Alimentation des animaux et de l’Homme

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Alimentation des animaux et de l’Homme

Introduction

Les animaux et l’Homme, contrairement aux végétaux chlorophylliens, se nourrissent tous d’êtres vivants, végétaux ou animaux, ils sont tributaires des végétaux chlorophylliens soit directement soit indirectement : on dit qu’ils sont des hétérotrophes.

I) Régimes et comportements alimentaires

1- Les grands types de régimes alimentaires

On distingue d’habitude trois grands types de régimes alimentaires :

-Phytophages :consommateurs primaires qui se nourrissent directement des végétaux chlorophylliens. On y distingue: herbivores, frugivores, granivores, folivores, nectarivores, végétariens, mites (arthropodes vivant dans de tissus dont les chenilles rongent ces substances en y construisant des fourreaux de soie)...

-Zoophages : consommateurs secondaires se nourrissant d’autres animaux dont les différents types sont: carnivores, insectivores, piscivores, hématophages (qui sucent du sang pour se nourrir),

-Omnivores :consommateurs qui se nourrissent à la fois des animaux et des végétaux.

D’une espèce à l’autre, les sources de nourriture sont différentes

Euryphage : espèces animales utilisant de sources de nourriture très variées

Sténophage : espèces animales qui ne recherchent qu’un seul type d’aliment : exemple, la chenille du bombyx du mûrier ne s’alimente que de feuilles de mûrier

A l’intérieur d’une même espèce, les régimes peuvent varier selon :

* l’âge : le têtard est végétarien et la grenouille est carnivore

* le sexe : le moustique femelle se nourrit de sang alors que le mâle consomme du nectar.

* la saison : de très nombreux espèces changent de régime selon les saisons, d’autres effectuent des migrations lorsque leurs aliments habituels se raréfient ou disparaissent du milieu où elles se trouvent. (Exemples : criquets migrateurs, baleines….)

Il existe d’autres types :

Détritivores : animaux qui ne consomment pas d’êtres vivants entiers mais se contentent de débris ou de matières organiques en décomposition

2- Notion de comportement alimentaire

a- Définition

Le comportement alimentaire d’un animal est une suite organisée d’actes moteurs complexes dont les facteurs déclenchant ne sont pas toujours bien connus

b- Le choix des aliments

Choisir les aliments en fonction de leurs caractéristiques nutritionnelles est fondamental pour le bon fonctionnement de l'organisme et pour la santé.

Le choix des aliments résulte de l'interférence de divers facteurs :

- Appétence alimentaire : facteurs physiologiques, telles les fonctions sensorielles (vision, gustation, olfaction et audition)

- Pratiques alimentaires : habitudes culturelles, Héritières des traditions, les habitudes alimentaires demeurent une caractéristique marquante d'une société. Elles évoluent toutefois vers une certaine homogénéisation et certains déséquilibres.

c- Variations de comportement alimentaire

# Variations liées au régime alimentaire

Chez les prédateurs, les postures et les mouvements de reconnaissance et d’exploration d’aliment sont particulièrement développés et varient en fonction du type de proie rencontrée. La forme et l’enchainement des actes moteurs dépendent alors pour beaucoup, de l’adaptation morphologique de certains organes : ex :spécialisation des pattes (épines des pattes ravisseuses des mentes religieuses), développement de certaines pièces buccales, présence de glandes venimeuses. Ces actes moteurs propre sont parfois accompagnés ou précédés de comportement particulier ex : construction de piège (toile d’araignée)

Chez les végétariens : des problèmes à résoudre : si les aliments sont plus faciles à découvrir, ils sont peu nutritifs et relativement difficiles à digérer. De plus, pendant la quête des nourritures, ces animaux sont de proie facile pour les carnivores.

Pour les ruminants, les problèmes sont résolus : ils séparent la récolte de l’aliment (herbe) de la mastication qui a lieu pendant la phase de rumination.

# Variations liées à l’état de l’aliment : les organes et les mécanismes de prélèvement diffèrent selon que l’aliment consommé est solide ou liquide, compact ou dispersé dans le milieu. Ainsi, pour prélever un aliment liquide les insectes possèdent des pompes d’aspiration. Si l’aliment est enfermé dans un organe (sève, sang), la pompe est munie de stylets piqueurs (moustique..). Les animaux fixés (anémone, moules, huitre…) se nourrissent généralement de particules alimentaires très dispersée ; ainsi possèdent-ils des moyens d’assurer un mouvement d’eau à proximité de leur bouche (tentacules, cils vibratiles…)

# Variations liées aux facteurs du milieu : Divers facteurs du milieu agissent sur le comportement alimentaire des animaux.

