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nutrition

(bas latin nutritio, -onis)

Nutrition animale
Nutrition animale

Ensemble des processus d'absorption et d'utilisation des aliments, indispensables à l'organisme pour assurer son entretien et ses besoins en énergie.

En médecine, la nutrition est la science appliquée, au carrefour de plusieurs disciplines scientifiques (biologie, médecine, psychologie), qui permet de comprendre le fonctionnement du corps humain et de proposer des recommandations alimentaires ou médicales visant à maintenir celui-ci en bonne santé.

Voir aussi les articles : alimentation, besoin énergétique, dépense énergétique, ration alimentaire.

BIOLOGIE

Chez tous les êtres vivants, la nutrition fournit les substances énergétiques et plastiques, les nutriments nécessaires au métabolisme et à la vie cellulaire. Des végétaux à l'homme, les fonctions de nutrition requièrent des structures de plus en plus spécialisées. Les besoins suivent cette échelle de complexité et déterminent un comportement qui situe chaque espèce dans une chaîne alimentaire. L'homme, superprédateur au régime omnivore, a une alimentation qui varie avec sa culture, les ressources locales, et les modes gastronomiques et diététiques.

→ alimentation.

1. Besoins nutritionnels des êtres vivants

Énergie et matière organique sont les deux éléments dont tout être vivant a besoin pour se maintenir en vie et se développer. Ils lui sont fournis par les substances nutritives qu'il trouve dans son alimentation. Des êtres simples aux plus complexes, les régimes alimentaires sont très différents et s'associent à un comportement alimentaire propre à chaque espèce. Les animaux, qui se nourrissent de végétaux ou d'autres animaux, sont inclus dans des réseaux trophiques, ou chaîne alimentaire, plus ou moins élaborés.

Un organisme a besoin d'une source d'énergie pour que les réactions chimiques de son métabolisme puissent se dérouler correctement. En effet, la cellule vivante est une structure en perpétuel remaniement, animée de réactions biochimiques en équilibre dynamique entre elles (métabolisme). Ainsi, la méthode d'étude cytologique par marquage radioactif a permis de visualiser le renouvellement, en moyenne tous les six jours, de la quantité de protéines présente dans une membrane de cellule eucaryote (à noyau vrai entouré d'une membrane le séparant du cytoplasme). De même, un apport constant d'énergie est nécessaire pour couvrir les dépenses liées aux mécanismes de synthèse (anabolisme) et de dégradation (catabolisme), chez un organisme unicellulaire comme pluricellulaire.

2. Apport d'énergie chez les animaux et les végétaux

Les animaux puisent cette énergie dans les constituants des aliments qu'ils ingèrent et dont la transformation par voie digestive donne des nutriments, éléments assimilables par la cellule ; il en va de même pour les protozoaires (êtres vivants unicellulaires à affinité animale), dont les aliments sont dégradés par des enzymes de la cellule. Les nutriments énergétiques, chimiquement simples ou composés, permettent indirectement les mouvements cellulaires, par exemple.

Chez les végétaux, l'énergie est directement fournie par le rayonnement solaire. Ils s'en servent pour réaliser la photosynthèse, processus qui leur permet d'enrichir en sucres (sève élaborée) la sève brute fabriquée au niveau des racines par aspiration de l'eau et des sels minéraux du sol. Un organisme a également besoin de nouvelles molécules pour assurer l'édification de ses tissus et le renouvellement régulier de l'ensemble de ses constituants cellulaires. Les nutriments plastiques contribuent au maintien de l'intégrité structurale.

3. Les deux modes de nutrition : l’autotrophie et l’hétérotrophie

L'alimentation, forme particulière de la nutrition, suppose l'existence d'un comportement alimentaire, et donc de systèmes sensoriels et moteurs au moins ébauchés. Le régime alimentaire d'une espèce est déterminé par sa capacité ou son incapacité à produire ses propres substances nutritives. De ce point de vue, on peut distinguer deux types fondamentaux d'êtres vivants, les autotrophes et les hétérotrophes.

3.1. Les organismes autotrophes

Les plantes vertes et certaines bactéries sont capables de synthétiser les biomolécules dont elles ont besoin à partir des composés minéraux du sol. Selon la manière dont les organismes autotrophes se procurent l'énergie nécessaire à ces synthèses, on les divise en deux catégories : les chimiotrophes, dépourvus de pigments, sont capables de vivre dans l'obscurité, car ils remplacent l'énergie lumineuse par celle qu'ils fabriquent en provoquant une série de réactions chimiques au contact de certaines molécules présentes dans leur milieu de vie – on parle de bactéries du soufre, du fer, de l'azote, etc. ; et les photochimiotrophes bactériens, qui concrétisent la transition entre la chimiotrophie et la photosynthèse.

