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La digestion des aliments

Fonctionnement de l’organisme et besoin en énergie

Cycle 4

5e

Introduction

Organisation des séances

Scénario organisé en 3 séances pour un total de 4h00.

  • Séance 1 : 1h30

  • Séance 2 : 1h30

  • Séance 3 : 1h00

Objectifs visés

  • Situer dans le temps des découvertes scientifiques.
  • Participer à la conception d’un protocole pour réaliser une digestion in vitro et la mettre en œuvre.
  • Observer, recenser et organiser des informations relatives au trajet des aliments et à l’arrivée des enzymes dans le tube digestif.
  • Présenter ces informations sous une forme appropriée.
  • Faire (en respectant des conventions) un schéma fonctionnel de l’absorption intestinale.
  • Exprimer à l’écrit les étapes de la démarche.

Pré-requis

Les élèves ont vu à l’école primaire que :

  • dans l’espèce humaine, les aliments sont transformés au cours de leur trajet dans le tube digestif. La partie non digérée est rejetée sous forme d’excréments.
  • L’action mécanique des dents contribue à la transformation des aliments en nutriments. Il faut donc en prendre soin.
  • Les élèves ont donc abordé la digestion en observant ses manifestations et en étudiant ses principes élémentaires avec des formulations simples. Cette étude a permis de justifier des comportements souhaitables en matière d’alimentation.

Les élèves ont vu en 6e que :

  • les animaux prélèvent leurs aliments dans leur milieu de vie. Ces aliments peuvent être d’origine animale, végétale et minérale.

 

Séance 1

Durée

1h30

Situation déclenchante

La séance est introduite sous forme d’un texte qui présente la situation-problème suivante.
Le professeur de SVT des 5e1 est absent. Le cours devait porter sur la digestion.
Lucie s’exclame en s’installant en permanence : « Ce n’est pas grave ! Je me souviens très bien de mon cours de primaire : la digestion, c’est facile à comprendre, c’est quand on mâche un aliment grâce à nos dents. »
Éva lui répond : « Il ne peut pas y avoir que ça ! Sinon, comment feraient les oiseaux ? Tu sais bien qu’ils n’ont pas de dents ! »

Problème

Comment les aliments sont-ils transformés dans le tube digestif ?

Supports

  • Appareil digestif en 3D sur la plateforme Corpus (onglet « Anatomie », icône Système digestif).
  • La progression des aliments dans le tube digestif (document 1). Ce document, fourni par le professeur, présente des radiographies de la bouche, de l’œsophage, de l’estomac et de l’intestin grêle. Il indique pour chaque organe la durée du séjour des aliments et l’action subie.
  • Photographies du contenu des différentes parties du tube digestif (bouche, œsophage, estomac, intestin grêle) après un repas (document 2).
  • Vidéo Corpus Digestion in vitro (onglet « Filtrer par thèmes », Expériences historiques).

Consigne

Version tâche complexe

À l’aide des documents et du site Corpus à disposition, rédiger un texte qui aidera Éva à expliquer à sa camarade comment les aliments sont transformés dans le tube digestif.
Un schéma distribué par le professeur (schéma de l’appareil digestif à légender) est à rendre complété et la démarche expérimentale de la vidéo doit être présentée sur feuille.

Version guidée

Après avoir observé l’appareil digestif en 3 dimensions et étudié les documents à disposition :
1. a. Compléter le schéma du document distribué, puis décrire l’état des aliments le long du tube digestif.
b. Relever les actions subies par les aliments le long du tube digestif.
2. a. Indiquer toutes les étapes de la démarche expérimentale de la vidéo : Digestion in vitro (les expériences sont à présenter sous forme de schémas).
Que manque-t-il dans ces expériences ?
b. À quelle expérience historique fait-on référence dans cette vidéo ?
3. Rédiger une conclusion qui aidera Éva à expliquer à sa camarade comment les aliments sont transformés dans le tube digestif.

Activités

1. À partir de l’interface en 3D et du document 1, les élèves localisent la disposition des organes et repèrent les noms de ceux dans lesquels circulent les aliments (organes du tube digestif).
À l’aide du document 2, ils décrivent l’état des aliments le long du tube digestif : en morceaux dans la bouche et l’œsophage, sous forme de bouillie avec quelques fragments dans l’estomac et liquéfiés dans l’intestin grêle.
Les élèves peuvent en déduire que les aliments subissent une action mécanique dans le tube digestif (mastication grâce aux dents dans la bouche, brassage dans l’estomac et l’intestin grêle, mouvements tout le long du tube digestif).