- La qualité de nourriture disponible peut entraîner l’obligation de s’adapter à des jeûnes prolongés ou réaliser des migrations.

- La température ambiante ou le rythmes nycthéméraux (alternance de jour-nuit) ont une grande influence sur la quantité d’aliments ingérés ainsi que sur la période d’alimentation. Certains animaux ne se nourrissent que la nuit (hiboux) d’autres s’alimentent seulement le jour.

- Le moment de la journée influence, pour de nombreuses espèces, l’activité de recherche de nourriture.

# Variations liées à des facteurs internes

Le temps consacré à l’alimentation et la nature de l’aliment consommé varient aussi en fonction de facteurs interne :

- selon l’état physiologique de l’animal (période de gestation ou de lactation chez les mammifères, période de croissance, moment précédent ou suivant la migration chez les oiseaux…)

- selon le rôle joué par l’individu dans le groupe social (les abeilles ouvrières de la ruche n’ont pas la même alimentation que la reine)

II) Composition des aliments

1- Généralité sur la composition des aliments

Quelle que soit la diversité des aliments consommés dans le monde, ils sont généralement des mélangesde plusieurs substances telsvitamines, eau, sels minéraux, glucides, lipides et protides : ce sont des aliments composés formés d’un mélange d’aliments simples.

a) Aliments simples

Les aliments simples sont classés par catégories :

- Les protides, les glucides et les lipides de nature organique

- Les sels minéraux et l’eau de nature minérale

b) Aliments composés

La grande majorité des aliments de l’homme st des animaux sont des aliments composés dans lesquels l’une des catégories d’aliments simples prédomine. Ainsi, ils sont classés d’après leur composition, selon qu’ils contiennent principalement des protides, des glucides ou de lipides.

- Aliments riches en glucides : De nombreux végétaux possèdent des réserves d’amidon (graines, tubercules…), de sucres (betteraves, cannes à sucre, fruits…), de cellulose

- Aliments riches en lipides : Les lipides sont surtout abondants dans des graines (noix, soja, arachides…) mais on les trouve aussi en quantité notables dans la plupart de viande, des poissons, œufs, lait…

- Aliments riches en protides : ce sont les aliments qui contiennent peu de réserves glucidiques et lipidiques (graines de haricot, viande, poisson...)

2- Détermination expérimentale de la composition de certains aliments

a- Composition du pain

Réactifs utilisés	Mode opératoire	Réactions obtenues	Substances présentes
			Amidon
			eau
			protéine
			lipide

Conclusion : le pain est composé d’amidon en grande quantité, d’eau, de gluten (protéine), de lipide

b- Composition du riz

Réactifs utilisés	Mode opératoire	Réactions obtenues	Substances présentes
			Amidon
			Eau
			Protéine
			lipide

Conclusion : Le riz est composé d’amidon en grande partie, d’eau, de protide, vitamine B1, de sels minéraux

c- Composition du lait

Laisser reposer du lait frais, de la crème surnage.

L’ajout de l’acide acétique dans le lait provoque sa coagulation : il se forme un caillot et du petit-lait.

L’observation du lait bouilli et refroidi montre une mince pellicule appelée frangipane

Réactifs utilisés	Mode opératoire	Réactions obtenues	Interprétation
			Lipide
			Protéines
			Eau
			Lactose
			Calcium
			Chlorure
			Phosphate

Conclusion :

Le lait renferme donc :

- des lipides (3,9%) dans la crème ou sous forme d’émulsion

- trois protéines : lactalbumine et lactoglobuline dans la frangipane et caséinogène dans le caillot (3,5%)

- une forte proportion d’eau (87%)

- lactose dans le petit-lait (4,8%)

- des sels minéraux dans le petit-lait parmi lesquels des chlorures, des sels de calcium, des phosphates (0,8%)

III) Ration alimentaire

La ration alimentaire correspond à la quantité d'aliments couvrant les besoins quotidiens en matière et en énergie de l’organisme

1- Besoins qualitatifs de l'alimentation

On divise les aliments en deux catégories : les macronutriments et les micronutriments.
a) Les macronutriments

Ils regroupent les protéines, les lipides et les glucides qui nous fournissent de l’énergie

-Les protéines : Aliments bâtisseurs, aliments d’entretien, de renouvèlement des tissus et de défensede l'organisme contre les agressions mais aussi aliments énergétiques (1g de protide libère 17kilojoules d’énergie).

