes de terre, les pâtes, etc. |
| Les lipides | Les noix, les huiles, les graisses animales, etc. |
| Les protéines | La viande, les œufs, les poissons, les légumineuses (ex : lentilles) |
Quand un aliment contient des glucides (=sucres) qu’il est possible d’utiliser rapidement, on dit qu’il s’agit d’un sucre rapide. Certains aliments contiennent aussi des glucides, mais ils n’ont pas un goût sucré : le sucre est sous une forme « cachée », l’amidon. C’est le cas du pain, du riz, des pommes de terre ou des pâtes par exemple. Ces aliments sont constitués d’amidon : il s’agit d’une molécule qui contient plusieurs sucres accrochés les uns aux autres. Pour pouvoir utiliser ces sucres, le corps doit d’abord digérer l’aliment, ce qui prend du temps. Les nutriments sont trop petits pour être visibles à l’œil nu ou au microscope. Pour les mettre en évidence, on utilise des produits qui changent de couleur en leur présence.
Nos ALIMENTS sont composés de NUTRIMENTS. Nos aliments contiennent tous des nutriments, mais dans des proportions différentes. Par exemple, les fruits sont riches en vitamines et en glucides mais pauvre en protéines alors que la viande est riche en protéines mais pauvre en minéraux. Tous les aliments ne contiennent pas les mêmes nutriments. Il est donc nécessaire de manger des aliments variés afin d’obtenir tous les nutriments nécessaires pour le fonctionnement du corps.
B. Les besoins en nutriments de l'être humain
Les besoins en nutriments de l'être humain varient en fonction de plusieurs critères. Ils sont quantitatifs et qualitatifs. Les besoins en nutriments d'un être humain dépendent notamment de son âge, de son sexe (de manière générale, les hommes ont un besoin en nutriments plus important que les femmes) et de son activité physique (plus un individu a une activité physique importante, plus il a besoin de nutriments).
Les besoins en nutriments sont tout d'abord quantitatifs : il faut un certain nombre de calories à l'organisme pour qu'il puisse fonctionner. Un homme qui a une activité physique modérée a besoin d'environ 2 500 kcal par jour. C'est environ 2 000 kcal pour une femme. Les besoins en nutriments sont également qualitatifs : une alimentation équilibrée permet d'éviter des carences alimentaires. Les nutriments prélevés par les êtres vivants contiennent de l'énergie. Les êtres vivants sont capables d'extraire l'énergie des nutriments pour s'en servir afin de réaliser leurs fonctions comme respirer ou se déplacer. Les sportifs et notamment les coureurs consomment des fruits ou des barres de céréales qui contiennent de l'énergie rapidement utilisable par l'organisme.
Nous avons besoin d’énergie pour faire fonctionner nos organes mais également pour produire de la chaleur et maintenir notre corps à une température de 37°C. L’énergie est mesurée à l’aide d’une unité : le Joule, noté « J« , mais elle peut aussi parfois être exprimé en calorie, noté « cal« .
C. La fonction de nutrition
La fonction de nutrition est la fonction biologique qui assure l'absorption, l'assimilation et l'utilisation des nutriments essentiels au fonctionnement des organismes. Tous les êtres vivants réalisent de grandes fonctions biologiques leur permettant leur survie et la perpétuation de leur espèce. La fonction de nutrition en est une. Fonction de nutrition : La fonction de nutrition correspond à l'ensemble des processus par lesquels un être vivant absorbe, assimile et utilise des aliments pour assurer son fonctionnement. Elle regroupe elle-même plusieurs fonctions, faisant intervenir différents organes : la digestion, la respiration, et la circulation.
Tableau des fonctions biologiques et des organes impliqués :
| Fonction biologique | Exemples d'organes qui assurent la fonction biologique |
|---|---|
| La digestion | La bouche, l'estomac, l'intestin grêle, le gros intestin |
| La respiration | Les poumons |
| La circulation | Le cœur |
II. Les fonctions biologiques assurant la nutrition
A. La digestion
Les aliments ingérés sont transformés en nutriments lors de la digestion. Digestion : La digestion est une fonction biologique qui permet la transformation des aliments en nutriments, absorbables et utilisables par l'organisme. La digestion fait intervenir l'appareil digestif, qui regroupe plusieurs organes, comme l'estomac et l'intestin. Dans le tube digestif, les aliments subissent des transformations chimiques et physiques. Au cours de celles-ci, ils sont fragmentés en glucides, lipides et protéines. Les nutriments sont ensuite absorbés au niveau de l'intestin et passent dans le sang. La digestion permet le passage de nutriments au sang (protéines, glucides, lipides, eau, vitamines, minéraux, etc.). Ces nutriments sont utilisés par les autres organes du corps pour leur fonctionnement.