2. À partir de la vidéo Digestion in vitro, les élèves repèrent les étapes de la démarche expérimentale :

L’hypothèse testée
On suppose que le liquide contenu dans l’estomac (=liquide stomacal) est capable de dissoudre les aliments.

Expériences pour vérifier la validité des hypothèses
Les élèves restituent le protocole de l’expérience sous forme de schémas.
On attend des schémas qu’ils présentent 2 tubes à essai, l’un contenant des lamelles de poulet et du liquide de l’estomac, l’autre contenant des miettes de pain et du liquide de l’estomac.
Les tubes à essai sont fermés et placés près d’une source de chaleur pendant 3 jours.
Les consignes données pour la réalisation des schémas doivent être respectées.

Résultats
Au bout de 3 jours, dans le tube 1, les morceaux de mie de pain sont complètement dissous. Dans le tube 2, au bout de 3 jours, les fragments de poulet sont plus fins qu’au début de l’expérience. Ils ont été partiellement dégradés.

Conclusion
Le liquide contenu dans l’estomac a permis de dissoudre complètement le pain et partiellement les fragments de poulet. L’hypothèse est validée : le liquide contenu dans l’estomac peut dissoudre les aliments.
Il manque à ces expériences un montage témoin (tube à essai contenant de l’eau et du pain pour la 1re expérience et tube à essai contenant de l’eau et des fragments de poulet pour la 2de expérience).

Remarques
Les expériences sont réalisées près d’une source de chaleur pour reproduire les conditions dans le corps (température de 37 °C).
Comme indiqué dans la vidéo Digestion in vitro, il faudra laisser plus longtemps les fragments de poulet avec le liquide de l’estomac pour obtenir leur transformation en substances solubles.
La vidéo fait référence à la 1re expérience in vitro réalisée par le biologiste italien Spallanzani en 1750. Elle avait été faite avec son propre liquide gastrique, en mettant les tubes pendant 3 jours sous ses aisselles.

Les «coups de pouce» (à distribuer pour la version tâche complexe en fonction des besoins des élèves)

  • Aide à la démarche de résolution :

Pour compléter le schéma distribué, lire le « Mode d’emploi » (onglet «Plus») pour trouver comment on peut visualiser l’appareil digestif en 3D.

  • Pour identifier l’action subie par les aliments dans le tube digestif :
  • identifier l’action subie par les aliments dans chaque partie du tube digestif, en étudiant avec attention le document 2 ;
  • préciser comment on peut qualifier l’ensemble de ces actions.
  • Pour trouver la démarche expérimentale de la vidéo :

À partir de l’étude de la vidéo, il faut trouver : l’hypothèse testée, les expériences réalisées pour la vérifier, les résultats obtenus et la conclusion.

  • Apport de savoir-faire :
  • Si l’élève rencontre des difficultés dans la réalisation des schémas d’expérience, l’enseignant pourra distribuer une fiche méthode « Réaliser le schéma d’une expérience ».
  • Si l’élève a du mal à naviguer sur le site, on pourra distribuer une impression du « Mode d’emploi » Corpus.
  • Apport de connaissances :

Liquide stomacal : liquide produit par l’estomac. On le nomme aussi suc gastrique.
C’est l’un des sucs digestifs produits par le tube digestif.

Suc digestif : substance produite par certains organes du tube digestif permettant la transformation des aliments en éléments solubles, directement utilisables par les organes.

Production attendue

Les élèves doivent légender et proposer un titre au schéma de l’appareil digestif. Ils ont indiqué sur feuille les étapes de la démarche expérimentale présentée dans la vidéo Digestion in vitro (hypothèse testée, schémas des expériences, résultats obtenus sous forme d’un texte et conclusion).
Ils ont répondu à la consigne en rédigeant un texte qui explique à Éva comment les aliments sont transformés dans le tube digestif.

Exemple de texte attendu :

Les aliments consommés passent dans le tube digestif où ils subissent :

  • une action mécanique (mastication et mouvements des organes)
  • une transformation chimique grâce à l’action de liquides fabriqués par les organes du tube digestif (ces liquides sont des sucs digestifs).

Bilan

La réalisation de cette tâche complexe permet de travailler les capacités suivantes :

  • extraire d’une observation en 3D, d’un document papier, d’une vidéo les informations utiles ;
  • raisonner en interprétant des résultats d’expériences, en critiquant la conception d’expériences de digestion in vitro ;
  • communiquer à l’aide d’un langage scientifique adapté (en réalisant des schémas d’expériences, en rédigeant une conclusion).