L’apport protéique doit être équilibré : les protéines d'origine animale dans la viande, les volailles, la charcuterie, le poisson, les œufs représentent 50% ; celles d'origine végétale dans les céréales, les légumineuses* et les oléagineux* 50%.

La qualité de protéine dépend des acides aminés indispensables que l’organisme est incapable de synthétiser, l’alimentation doit donc en apporter. Une carence quantitative et qualitative en protéine dans l’alimentation provoque des maladies graves telles le marasme et la kwashiorkor.

Le besoin en macronutriments est de 12 à 15 % de protéines,

- Les lipides (graisses) : aliments énergétiques : 1g de lipides libère 37KJ d’énergie, constituants fondamentaux des membranes cellulaires, sources de vitamines liposolubles (A, D, E, K) et, pour certains, d'acides gras essentiels, indispensables à la croissance : l'acide linoléique et l'acide linolénique (d’origine végétale). La carence en acides gras essentiels provoque des troubles cutanés et des retards de croissance. Comme pour les protéines, il faut un équilibre entre acides gras saturés présents dans les graisses animales et acides gras polysaturés prédominant dans les huiles végétales.

Le besoin en macronutriments est de 30 à 35 % de lipides
- Les glucides (sucres) :aliments énergétiques : 1g glucide libère 17KJ d’énergie, représentent les combustibles les mieux adaptés au travail musculaire. Les aliments glucidiques sont classés suivant leur index glycémique qui indique leur vitesse d'assimilation par l'organisme.

Le besoin en macronutriments est 50 à 55 % de glucides.

b) Les micronutriments,

Ils n'apportent pas de calories, ils sont cependant nécessaires à l'organisme qui ne sait pas les fabriquer et sont fournis par l'alimentation, comme les vitamines et les sels minéraux, les fibres et l'eau.
- Les vitamines : indispensables au maintien en bonne santé, agissant à des doses si faible mais leurs déficience ou carence alimentaires provoque des maladies appelées avitaminoses,se trouvent dans les graisses (vitamines liposolubles : A, D, E, K) et dans l'eau que contiennent les aliments (vitamines hydrosolubles : groupes B et C).

Vitamines	Nom	Rôle principal	Avitaminose	Principales sources	Besoin journalier
Liposolubles	A	- Formation de pourpre rétinien - Croissance - Développement normal des tissus épithéliaux (cornée)	- baisse de vision - arrêt de croissance - lésions de cornée	Lait, œufs, foie, carottes	0,75mg
	D	Antirachitique	rachitisme	Beurre, œufs, poisson gras, foie	0,01mg
	E	Pour la reproduction	Trouble de reproduction	Lait, œufs, huiles végétales	10 à 25mg
	K	Antihémorragique	hémorragies	Légumes verts, foie, œufs, peau d’orange	4mg
Hydrosolubles	C	Anti scorbut	scorbut	Fruits, légumes crus	30 à 60 mg
	B1	Antibéribérique	béribéri	céréales, légumes secs, lait, œufs, viande	1,2 mg
	B2	Respiration cellulaire	Dermatose, lésions oculaires	levure, céréales, lait, œufs, viande, foie,	1,5 à 2 mg
	B12	- Croissance - formation de globules rouges	- Mauvaises croissance - anémie	Abats (foie, rein) viande	0,001 à 0,002 mg
	PP	Antipellagreuse	Pellagre	céréales, légumes secs, abats, viande, poisson	15 à 20 mg

- les sels minéraux : à fonction très différentes,aliments fonctionnels ou bâtisseurs,très nombreux,

On lesdivise en :

- macroéléments dont le besoin se situe entre le milligramme et le gramme par jour:

Exemples :

Le calcium et le phosphore interviennent dans l’ossification et les dents.

