Fonctions de nutrition

Ce qu'il faut savoir avant de commencer

Trois mots à poser d'abord, parce que tout le chapitre repose dessus.

Matière : ce qui construit le corps (les muscles, les os, les feuilles d'un arbre). On grandit parce qu'on fabrique de la matière.

Énergie : ce qui permet de fonctionner (bouger, maintenir sa température, réfléchir). On en dépense en permanence, même en dormant.

Organe : une partie du corps qui a un rôle précis — l'estomac, les poumons, le cœur, les reins, une feuille chez le végétal.

L'idée de départ du chapitre tient en une phrase : pour vivre, grandir et se reproduire, tout être vivant a besoin de matière et d'énergie. Les fonctions de nutrition, ce sont l'ensemble des fonctions biologiques qui permettent à un organisme de se procurer ces ressources, de les distribuer aux organes, puis d'éliminer les déchets produits.

Attention tout de suite à un mot piège : « nutrition » n'est pas un synonyme de « manger ». Manger, c'est une partie de la digestion, et la digestion n'est qu'une des fonctions de nutrition.

L'essentiel en cinq lignes

Chez les animaux (donc chez toi), on distingue quatre grandes fonctions de nutrition :

1. La digestion : transformer les aliments avalés en nutriments utilisables.

2. La respiration : absorber du dioxygène $O_2$ et rejeter du dioxyde de carbone $CO_2$.

3. La circulation : le sang transporte nutriments et $O_2$ jusqu'à tous les organes, et emporte les déchets.

4. L'excrétion : éliminer les déchets, notamment par les reins.

Chez les végétaux, c'est différent : la principale fonction de nutrition est la photosynthèse. Le végétal ne mange pas, il fabrique lui-même sa matière organique à partir de matière minérale.

Les trois bilans à connaître par cœur + un exemple traité

Ce sont les trois écritures que ton professeur attend. Apprends-les telles quelles.

Digestion : $\text{Aliments} \xrightarrow{\text{tube digestif}} \text{Nutriments absorbés dans le sang}$

Respiration : $O_2 \text{ absorbé} \quad ; \quad CO_2 \text{ rejeté}$

Photosynthèse : $\text{lumière} + H_2O + CO_2 \longrightarrow \text{matière organique} + O_2$

Exemple entièrement traité. Question : « Tu manges une tartine de pain. Quelle fonction de nutrition permet au glucose issu du pain d'arriver jusqu'à ton muscle de la cuisse ? Explique. »

Étape 1 — J'identifie le point de départ : le pain est un aliment, il est dans le tube digestif.

Étape 2 — Le pain est transformé en nutriments (dont le glucose) tout au long du tube digestif : c'est la digestion.

Étape 3 — Le glucose traverse la paroi de l'intestin grêle et passe dans le sang : c'est l'absorption intestinale, qui fait partie de la digestion.

Étape 4 — Le sang, mis en mouvement, apporte le glucose jusqu'au muscle de la cuisse : c'est la circulation.

Réponse rédigée : « Deux fonctions interviennent. La digestion transforme le pain en nutriments, dont le glucose, qui passe dans le sang au niveau de l'intestin grêle. Puis la circulation transporte ce glucose par le sang jusqu'au muscle de la cuisse. »

Définitions et vue d'ensemble

Fonctions de nutrition : ensemble des fonctions biologiques qui permettent à un organisme de se procurer la matière et l'énergie dont il a besoin, de les distribuer à ses organes, puis d'éliminer les déchets produits.

Pourquoi ce besoin ? Parce que vivre, c'est trois choses à la fois : grandir (fabriquer de la matière), fonctionner (dépenser de l'énergie) et se reproduire. Aucune de ces trois choses n'est gratuite.

Chez les animaux, quatre fonctions travaillent ensemble :

La digestion — elle transforme les aliments en nutriments, et fait passer ces nutriments dans le sang.

La respiration — elle fait entrer le dioxygène $O_2$ dans l'organisme et en fait sortir le dioxyde de carbone $CO_2$.

La circulation — le sang, mis en mouvement par le cœur dans les vaisseaux, distribue nutriments et $O_2$ à tous les organes et récupère les déchets.