Chaque élève travaillera à son rythme. Les aides à la démarche de résolution, les apports de savoir-faire et de connaissances seront à donner en fonction des besoins des élèves.
À la fin de ce cours, les élèves auront vu que les aliments consommés subissent dans le tube digestif une action mécanique et une transformation chimique due à l’action de sucs digestifs.
À la séance suivante, la réalisation d’expériences de digestion permettra d’introduire la notion d’enzymes et de nutriments.

Séance 2

Durée

1h30

Situation déclenchante

On distribue aux élèves le texte suivant :
En fin de semaine, Lola va courir le cross départemental. Pour se préparer au mieux, son professeur d’EPS lui conseille de manger des pâtes ce jour-là : «Les pâtes apporteront du glucose à tes muscles pendant l’épreuve», lui dit-il.
Lola cherche à le vérifier en cours de SVT : elle utilise une bandelette test de glucose qui permet de vérifier si un aliment contient du glucose. Le test s’avère négatif. Lola pense que son professeur s’est trompé.
« C’est pourtant vrai ! », lui confirme son professeur de SVT.

Problème

Comment les pâtes sont-elles transformées dans notre corps en glucose ?

Supports

Matériel pour réaliser une digestion in vitro :

  • 2 tubes à essai
  • filtrat de pâtes
  • eau
  • solution identique au suc digestif contenu dans l’intestin grêle
  • incubateur
  • bandelettes test de glucose

Consigne

En utilisant le matériel à disposition, vous proposerez puis testerez un protocole expérimental pour expliquer comment les pâtes sont transformées en glucose dans notre corps.
Vous présenterez toutes les étapes de la démarche expérimentale testée sur feuille (expériences sous forme de schémas).
Vous rédigerez un petit texte qui montrera à Lola que ses professeurs lui ont donné un bon conseil pour se préparer au cross, en expliquant de manière complète et claire comment les pâtes sont transformées en glucose dans notre corps.

Production attendue

Les élèves ont vu dans le cours précédent que les sucs digestifs transforment les aliments en bouillie (=substances solubles).
On attend donc qu’il formule comme hypothèse la suivante : «Je suppose que les sucs digestifs transforment les pâtes en glucose.»

  • Les élèves devront utiliser le matériel à disposition pour réaliser des expériences de digestion in vitro.

On attend qu’ils préparent 2 tubes :

  • un tube témoin devra contenir du filtrat de pâtes et de l’eau ;
  • le second, le tube-test, devra contenir du filtrat de pâtes et de la solution identique à celle du suc digestif.

Les élèves devront placer les tubes à 37 °C (température corporelle).
Au bout de 20 min, ils réaliseront les tests avec les bandelettes de glucose, négatif pour le tube témoin, positif pour le tube-test.
Après avoir décrit sous forme de phrases claires et précises les résultats obtenus, on attend que les élèves valident l’hypothèse selon laquelle les sucs digestifs transforment les pâtes en glucose.
Lors de la rédaction du texte final, on attend qu’ils utilisent un vocabulaire plus précis et qu’ils indiquent que ce sont les enzymes des sucs digestifs qui transforment les aliments telles les pâtes en nutriments comme le glucose.

Pour compléter le cours, on peut :

  • soit montrer le début de la vidéo Corpus La digestion (l’arrivée des différentes enzymes dans le tube digestif y est présentée).
  • soit distribuer un document papier présentant les parties du tube digestif où sont libérées des enzymes.

Aide à la démarche de résolution (à distribuer selon les besoins des élèves)

Les étapes de la démarche expérimentale sont :

  • la formulation d’une hypothèse
  • la réalisation d’expériences pour vérifier l’hypothèse
  • l’observation des résultats obtenus
  • la conclusion sur la validité de l’hypothèse

Que doit contenir le tube-témoin ? Et le tube-test ?
À quelle température se font les expériences ?
Quel est le seul paramètre qui change entre les 2 tubes ?

Apport de connaissances
On rappellera la définition du suc digestif (voir séance 1) et on donnera les définitions suivantes :

enzyme : élément contenu dans les sucs digestifs permettant la transformation des aliments en nutriments.

nutriment : élément utilisable par l’organisme et provenant de la transformation chimique des aliments. Exemple : le glucose.

Apport de savoir-faire
Fiche-méthode : « Réaliser un schéma d’expérience ».

Bilan

Cette séance est l’occasion de travailler sur toutes les étapes de la démarche expérimentale.
Les élèves auront :
formulé une hypothèse en cohérence avec le problème de départ ;

  • proposé un protocole expérimental pour tester la validité de leur hypothèse ;
  • réalisé toutes les étapes du protocole ;
  • interprété les résultats des expériences pour conclure sur la validité de l’hypothèse.