B. La respiration
La respiration permet l'apport d'un nutriment important : le dioxygène (\ce{O_2}). Le dioxygène (\ce{O_2}) et le dioxyde de carbone (\ce{CO_2}) sont deux gaz contenus dans l'air et dans le sang. Lors de l'inspiration, il y a apport d'\ce{O_2} aux poumons. Lors de l'expiration, l'organisme rejette du \ce{CO_2}. L'\ce{O_2} apporté passe dans le sang au niveau des poumons. Il est ensuite distribué à tous les organes du corps. Les organes utilisent l'\ce{O_2} pour leur fonctionnement.
C. La circulation
La circulation permet la distribution des nutriments aux cellules des organes. Circulation : La circulation est la mise en mouvement du sang, qui distribue les nutriments à tous les organes. La circulation sanguine permet d'alimenter les organes en nutriments (issus de l'alimentation et de la respiration) et de les débarrasser de leurs déchets (comme le \ce{CO_2}). La mise en circulation du sang est assurée par une pompe, le cœur. Le sang circule dans des vaisseaux qui alimentent les organes.
III. Les apports discontinus et les besoins continus
Certains tissus et organes peuvent stocker des nutriments et les redistribuer ensuite. Ainsi, le corps peut avoir un apport continu de nutriments même en dehors des repas. Réserves énergétiques : Les réserves énergétiques d'un animal correspondent aux nutriments stockés et mobilisables pour une utilisation ultérieure. Ces réserves sont localisées dans des organes et tissus de stockage spécialisés. Un organe est une partie du corps qui réalise une ou plusieurs fonctions particulières. Il est composé de tissus, eux-mêmes composés de cellules.
Les apports alimentaires ont lieu de manière discontinue, au moment des repas. Or, les besoins des organes en nutriments sont continus. Chez les animaux, certains organes et tissus stockent des réserves énergétiques après les repas et les redistribuent plus tard. Le foie stocke des glucides alors que le tissu adipeux stocke les lipides. Ainsi, en cas de besoin, des nutriments mis en réserves peuvent être libérés dans le sang et distribués aux autres organes.
IV. Besoins spécifiques à la vie
A. Les constituants des aliments
Chaque aliment est composé d'un ou plusieurs des constituants suivants : les matières grasses, les sucres lents ou rapides et les protéines. Chaque jour, il est nécessaire de consommer une certaine quantité de ces constituants afin de couvrir nos besoins, ainsi que des vitamines, des minéraux et 1,5 à 2 litres d'eau.
Matières grasses
Les matières grasses sont des constituants des aliments faisant partie des lipides. Elles apportent de l'énergie et peuvent être stockées par l'organisme. Le beurre contient beaucoup de matières grasses, environ 60 grammes pour 100 grammes de beurres (soit 60% de son poids).
Sucres
Les sucres sont les constituants des aliments qui font partie des glucides. Ils apportent de l'énergie qui peut être consommée tout de suite par l'organisme. Les sucres rapides ont un goût sucré, ils sont rapidement utilisés par l'organisme mais ne lui donnent pas d'énergie pendant très longtemps. Les sucres lents n'ont pas un goût sucré, ils sont utilisés petit à petit par l'organisme donc lui donnent de l'énergie pendant quelques heures. Les biscottes contiennent beaucoup de glucides : 71 grammes dont 7,8 grammes de sucres rapides pour 100 grammes de biscottes, et 63,2 grammes de sucres lents (donc les sucres représentent 71% de leur poids).
Protéines
Les protéines sont les constituants des aliments qui font partie du groupe des protides. Elles sont utilisées pour fabriquer la matière qui constitue les êtres vivants. Les constituants essentiels du jambon cru sont les protéines, il en contient 21 grammes pour 100 grammes de jambon (soit 21% de son poids).
B. Mise en évidence des besoins vitaux
L'Homme ne survit que quelques jours sans boire ni manger. En effet, l'apport d'eau et d'aliments est vital pour son organisme. Le corps a besoin d'énergie pour fonctionner. C'est pourquoi il utilise l'énergie des aliments consommés.
Il faut consommer beaucoup d'eau et de minéraux (entre 1,5 et 2 L d'eau) pour bien hydrater les cellules et assurer la bonne circulation du sang. En revanche, les produits gras sont à consommer en très petite quantité, ils apportent les lipides nécessaires à la fabrication de la membrane des cellules. Les produits sucrés tels que les bonbons ou chocolats ne sont pas présents dans la pyramide. En effet, l'apport en sucre doit se faire par une alimentation saine et équilibrée, en consommant par exemple des fruits et des céréales. Il est important que l'apport énergétique soit égal aux dépenses de l'organisme pour assurer son bon fonctionnement.