L'excrétion — l'élimination des déchets ; les reins en sont l'organe principal.

Chez les végétaux, la principale fonction de nutrition est la photosynthèse. Mais attention, retiens dès maintenant : les végétaux respirent aussi, nuit et jour, comme tous les êtres vivants.

La digestion chez l'Homme, étape par étape

Le trajet du bol alimentaire suit toujours le même ordre. Apprends-le comme un itinéraire : chaque étape a un organe et une action.

1. Bouche. Les dents broient les aliments (action mécanique) ; la salive amorce leur transformation chimique. Résultat : le bol alimentaire est formé.

2. Œsophage. Simple couloir : le bol alimentaire descend vers l'estomac.

3. Estomac. Brassage mécanique et sucs gastriques transforment les aliments en bouillie.

4. Intestin grêle. Les enzymes terminent la digestion : les aliments deviennent des nutriments — glucose, acides aminés, acides gras.

5. Absorption intestinale. Les nutriments traversent la paroi de l'intestin grêle et passent dans le sang, qui les distribue à tous les organes. C'est le moment clé : c'est là que la nourriture entre vraiment dans le corps.

6. Gros intestin. L'eau résiduelle est absorbée ; les résidus non digérés forment les matières fécales, éliminées par l'anus.

Deux mots à ne jamais confondre : les aliments sont ce que tu avales ; les nutriments sont le résultat de leur transformation. Seuls les nutriments passent dans le sang.

La respiration, et la photosynthèse des végétaux

La respiration. C'est l'échange gazeux : du $O_2$ est absorbé, du $CO_2$ est rejeté. Chez l'Homme cet échange a lieu dans les poumons, entre l'air et le sang ; chez le poisson, il a lieu dans les branchies, entre l'eau et le sang.

Ne confonds pas avec la ventilation pulmonaire, qui est le fait d'inspirer et d'expirer : c'est le mouvement qui renouvelle l'air, pas l'échange lui-même.

La photosynthèse. Les végétaux fabriquent leur propre matière organique à partir de matière minérale : ils n'ont pas besoin d'avaler des aliments. Cette fabrication se déroule dans les feuilles, grâce à la chlorophylle, le pigment vert.

Ce qui entre : l'eau $H_2O$ absorbée par les racines ; le dioxyde de carbone $CO_2$ prélevé dans l'air par les stomates ; la lumière captée par la chlorophylle.

Ce qui sort : la matière organique, qui constitue le végétal, et le dioxygène $O_2$ rejeté dans l'air.

Bilan à écrire : $\text{lumière} + H_2O + CO_2 \longrightarrow \text{matière organique} + O_2$

Et on le redit, parce que c'est l'erreur numéro un du chapitre : les végétaux respirent aussi. Ils absorbent du $O_2$ et rejettent du $CO_2$, nuit et jour, comme tous les êtres vivants. Photosynthèse et respiration sont deux fonctions distinctes ; le végétal réalise les deux.

Exemple 1 — Retrouver la fonction à partir d'un organe

Énoncé. « Chez le poisson, l'eau passe par les branchies. Le sang qui en ressort est plus riche en dioxygène et plus pauvre en dioxyde de carbone. De quelle fonction de nutrition s'agit-il ? Justifie. »

On y va ensemble.

Ligne 1 — Je repère l'organe cité. L'énoncé dit « branchies ». La méthode du cours donne la correspondance : poumons ou branchies → respiration. Premier indice posé.

Ligne 2 — Je repère ce qui entre et ce qui sort. L'énoncé dit que le sang est plus riche en $O_2$ et plus pauvre en $CO_2$ : donc du $O_2$ est entré dans le sang, du $CO_2$ en est sorti. C'est exactement le bilan $O_2 \text{ absorbé} \quad ; \quad CO_2 \text{ rejeté}$.

Ligne 3 — Je croise les deux indices. Organe d'échange gazeux + $O_2$ qui entre et $CO_2$ qui sort : les deux pointent vers la même réponse. Pas d'hésitation.