Le sodium, le fer, le potassium entrent dans la composition du sang

- oligoélémentsprésents dans notre corps à l'état de traces mais ils jouent un rôle prépondérant dans le développement de nos cellules. Leur carence provoque des maladies graves.

Exemples:

Le fluor participe à la constitution de l’émail,

L’iode entre dans la constitution des hormones thyroïdienne dont le besoin journalier est de 50mg , sa carence dans l’alimentation entraîne la maladie goitres

Le manganèse dont sa carence entraîne un défaut de croissance des os longs.

Le sélénium, zinc, magnésium....
Vitamines et sels minéraux existent en quantités variables dans les aliments, d'où l'intérêt d'avoir une alimentation diversifiée et suffisante pour couvrir l'ensemble des besoins de notre organisme.
- Les fibres. Présentes dans les végétaux, elles regroupent l'ensemble des glucides non absorbés par l'intestin grêle et susceptibles de servir de substrat pour la flore du côlon. Elles jouent un rôle important dans le fonctionnement des muscles de l’intestin donc nécessaires à la régulation du transit intestinal. Elles facilitent l’évacuation des déchets, luttent contre la constipation.
- L'eau. Elle représente 60 à 70 % du corps humain, c’est un aliment fonctionnel et bâtisseur. Pour une bonne irrigation et l'élimination des déchets, il est nécessaire d'en consommer deux à trois litres par jour, répartis entre l'eau de boisson et l'eau contenue dans les aliments, afin de compenser une élimination quotidienne par les urines, la respiration et la transpiration.

2- Besoins énergétiques.

La combustion des aliments par la cellule consomme de l’oxygène et libère de la chaleur qui sera convertie en une autre forme d’énergie (chimique, électrique, mécanique).

Le métabolisme de la matière concerne les transformations de la matière par l’organisme, le métabolisme énergétique concerne le bilan de l’énergie de ces transformations.

a- Evaluation de la dépense énergétique

La dépense énergétique, couverte par l’apport énergétique alimentaire peut être évaluée à partir de la mesure de l’énergie dégagée par la combustion des aliments dans l’organisme.

L’évaluation de la dépense énergétique d’un sujet peut être effectuée directement en mesurant la chaleur perdue par son corps : calorimétrie directe, ou indirectement en mesurant sa consommation d’oxygène : calorimétrie indirecte.

- Calorimétrie directe :

- Placer une personne dans une chambre calorimétrique, dont les parois sont bien isolées thermiquement

- Recueillir et mesurer la chaleur libérée par la personne selon le principe suivant :

. Dans un radiateur à ailette disposé à l’intérieur de la chambre, circule de l’eau froide qui s’échauffe en récupérant la chaleur produite par la personne et dont on mesure l’élévation de la température :

Chaleur sensible ou rayonnée = 4,18kJ/kg/°C x M (kg) x Dt°C,

4,18 kJ/kg/°C quantité d’énergie qui fait élever de 1°C 1kg d’eau

M masse d’eau circulant dans le radiateur à ailette

Dt°C variation de température de l’eau de l’entrée à sa sortie de la chambre

Sur un circuit de renouvellement de l’oxygène, deux cartouches contenant l’une de potasse récupère de CO₂et l’autre de ponce sulfurique, absorbe la vapeur d’eau émis par la personne :

Chaleur de vaporisation = 2,42kJ/g x m(g)

2,42kJ/g quantité d’énergie nécessaire à faire vaporiser 1g d’eau

. La personne peut vivre dans cette chambre pendant plusieurs jours et avoir une activité physique que l’on peut évaluer grâce à une bicyclette ergométrique : Travail musculaire

Dépense énergétique totale = chaleur sensible + chaleur de vaporisation + travail musculaire

Cette technique intéressante mais trop complexe est actuellement abandonnée

- calorimétrie indirecte

Le principe repose sur le fait que lors des phénomènes respiratoires, toute molécule organique oxydée libère une quantité d’énergie que les chimistes connaissent parfaitement: ainsi 1litre d’oxygène consommé oxydant le glucose correspond une libération de 21kJ d’énergie. Un calcul analogue peut être réalisé pour les autres nutriments. On admet habituellement que, pour un régime alimentaire mixte comportant glucides, protides et lipides, la consommation d’un litre d’oxygène correspond à la libération de 20 kJ c’est le coefficient thermique de l’oxygène.