Les expériences présentées sous forme de schémas seront l’occasion pour l’enseignant de vérifier que les critères de réussite pour réaliser des schémas (vus lors de la séance 1) sont bien acquis.
À la fin de cette séance, les élèves auront vu que, sous l’action des enzymes contenues dans les sucs digestifs, les aliments sont transformés dans le tube digestif en nutriments.
L’objectif de la séance suivante sera de découvrir comment les nutriments parviennent jusqu’au sang et au niveau de quel organe.
 

Séance 3

Durée

1h00

Situation déclenchante

Au cours de leur trajet dans le tube digestif, nous avons vu que les aliments sont transformés progressivement en nutriments.

Problème

Comment les nutriments passent-ils dans le sang ?

Supports

  • Photographie d’une portion de l’intestin grêle de lapin.
  • Document indiquant la quantité de nutriments dans le sang entrant et dans le sang sortant de l’intestin grêle.
  • Document présentant l’intestin grêle en coupe et le détail de l’intestin grêle en coupe.
  • Document «L’intestin grêle en quelques chiffres».
  • Vidéo Corpus sur La digestion (la fin de la vidéo traite de l’absorption intestinale)

Consigne

À l’aide des différents documents, préciser dans quel segment du tube digestif les nutriments passent dans le sang. Identifier les caractéristiques de cette partie du tube digestif, qui facilitent le passage des nutriments dans le sang.

Activités

En observant la photographie de l’intestin grêle, les élèves remarquent qu’il y a des substances solubles (=nutriments) dans l’intestin grêle et qu’on ne les retrouve pas au-delà de l’intestin grêle. Ils constatent que c’est un organe très vascularisé.

Ces observations permettent de supposer que le passage des nutriments dans le sang se fait au niveau de l’intestin grêle.

Les élèves confirment l’hypothèse à partir de l’analyse de la quantité de nutriments dans le sang entrant (1,5 g/l) et sortant (3,5 g/l) de l’intestin grêle.

À partir de documents photographiques, ils identifient ensuite les caractéristiques de l’intestin grêle et les mettent en relation avec leur fonction d’absorption :

  • L’intestin grêle est un cylindre de 7 à 8 m de long et de 3 cm de diamètre.
  • La paroi présente de nombreux replis (replis de l’intestin, replis de la paroi interne de l’intestin et 10 millions de villosités intestinales), ce qui représente une surface d’absorption de 250 m2.
  • Il y a des capillaires sanguins dans les villosités intestinales.

Production attendue

À partir de l’étude des différents documents, les élèves doivent :

  • indiquer que les nutriments passent dans le sang au niveau de l’intestin grêle, organe très vascularisé ;
  • indiquer que la surface de l’intestin grêle est très étendue, grâce à ses nombreux replis et aux villosités intestinales, ce qui favorise l’absorption intestinale des nutriments.

Un schéma fonctionnel de l’absorption intestinale sera à compléter.
L’élève devra le légender et indiquer par des flèches le trajet des nutriments.

Bilan

Cette séance permet de travailler les capacités suivantes :

  • extraire d’une observation, d’un document papier, d’une vidéo les informations utiles ;
  • raisonner (en comparant des valeurs) ;
  • communiquer à l’aide d’un langage scientifique (faire un schéma fonctionnel en respectant des conventions).

À la fin de cette séance, les élèves ont vu que les nutriments passent dans le sang au niveau des villosités intestinales de l’intestin grêle.

Ils verront par la suite qu’une alimentation équilibrée apporte l’énergie nécessaire à l’organisme et que des apports énergétiques supérieurs ou inférieurs aux besoins de l’organisme favorisent l’apparition de certaines maladies.

Conclusion

Le scénario proposé permet d’étudier la digestion en 3 séances.
Il est préférable de conduire les séances 1 et 2 en groupes à effectif réduit.
Des grilles d’autoévaluation qui présentent les indicateurs de réussite permettent aux élèves de mieux cerner ce qu’on attend de lui, les critères de réussite de l’activité et les points sur lesquels il doit travailler.
Le site Corpus a été utilisé à plusieurs reprises dans la séance 1 (visualisation de l’appareil digestif en 3D et vidéo Digestion in vitro). Il peut être utilisé en partie dans les séances 2 et 3 grâce à la vidéo La digestion. Cette vidéo peut aussi être utilisée en fin de chapitre pour vérifier les connaissances.
Les notions acquises dans ce chapitre seront réinvesties en classe de 3e dans la partie « Responsabilité en matière de santé et d’environnement ».

Vidéos utilisées

Suggestion de scénarios pédagogiques