Ligne 4 — Je rédige. « Il s'agit de la respiration. Les branchies sont l'organe respiratoire du poisson : c'est là que se fait l'échange gazeux entre l'eau et le sang. Le dioxygène $O_2$ passe de l'eau vers le sang, et le dioxyde de carbone $CO_2$ passe du sang vers l'eau. »

Le réflexe à garder. Ne jamais répondre juste « respiration » : on cite l'organe, puis on dit quel gaz entre et quel gaz sort. Un mot seul ne rapporte quasiment jamais tous les points.

Exemple 2 — Suivre un aliment dans le tube digestif

Énoncé. « Marie mange un morceau de viande. Décris ce que devient cette viande, de la bouche jusqu'à son arrivée dans le sang. »

On construit la réponse étape par étape, en suivant l'itinéraire du cours.

Étape 1 — Bouche. Je note deux actions, pas une : les dents broient la viande (action mécanique) et la salive amorce sa transformation chimique. Le bol alimentaire est formé.

Étape 2 — Estomac. Là aussi deux actions : le brassage mécanique et les sucs gastriques. La viande devient une bouillie.

Étape 3 — Intestin grêle. Les enzymes terminent la digestion. La viande, riche en protéines, donne des acides aminés : ce sont des nutriments.

Étape 4 — Absorption. Ces acides aminés traversent la paroi de l'intestin grêle et passent dans le sang. C'est l'absorption intestinale.

Étape 5 — Je vérifie le vocabulaire avant de rendre. Ai-je bien écrit « aliment » avant l'intestin grêle et « nutriment » après ? Oui. Ai-je bien dit que ce sont les nutriments, et pas la viande, qui passent dans le sang ? Oui. C'est là que se joue la moitié des points.

Rédaction finale. « Dans la bouche, les dents broient la viande et la salive amorce sa transformation chimique : le bol alimentaire se forme. Dans l'estomac, le brassage et les sucs gastriques la transforment en bouillie. Dans l'intestin grêle, les enzymes terminent la digestion : la viande devient des nutriments, notamment des acides aminés. Ces nutriments traversent alors la paroi de l'intestin grêle et passent dans le sang : c'est l'absorption intestinale. »

Exemple 3 — Distinguer photosynthèse et respiration chez une plante

Énoncé. « Un élève affirme : “Les plantes ne respirent pas, elles font la photosynthèse, c'est l'inverse de la respiration.” A-t-il raison ? Justifie ta réponse. »

Cet énoncé est un classique : il te tend un piège en te proposant une phrase fausse mais qui sonne juste.

Ligne 1 — Je repère l'affirmation à tester. Elle contient deux idées : (a) les plantes ne respirent pas ; (b) photosynthèse et respiration seraient une seule et même chose, en sens inverse. Il faut répondre aux deux.

Ligne 2 — Je teste l'idée (a). Le cours est explicite : les végétaux respirent aussi, nuit et jour, absorbant du $O_2$ et rejetant du $CO_2$ comme tous les êtres vivants. L'idée (a) est donc fausse.

Ligne 3 — Je teste l'idée (b). Ce sont deux fonctions distinctes, avec des rôles différents. La photosynthèse fabrique de la matière organique à partir de matière minérale, grâce à la lumière : $\text{lumière} + H_2O + CO_2 \longrightarrow \text{matière organique} + O_2$. La respiration, elle, est un échange gazeux qui permet à l'organisme d'utiliser l'énergie. L'idée (b) est donc fausse elle aussi.

Ligne 4 — Je note ce qui a pu tromper l'élève. Il a remarqué que les gaz sont inversés : la photosynthèse consomme du $CO_2$ et libère du $O_2$, la respiration consomme du $O_2$ et libère du $CO_2$. C'est une observation exacte, mais elle ne suffit pas à conclure que c'est la même fonction à l'envers.