Ainsi, il suffit donc de mesurer le volume d’oxygène absorbé par la personne pour sa respiration et appliquer la formule :

Dépense énergétique = volume d’oxygène absorbé X 20 kJ

Elle dépend de plusieurs facteurs (âge, sexe, poids, type d'activité, température extérieure), et se compose d'une dépense de fond (métabolisme basal) et d'une dépense de fonctionnement.

La dépense énergétique doit couvrir l'énergie consommée par le métabolisme basal plus celle liée à l'activité du sujet.L'estimation de la dépense énergétique sert à déterminer, de façon équilibrée, la ration alimentaire d'un sujet.

b- Le métabolisme de base ou métabolisme basal

Il correspond à la dépense d'énergie minimale et incompressible de l'organisme, nécessaire aux fonctions vitales (pour maintenir ses fonctions essentielles: battements cardiaques, mouvement respiratoire, entretien de la température corporelle, renouvellement cellulaire et moléculaire, activité cérébrale).

On évalue le métabolisme basal par les méthodes de colorimétrieindirecte chez une personne :

- A jeun depuis 12h, afin d’éliminer les dépenses énergétiques liées à la digestion

- Au repos et allongée afin d’éliminer les dépenses dus à l’activité musculaire

- A neutralité thermique (20°C pour un sujet moyennement habillé)

Le métabolisme basal varie en fonction du sexe et de l'âge. Il est en moyenne :

- 215 kJ. m^-2. h^-1pour un bébé

- 160 kJ. m^-2. h^-1 pour un homme de 20 ans

- 150 kJ. m^-2. h^-1 pour une femme de 20 ans

Les variations importantes entre le bébé et les adultes sont dues aux différences de surface corporelle. Plus le sujet est petit, plus son métabolisme de base sera élevé car la perte de chaleur par unité de masse dépend de la surface corporelle: un bébé présente une surface corporelle importante par rapport à sa masse. Des circonstances pathologiques peuvent aussi le modifier.

Le métabolisme basal représente en outre près des deux tiers des dépenses énergétiques quotidiennes (figure 1).

c- Les variations de la dépense énergétique

Les dépenses énergétiques, mesurées par la consommation d'oxygène et exprimées enkilojoules par unité de surface corporelle et par heure, varient en fonction de plusieurs paramètres:

- travail musculaire lors d'un effort,

- ingestion d'un repas (la digestion des lipides et des glucides consomme entre 5 et 10 % de l'apport d'énergie, celle des protéines de 25 à 30 %)

- maintien d'une température corporelle constante par rapport à celle du milieu environnant (lutte contre le froid ou contre la chaleur).

La dépense d'énergie minimale ou métabolisme basal représente près de 60 % de la dépense énergétique totale.

Les 40 % restants sont utilisés pour le maintien de la température corporelle et les travaux musculaires et digestifs.

Ces résultats montrent que le style de vie et le type d'activité pratiqué quotidiennement sont d'importants facteurs de variation de la dépense énergétique. Ils soulignent aussi l'attention qui doit être portée à la ration alimentaire.

d- Bilan énergétique

C’est la comparaison de gain d’énergie fournie par les aliments organiques consommés et la dépense d’énergie de l’organisme pour une durée déterminée.

- Si l’énergie reçue ou ER est supérieure à la dépense énergétique ou DE : ER > DE, il y a gain d’énergie c’est-à-dire augmentation de poids par mise en réserve d’énergie.

- Si ER< DE, il y a gain d’énergie c’est-à-dire diminution de poids car il y a oxydation de ses propres réserves.

- Si ER = DE, c’est l’équilibre de poids : ni gain ni perte

3-Alimentation équilibrée

Puisque les aliments ont des valeurs nutritives variées, il conviendra de veiller à des apports équilibrés de nutriments, correspondant à un bilan énergétique équilibré.

On a regroupé les aliments en 6 groupes.

Les aliments des groupes l et 2, riches en protéines, servent essentiellement à la construction de la matière vivante.

Les aliments du groupe 3 sont reconnus pour leur apport en vitamines, en sels minéraux et en fibres végétales.

Les aliments des groupes 4 et 5 sont surtout énergétiques.

Les aliments des groupes 6 permettant le bon fonctionnement de l’organisme

Une alimentation équilibrée sera constituée, sur une journée, d'un peu de chacun de ces groupes :