Les végétaux photosynthétiques sont des organismes phototrophes : ils captent partiellement les particules énergétiques de la lumière (photons) et les transforment en énergie chimique indispensable à la réalisation de la photosynthèse (réactions entre le gaz carbonique de l'air, l'eau et les sels minéraux du sol, dont les nitrates, principal aliment azoté des plantes).

3.2. Les organismes hétérotrophes

À l'inverse des autotrophes, les hétérotrophes, animaux pour la plupart, ont aussi besoin pour leur survie de molécules préformées, mais ils ne peuvent en assurer la synthèse. Ils les trouvent dans la matière végétale ou animale qu'ils consomment.

Les champignons se nourrissent par absorption de matière organique ; ce sont des assimilateurs de nitrates et de composés ammoniacaux. Les animaux se nourrissent soit de végétaux (herbivores), soit d’animaux (carnivores), soit des deux (omnivores).

La dépendance biologique des hétérotrophes vis-à-vis des autotrophes est totale. Elle a donné lieu à l'élaboration de réseaux trophiques dont les êtres vivants maintiennent l'équilibre énergétique en étant les nutriments les uns des autres. En effet, l'assimilation d'un végétal par un herbivore ne correspond pas à une perte de matière énergétique, mais à une transformation de celle-ci. Les hétérotrophes sont également interdépendants entre eux : certains animaux ne peuvent se procurer des composés indispensables (les acides aminés par exemple) qu'en mangeant d'autres animaux.

4. Éléments nutritionnels fondamentaux

Ces éléments, composants essentiels des molécules biologiques, sont le carbone, l'hydrogène, l'oxygène et l'azote. Les êtres vivants les trouvent dans les substances organiques (protides, lipides et glucides) et minérales (eau et sels minéraux) qui composent les aliments, mais aussi dans l'air respiré ; les plantes puisent dans les ressources du sol.

Les molécules organiques (entrant dans la composition des organes) qui fournissent l'énergie sont les glucides, les lipides et accessoirement les protides. L'eau et les sels minéraux ne sont pas des nutriments énergétiques. En revanche, les protides, les lipides, les glucides et même l'eau fournissent des nutriments plastiques.

4.1. Les protides

Par l'intermédiaire des acides aminés qui les constituent, les protides entrent dans la constitution des enzymes, des anticorps, et d'un grand nombre d'hormones. Ils servent aussi au processus de respiration des cellules. Par ailleurs, ils sont indispensables à la croissance et au renouvellement des tissus, car ce sont les seules substances composées d'azote dont le rôle est d'édifier et de réparer les cellules. C'est ainsi que la nourriture des carnivores doit être composée au minimum de 50 % de viande, principale source de protéines animales.

4.2. Les lipides

Ils font partie intégrante de l'architecture des cellules et, stockés sous forme de graisse, servent de réserves à l'organisme. La majorité des animaux hibernants prépare l'engourdissement hivernal en suivant un régime alimentaire riche en lipides. De façon générale, la quantité de lipides absorbés détermine la beauté du poil ou du plumage d'un animal.

4.3. Les glucides

Ils sont utilisés sous différentes formes (glucose, cellulose, etc.) et constituent la première source d'énergie. Par ailleurs, la cellulose, dont les végétaux sont la source principale, est indispensable au transit intestinal: elle stimule les mouvements et les sécrétions de sucs.

4.4. L'eau

Elle intervient dans toutes les réactions du corps (hydrolyse, synthèse, etc.) et entre dans la constitution des cellules (le corps humain est composé à 70 % d'eau). Elle transporte les substances qu'elle dissout : déchets, nutriments, hormones, anticorps, etc. Elle participe aussi au maintien de la température interne chez les animaux homéothermes. Seuls des termites, qui gardent l'eau formée au cours de leur respiration, se passent de cet aliment.

D'autres substances sont nécessaires, comme les acides gras et les vitamines. Un manque d'acides gras provoque des lésions cutanées et rénales, et peut bloquer la croissance du jeune animal. Chaque vitamine (détruite à 50 % par la cuisson) joue un rôle précis dans l'organisme. La présence de vitamines en quantité suffisante est garante de la santé de l'animal, lequel doit donc s'assurer de l'équilibre de son alimentation.