Rédaction finale. « Non, il a tort. Les végétaux respirent aussi, nuit et jour : ils absorbent du dioxygène et rejettent du dioxyde de carbone, comme tous les êtres vivants. La photosynthèse est une fonction différente : dans les feuilles, grâce à la chlorophylle, le végétal fabrique de la matière organique à partir d'eau, de dioxyde de carbone et de lumière, et rejette du dioxygène. Photosynthèse et respiration sont donc deux fonctions distinctes, et le végétal réalise les deux. »

Les quatre confusions qui coûtent des points

Confusion 1 : ventilation et respiration. Inspirer et expirer, c'est la ventilation pulmonaire : le mouvement qui renouvelle l'air dans les poumons. La respiration, c'est l'échange gazeux lui-même — $O_2$ absorbé, $CO_2$ rejeté — entre les poumons et le sang. Écrire « respirer, c'est inspirer et expirer » est faux dans une copie.

Confusion 2 : aliments et nutriments. Les aliments sont transformés en nutriments par la digestion. Seuls les nutriments passent dans le sang. Donc on n'écrit jamais « les aliments passent dans le sang ».

Confusion 3 : les végétaux et la respiration. Photosynthèse et respiration sont deux fonctions distinctes, et les végétaux réalisent les deux. Écrire « la plante fait la photosynthèse le jour et respire la nuit » est également faux : elle respire nuit et jour.

Confusion 4 : digestion et nutrition. La digestion est l'une des quatre fonctions de nutrition, pas leur synonyme. Si une question demande les fonctions de nutrition, il en faut quatre : digestion, respiration, circulation, excrétion.

Ce que le correcteur attend, concrètement. Sur ce chapitre il coche presque toujours trois choses : le nom de la fonction, l'organe concerné, et ce qui entre / ce qui sort. Une réponse d'un seul mot rate au moins deux points sur trois. Et il exige le vocabulaire exact : bol alimentaire, enzymes, nutriments, absorption intestinale, stomates, chlorophylle.

La méthode d'identification, à appliquer mécaniquement. Je repère l'organe cité : intestin grêle → digestion et absorption ; poumons ou branchies → respiration ; cœur et vaisseaux → circulation ; reins → excrétion. Puis je repère ce qui entre et ce qui sort : si $O_2$ entre et $CO_2$ sort → respiration ; si des nutriments passent dans le sang → absorption intestinale, donc digestion ; si lumière, eau et $CO_2$ donnent matière organique et $O_2$ → photosynthèse.

Problème type 1 — Le sportif qui court (entièrement résolu)

Énoncé. « Lucas court un 800 mètres. Pendant l'effort, son cœur bat plus vite et il respire plus fort. Ses muscles consomment beaucoup de glucose et de dioxygène.

a. Quelles fonctions de nutrition permettent d'apporter le glucose et le dioxygène aux muscles de Lucas ?

b. Explique pourquoi son cœur bat plus vite pendant l'effort.

c. Que deviennent le dioxyde de carbone produit par ses muscles ? »

Résolution de a.

Étape 1 — Je traite le glucose. Le glucose est un nutriment. D'où vient un nutriment ? De la transformation des aliments par la digestion, puis de son passage dans le sang au niveau de l'intestin grêle par l'absorption intestinale.

Étape 2 — Je traite le dioxygène. Le $O_2$ entre dans l'organisme au niveau des poumons, où il passe dans le sang : c'est la respiration.

Étape 3 — Je remarque que dans les deux cas, la substance se retrouve dans le sang, pas encore dans le muscle. Il manque donc une troisième fonction : la circulation, qui transporte le sang jusqu'aux muscles.

Réponse à a : « Trois fonctions interviennent. La digestion transforme les aliments en nutriments, dont le glucose, qui passe dans le sang au niveau de l'intestin grêle. La respiration fait passer le dioxygène de l'air des poumons vers le sang. Enfin, la circulation transporte le sang, chargé de glucose et de dioxygène, jusqu'aux muscles de Lucas. »

Résolution de b.

Étape 1 — Je repars du besoin : pendant l'effort, les muscles consomment davantage de glucose et de dioxygène, puisqu'ils fonctionnent plus intensément.

Étape 2 — Je relie au rôle du cœur : le cœur met le sang en mouvement, et c'est le sang qui apporte glucose et dioxygène.

Étape 3 — Je conclus : pour apporter plus, il faut faire circuler le sang plus vite.

Réponse à b : « Pendant l'effort, les muscles de Lucas consomment plus de glucose et de dioxygène. Le cœur bat plus vite afin d'accélérer la circulation du sang, ce qui permet d'apporter davantage de nutriments et de dioxygène aux muscles en un temps donné. »

Résolution de c.