C. Les variations des besoins selon l'âge, l'activité et l'environnement
Tout le monde n'a pas les mêmes besoins énergétiques. Les besoins varient selon l'âge et le sexe. On remarque que les garçons ont un besoin en énergie plus important que les filles. Un adolescent a aussi plus de besoins qu'un adulte, car il est en pleine croissance.
Les besoins varient également selon l'activité. Enfin, les besoins varient selon l'environnement. Le corps doit en permanence se maintenir à une température de 37°C, c'est un effort qui lui demande de l'énergie. S'il fait trop froid, le corps est obligé de frissonner en contractant les muscles pour se réchauffer. Et s'il fait trop chaud, il est obligé de transpirer pour se refroidir. Les besoins ne seront donc pas les mêmes selon les pays et les conditions de vie. Dans les pays chauds, les individus sont obligés de plus s'hydrater que dans les pays froids où ils devront plutôt stocker des graisses pour résister au froid.
D. L'approvisionnement des organes
L'organisme dépense de l'énergie tout au long de la journée. Même durant le sommeil, il consomme de l'énergie pour maintenir ses fonctions vitales. Il faut donc qu'il ait des apports continus pour y subvenir.
Comme l'être humain fait en général trois repas par jour, le corps stocke l'énergie provenant des aliments sous forme de sucres dans les muscles et le foie, ou de graisses dans les tissus graisseux. L'énergie est ensuite redistribuée entre chaque repas selon les besoins, à tous les organes, grâce à la circulation sanguine. C'est pour cela qu'il faut éviter de sauter des repas, car le corps doit avoir suffisamment de réserves pour fonctionner en continu.
V. Origine et transformation des aliments consommés
Les premiers hommes vivaient de cueillette, de pêche et de chasse. Puis avec la sédentarisation, ils se sont progressivement mis à élever et cultiver pour subvenir à leurs besoins.
A. L'élevage
Élevage : L'élevage consiste à faire grandir et reproduire des animaux pour assurer les besoins alimentaires et économiques de l'Homme. Il est difficile de déterminer exactement la date des premiers élevages, mais des traces ont été retrouvées en Mésopotamie il y a 9000 ans.
Il existe de nombreuses formes d'élevage :
- L'élevage intensif qui assure une production maximale, à forte densité et avec une rentabilité maximale.
- L'élevage extensif (raisonné) qui assure une production moindre avec une faible densité d'animaux, mais une meilleure qualité.
- L'élevage certifié biologique qui respecte le mode de vie de l'animal et réduit les effets négatifs sur l'environnement.
Depuis les années 1970, l'élevage est devenu de plus en plus intensif afin d'apporter suffisamment de nourriture à une population humaine en constante augmentation. Ces élevages intensifs, certes très productifs, sont peu respectueux de l'animal et de l'environnement. Les animaux sont élevés en forte densité, et sont souvent peu résistants aux variations environnementales et aux maladies.
Les éleveurs doivent donc leur apporter des compléments alimentaires et des médicaments mélangés à la nourriture afin de leur assurer une bonne croissance. Cela nuit à la santé de l'animal, donc à la qualité de la viande et donc indirectement à la santé humaine. C'est pourquoi la part d'élevage biologique, plus respectueux du bien-être de l'animal et de l'environnement (et donc de l'Homme), augmente ces dernières années.
B. La culture
Culture : La culture consiste à faire grandir et reproduire des végétaux pour assurer les besoins alimentaires et économiques de l'Homme. Les mêmes techniques que l'élevage existent pour les cultures :
- La culture intensive qui assure une production maximale avec une rentabilité maximale et l'utilisation d'engrais.
- La culture extensive (raisonnée) qui ne maximise pas la production et limite l'utilisation des engrais et des pesticides.
- La culture certifiée biologique qui produit sans utiliser d'engrais ni de pesticides, ce qui réduit les effets sur l'environnement.
Comme pour les animaux, depuis le début de l'agriculture, l'Homme a sélectionné des plantes pour obtenir la meilleure production. Là aussi, dans les années 1970, les cultures sont devenues des cultures intensives caractérisées par une seule variété cultivée en forte densité et l'utilisation d'engrais qui augmentent les productions.