4.5. Les sels minéraux

Les macroéléments

Distincts des oligoéléments minéraux, les macroéléments – phosphore, calcium, potassium, sodium et magnésium – sont normalement présents en grande quantité, de l'ordre du gramme, dans les organismes. Le phosphore est présent dans les protides et les lipides composites, ainsi que dans l'ADN et l'ARN. Les phosphates, polluants des eaux, en sont des fournisseurs. Le calcium est indispensable à la formation des os et entre dans la composition des frustules de diatomées, des coquilles, etc. Avec le potassium présent dans les cellules, il remplit un rôle physiologique très important dans la fonction cardiaque. Le potassium, associé au sodium, présent à l'extérieur des cellules, participe à la transmission de l'influx nerveux. Le magnésium est un des constituants de la chlorophylle ; il est aussi à la base de la phytine, substance de réserve de certaines graines d'angiospermes. Le soufre, autre macroélément, le calcium et le potassium sont apportés par les protides.

Les oligoéléments

Les oligoéléments minéraux, nécessaires à certains maillons de la chaîne métabolique, sont présents en très petite quantité, de l'ordre du milligramme. Les oligoéléments primordiaux sont le fluor, le fer, le manganèse, le cuivre, le zinc, le cobalt, mais aussi l'iode, l'arsenic, etc. Par exemple, le fer, le cuivre et le zinc entrent dans la constitution des enzymes. Les maladies ou les troubles de l'embryogenèse provoqués par leur carence prouvent leur importance dans les différentes fonctions de l'organisme. Tous ces besoins nutritionnels déterminent la ration alimentaire quotidienne nécessaire, tant en quantité qu'en nature.

BOTANIQUE

1. Nutrition carbonée

Les végétaux verts et quelques bactéries sont seuls capables d'utiliser directement le carbone minéral fourni par l'atmosphère sous forme de dioxyde de carbone (gaz carbonique).

→ phototrophe, chimiotrophe.

Les végétaux non verts (champignons, plantes parasites), comme les animaux, utilisent du carbone organique préalablement synthétisé par des végétaux verts ; ce sont des êtres hétérotrophes, les uns parasites ou saprophytes, les autres vivants en symbiose.

2. Nutrition minérale, nutrition azotée

Les composés organiques azotés d'origine animale (cadavres, excréments, fumiers) et végétale (humus) ne sont utilisés par la plante verte qu'à la suite d'une série de transformations, dues surtout à des bactéries :
a) la putréfaction, qui convertit les substances complexes en acides aminés et urée ;
b) l'ammonisation, qui transforme ces substances en sels ammoniacaux ;
c) la nitrification, qui fait passer l'azote ammoniacal à l'état de nitrites, puis de nitrates grâce à des bactéries (nitrosomonas, bactéries nitriques).C'est à l'état de nitrate que l'azote est absorbé par la plante. L'azote de l'air est aussi directement fixé par des bactéries fixatrices d'azote (rhizobium), qui vivent en symbiose dans les nodosités des racines des légumineuses.

Une plante verte contient à peu près tous les corps simples connus. Les uns sont présents en abondance (macroéléments : C, N, O, H, S, K, Ca, Mg), les autres en faible quantité (oligoéléments : Fe, Zn, Cu, Mn, B, Mo et, à un moindre degré, I, Br, Ni, Co, etc.).

3. Nutrition organique

Chez les végétaux sans chlorophylle, une digestion externe par des enzymes que l'organisme rejette autour de lui doit nécessairement précéder l'absorption.

ZOOLOGIE

Chez les animaux supérieurs, l'assimilation cellulaire des nutriments est préparée par une suite de fonctions préalables, qui sont :
a) la capture et l'ingestion des proies (→ prédation) ;
b) la digestion, dont le siège est le tube digestif et qui transforme par hydrolyse les matières alimentaires insolubles en métabolites solubles ;
c) l'absorption, par laquelle les métabolites passent à travers la paroi intestinale ;
d) l'ensemble des actions effectuées par le foie (élimination des substances nuisibles, mise en réserve des excédents sous une forme insoluble telle que le glycogène ou les graisses, mise en circulation d'un sang de composition constante) ;
e) la circulation du sang, qui transporte les matériaux ainsi élaborés et les réserves nutritives mobilisées jusqu'à leur lieu d'utilisation cellulaire ;
f) la respiration, qui fournit l'oxygène et par conséquent l'énergie dont les synthèses organiques ont besoin pour se produire ;
g) l'excrétion, qui élimine, des cellules vivantes puis de l'organisme entier, l'eau de transit et les déchets ;
h) la mise en réserve (foie, graisse dermique, moelle des os), par transformation réversible de petites molécules solubles (glucose) en polymères insolubles à grosses molécules (amidon chez les plantes, glycogène chez les animaux) ou formation de graisses.