Étape 1 — Où est produit le $CO_2$ ? Dans les muscles, donc au milieu du corps : il doit sortir.

Étape 2 — Comment voyage-t-il ? Par le sang, donc par la circulation.

Étape 3 — Par où sort-il ? Au niveau des poumons, où il passe du sang vers l'air : c'est la respiration. Il est ensuite évacué par l'expiration, qui relève de la ventilation.

Réponse à c : « Le dioxyde de carbone produit par les muscles passe dans le sang. La circulation le transporte jusqu'aux poumons, où il passe du sang vers l'air lors de l'échange gazeux : c'est la respiration. Il est ensuite rejeté hors du corps lors de l'expiration. »

Problème type 2 — Le géranium dans le placard (entièrement résolu)

Énoncé. « On place un géranium en pot dans un placard fermé, sans lumière, mais on continue à l'arroser normalement. Au bout de trois semaines, la plante a jauni et n'a pas grandi.

a. Quel élément indispensable à la photosynthèse manquait-il ?

b. Pourquoi la plante n'a-t-elle pas grandi ?

c. Un élève dit : “de toute façon, dans le noir, la plante ne respirait plus.” Que réponds-tu ? »

Résolution de a.

Étape 1 — Je liste les trois entrées de la photosynthèse d'après le bilan : l'eau $H_2O$ absorbée par les racines, le dioxyde de carbone $CO_2$ prélevé dans l'air par les stomates, et la lumière captée par la chlorophylle.

Étape 2 — Je vérifie ce que l'énoncé fournit. L'eau : oui, on arrose. Le $CO_2$ : oui, il y a de l'air dans le placard. La lumière : non, le placard est fermé.

Réponse à a : « Il manquait la lumière, qui est captée par la chlorophylle des feuilles et qui est indispensable à la photosynthèse. »

Résolution de b.

Étape 1 — Je rappelle à quoi sert la photosynthèse : elle fabrique la matière organique qui constitue le végétal. Bilan : $\text{lumière} + H_2O + CO_2 \longrightarrow \text{matière organique} + O_2$.

Étape 2 — Sans lumière, la photosynthèse ne peut pas se faire.

Étape 3 — Sans photosynthèse, pas de fabrication de matière organique nouvelle. Or grandir, c'est fabriquer de la matière.

Réponse à b : « Privée de lumière, la plante ne peut plus réaliser la photosynthèse. Elle ne fabrique donc plus de matière organique à partir de l'eau et du dioxyde de carbone, et ne peut plus construire de nouveaux organes : elle ne grandit pas. »

Résolution de c.

C'est exactement la confusion 3 du cours, l'énoncé la teste volontairement.

Réponse à c : « C'est faux. Les végétaux respirent nuit et jour, comme tous les êtres vivants : ils absorbent du dioxygène et rejettent du dioxyde de carbone. La photosynthèse et la respiration sont deux fonctions distinctes ; c'est la photosynthèse qui s'est arrêtée dans le noir, pas la respiration. »

Le détail qui fait la différence. Dans une copie, quand on dit qu'un facteur manque, on précise toujours à quoi il servait. « Il manquait la lumière » vaut moins que « il manquait la lumière, captée par la chlorophylle, sans laquelle la matière organique n'est pas fabriquée ».

Comment on le prouve : l'expérience de la feuille et de l'eau iodée

Rien dans ce chapitre n'est à croire sur parole : tout vient d'expériences que tu peux comprendre.

Prenons la photosynthèse. Le bilan dit que la lumière est indispensable à la fabrication de matière organique. Comment le vérifier ?

Le principe d'une expérience de ce type. On prend une même plante et on cache une partie d'une feuille avec du papier noir, en laissant le reste à la lumière. Tout le reste est identique : même plante, même eau, même air, même température. On ne change qu'un seul facteur : la lumière. La zone restée éclairée sert de témoin : c'est à elle qu'on compare la zone cachée. Ne faire varier qu'un seul facteur, c'est la règle d'or de toute expérience scientifique — sans ça, on ne peut rien conclure, parce qu'on ne saurait pas quelle différence a causé quoi.