Les plantes issues de ces cultures sont souvent peu résistantes aux maladies et au manque d'eau ou de nutriments. Les plantes étant peu résistantes, les agriculteurs doivent apporter beaucoup de pesticides pour les protéger. Or, ces substances chimiques sont nuisibles pour l'environnement, mais aussi pour notre santé.
Ainsi, petit à petit, le mode de culture change pour se diriger vers une culture biologique présentant une plus grande diversité de variété cultivée, des plantes plus résistantes et un apport nul en engrais ou pesticides tout en assurant une production suffisante à nos besoins. Engrais : Un engrais est un complément nutritif contenant des sels minéraux donné aux plantes pour améliorer leur croissance. Pesticide : Un pesticide est un produit répandu dans les champs pour tuer tout être vivant nuisible à la culture (principalement des insectes).
VI. Transformer les aliments avec les micro-organismes
Micro-organisme : Un micro-organisme est un être vivant invisible à l'œil nu. L'Homme a développé de nombreuses techniques pour transformer les aliments qu'il a produits, comme par exemple l'utilisation de micro-organismes comme les levures (production du pain) et les bactéries ( production des yaourts).
Pour fabriquer du pain, on transforme le blé en farine en le broyant. Puis une fois la farine obtenue, on la mélange à de l'eau, du sel et des levures pour former de la pâte à pain. On observe au bout de quelques heures que la pâte gonfle. Cette transformation est due aux levures. Levure : La levure est un champignon microscopique utilisé dans la fabrication du pain.
La fermentation….. est due aux….. contenues dans le lait appelés ferments lactiques. Elles sont responsables du caillage du lait (apparition de grumeaux solides et acidification). La fermentation ….. implique un autre type de micro-organismes, les….. , des….. ….. microscopiques.
VII. Limiter la prolifération des microbes
A. Les micro-organismes pathogènes
Les levures sont des micro-organismes utiles à l'Homme pour transformer les aliments. En revanche, il existe d'autres micro-organismes qui dégradent les aliments et peuvent être pathogènes pour l'Homme. Pathogène : Un pathogène est un micro-organisme nocif pour l'être vivant infecté pouvant entraîner des maladies, voire la mort de l'individu. Les micro-organismes pathogènes pour l'Homme sont notamment des champignons et des bactéries. On connaît les conditions de développement des micro-organismes en fonction de quelques paramètres physico-chimiques :
B. Les techniques de conservation
L'Homme utilise ces paramètres physico-chimiques pour empêcher le développement des micro-organismes ou les détruire, et ainsi mieux conserver les aliments.
La pasteurisation
La pasteurisation est un procédé qui consiste à chauffer des aliments à une température entre 62 et 88°C pendant quelques secondes, assez chaud pour tuer les micro-organismes et pas trop pour ne pas dégrader les aliments. On estime que la pasteurisation divise par 100 000 le nombre de micro-organismes présents. Le lait peut être pasteurisé : on le chauffe pendant 15 secondes à 72°C, puis on le refroidit rapidement. Il doit ensuite être conservé au réfrigérateur, à 4°C, pour limiter le développement d'éventuels micro-organismes qui auraient résisté. C'est Louis Pasteur qui a inventé la pasteurisation en 1865.
Stérilisation
La stérilisation est une technique qui consiste à détruire l'ensemble des micro-organismes présents en chauffant entre 100 et 180°C. Le lait dit UHT (Ultra Haute Température) est stérilisé : on le chauffe à 140°C pendant quelques secondes. Cela tue la totalité des micro-organismes, le lait peut alors être conservé pendant 90 jours.
Si l'on chauffe plus fort ou plus longtemps, on stérilise les aliments mais on perd un peu de leurs qualités nutritives. Enfin, l'Homme ajoute souvent dans les aliments des produits chimiques appelés conservateurs. On les retrouve sous le nom de E200 à E297 sur l'étiquette des ingrédients. Leur but est de limiter le développement des micro-organismes pour pouvoir conserver les aliments encore plus longtemps. Néanmoins, certains d'entre eux sont suspectés d'avoir des effets nocifs sur le corps.
C. L'hygiène et la santé
Enfin, certaines règles sont essentielles à respecter pour préserver la santé :
- Il est important de bien se laver les mains régulièrement et au savon.
- On lave également les ustensiles de cuisine pour ne pas déposer de micro-organismes sur les aliments.
De la même manière, un produit liquide sera consommable bien moins longtemps s'il est bu directement à la bouteille. En effet, des micro-organismes présents dans notre bouche vont entrer dans le produit et se développeront par la suite. Enfin, il est important de bien cuire les aliments puisqu'une température supérieure à 70°C élimine presque la totalité des micro-organismes.
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