Le révélateur. On teste ensuite la feuille avec de l'eau iodée, qui prend une coloration bleu-noir en présence d'amidon. L'amidon est une matière organique fabriquée par le végétal.

Le résultat. La zone éclairée devient bleu-noir : elle a fabriqué de l'amidon. La zone restée dans le noir garde la couleur jaune-brun de l'eau iodée : elle n'en a pas fabriqué.

La conclusion. Comme la lumière était le seul facteur qui différait, c'est bien elle qui est indispensable à la fabrication de matière organique. Le bilan de la photosynthèse n'est pas une formule tombée du ciel : c'est le résumé de ce genre d'expériences.

Retiens cette manière de raisonner, elle te servira dans toutes les sciences jusqu'au lycée : un seul facteur qui change, tout le reste identique, un témoin pour comparer.

Ce que ce chapitre relie déjà à d'autres notions

Les fonctions de nutrition ne vivent pas isolées dans ton programme. Trois ponts, dès cette année.

Pont 1 — Vers les chaînes alimentaires et les écosystèmes. Parce que le végétal fabrique lui-même sa matière organique à partir de matière minérale, il peut se passer d'aliments. L'animal, lui, ne le peut pas : il doit prélever de la matière organique déjà fabriquée. C'est exactement pour cela que toute chaîne alimentaire commence par un végétal. La photosynthèse est la porte d'entrée de la matière dans le monde vivant.

Pont 2 — Vers l'atmosphère et le climat. Regarde les deux bilans côte à côte. La photosynthèse consomme du $CO_2$ et libère du $O_2$. La respiration consomme du $O_2$ et libère du $CO_2$. À l'échelle de la planète, les végétaux participent donc au renouvellement du dioxygène de l'air. C'est ce qui relie ce chapitre à ce que tu entends sur les forêts et le climat.

Pont 3 — Vers les besoins alimentaires et la santé. Si les nutriments apportent matière et énergie, alors la question « que faut-il manger, et en quelle quantité ? » devient une question scientifique et non une question d'opinion. C'est le point de départ des chapitres sur l'alimentation.

Et une question à garder ouverte. Si le végétal ne mange pas, d'où vient toute la matière d'un arbre de vingt mètres ? Réponse dérangeante et pourtant exacte au regard du bilan : essentiellement de l'eau et du dioxyde de carbone de l'air, assemblés grâce à la lumière. L'arbre est fait, pour l'essentiel, d'air et d'eau. C'est l'un des faits les plus contre-intuitifs de la biologie.

Un aperçu de l'an prochain

Ce que tu viens d'apprendre est la version « vue d'ensemble ». Les années suivantes, on zoome.

On zoomera sur l'organe. Aujourd'hui tu sais que les nutriments passent dans le sang au niveau de l'intestin grêle. Plus tard tu verras pourquoi cet organe est si efficace : sa paroi est immense une fois dépliée et très richement irriguée par des vaisseaux sanguins. Même logique pour les poumons et pour les branchies : partout où il y a échange, il y a une grande surface, fine et bien irriguée. C'est un principe général du vivant, pas une particularité de l'intestin.

On zoomera sur la cellule. Tu apprendras que tout être vivant est constitué de cellules. Alors la question change de niveau : ce ne sont plus les organes qui ont besoin de nutriments et de dioxygène, ce sont les cellules elles-mêmes. Les fonctions de nutrition prendront leur vrai sens — livrer, à chaque cellule du corps, sa matière et son énergie.

On zoomera sur l'énergie. Aujourd'hui on dit « les nutriments apportent de l'énergie ». Plus tard, tu verras dans quelles conditions cette énergie est libérée, et pourquoi le dioxygène y est nécessaire. Tu comprendras alors pourquoi respiration et digestion, qui semblent deux histoires séparées, sont en réalité les deux moitiés d'un même problème.

Et au lycée, la chlorophylle, les stomates et l'eau iodée reviendront — mais avec des écritures chimiques complètes et des mesures quantifiées. Tout ce que tu as retenu ici restera vrai : on ne le remplacera pas, on l'affinera.