Karamö, le prof virtuelLeçon 17 sur 23
Les besoins alimentaires de l'homme
Je sais distinguer les besoins énergétiques et les besoins de matière de l'homme, calculer la valeur énergétique d'un repas et établir un bilan énergétique.
- 1 h
- 5 exercices corrigés
- 2 schémas
- QCM de 5 questions
À la fin de la leçon, tu sauras :
- Distinguer besoins quantitatifs (énergétiques) et besoins qualitatifs (de matière)
- Connaître la valeur énergétique des glucides, lipides et protides et calculer l'énergie apportée par un aliment
- Expliquer la notion d'isodynamie et ses limites à partir d'expériences de régimes
- Établir un bilan énergétique et en déduire l'évolution de la masse corporelle
Avant de commencer : La composition des aliments ; la dépense énergétique de l'homme et le métabolisme de base (leçon précédente).
1Je découvre
Aïssatou, élève de 12e SE à Mamou, prépare un exposé sur l'alimentation. Elle observe sa famille. Son père, cultivateur, travaille la terre toute la journée pendant la saison des pluies et mange de grosses portions de riz et de fonio. Sa mère allaite le petit Alpha, âgé de quatre mois. Son grand-père, âgé et peu actif, mange peu. Son cousin Ibrahima, lui, mange beaucoup de beignets et de sucreries et prend du poids.
Aïssatou se pose deux questions. D'abord : « Combien d'énergie chacun doit-il manger pour que son poids reste stable ? » Ensuite : « Si mon cousin mangeait seulement du sucre, en quantité suffisante pour avoir assez d'énergie, serait-il en bonne santé ? »
Dans la leçon précédente, tu as appris à mesurer la dépense énergétique. Les aliments doivent couvrir cette dépense, mais pas seulement.
Quels sont les besoins alimentaires de l'homme, comment les évaluer, et suffit-il de manger assez d'énergie pour être en bonne santé ?
2Je comprends
1. Deux catégories de besoins
On appelle besoins alimentaires les quantités d'aliments et de nutriments nécessaires chaque jour pour que l'organisme fonctionne normalement, se maintienne et, s'il le faut, grandisse. On distingue :
- les besoins quantitatifs ou besoins énergétiques : l'alimentation doit apporter autant d'énergie que l'organisme en dépense ;
- les besoins qualitatifs ou besoins de matière : l'alimentation doit apporter certaines substances précises (acides aminés, acides gras, vitamines, sels minéraux, eau) que l'organisme ne sait pas fabriquer et qui servent à construire et à entretenir ses tissus.
- Couvrir la dépense énergétique
- Mesurés en kilojoules par jour
- Fournis par glucides, lipides, protides
- Carence : amaigrissement
- Apporter des substances indispensables
- Mesurés en grammes ou milligrammes par jour
- Fournis par protides, lipides, sels, vitamines, eau
- Carence : maladies de carence
2. Les besoins énergétiques
La valeur énergétique des nutriments
Seuls trois groupes de nutriments fournissent de l'énergie : les glucides, les lipides et les protides. L'eau, les sels minéraux et les vitamines n'en fournissent pas. On retient les valeurs suivantes, pour l'oxydation dans l'organisme :
| Nutriment | Énergie libérée par gramme |
|---|---|
| Glucides | 17 kJ |
| Protides | 17 kJ |
| Lipides | 38 kJ |
Les lipides sont donc plus de deux fois plus énergétiques que les glucides : 3817 ≈ 2,2. Cela explique pourquoi l'huile, l'arachide et les graisses font vite grossir quand on en mange trop.
Méthode
Pour calculer l'énergie apportée par un aliment ou un repas :
- Je relève dans la table la masse de glucides, de lipides et de protides pour 100 g d'aliment.
- Je calcule ces masses pour la quantité réellement consommée (règle de trois).
- Je multiplie : glucides × 17, protides × 17, lipides × 38 (en kJ).
- J'additionne les trois résultats, puis j'additionne les aliments du repas.
Exemple
Pour 100 g de riz blanc cru, on donne environ : glucides 78 g, protides 7 g, lipides 0,6 g. Calcule l'énergie apportée par 200 g de riz cru (une bonne portion familiale).
Masses pour 200 g : glucides 156 g ; protides 14 g ; lipides 1,2 g.
Glucides : 156 × 17 = 2 652 kJ.
Protides : 14 × 17 = 238 kJ.
Lipides : 1,2 × 38 = 45,6 kJ.
Total : 2 652 + 238 + 45,6 = 2 935,6 kJ, soit environ 2 936 kJ.
Les besoins énergétiques varient
Le besoin énergétique d'une personne est égal à sa dépense totale : métabolisme de base + activité + digestion + thermorégulation + croissance. Il varie donc selon :
- l'âge : l'enfant et l'adolescent ont des besoins élevés par rapport à leur taille, à cause de la croissance ;
- le sexe : en moyenne, les besoins de l'homme sont supérieurs à ceux de la femme ;
- l'activité physique : c'est le facteur le plus important ; le cultivateur ou le manœuvre ont des besoins bien plus élevés que la secrétaire ;
- l'état physiologique : la grossesse et surtout l'allaitement augmentent les besoins ;
- le climat : lutter contre le froid augmente la dépense.
Le bilan énergétique
On compare chaque jour les apports (énergie des aliments) et les dépenses :
- apports = dépenses : bilan équilibré, la masse corporelle reste stable ;
- apports > dépenses : bilan positif, l'excès est stocké en graisses, la personne grossit ; c'est ce qui arrive au cousin Ibrahima ;
- apports < dépenses : bilan négatif, l'organisme puise dans ses réserves (glycogène, puis graisses, puis protéines des muscles) : la personne maigrit.
Chez l'enfant, un bilan légèrement positif est normal : il sert à construire les tissus de la croissance.
3. Peut-on remplacer un nutriment par un autre ? Les expériences de régimes
L'isodynamie
On a constaté qu'un animal peut rester en bon état si l'on remplace une partie des glucides de sa ration par des lipides, à condition de respecter l'équivalence énergétique : par exemple, 38 g de glucides fournissent autant d'énergie que 17 g de lipides (38 × 17 = 17 × 38 = 646 kJ). On dit que ces quantités sont isodynamiques. C'est la loi des isodynamies : du point de vue de l'énergie, les nutriments peuvent se remplacer en proportion de leur valeur énergétique.
Les limites de l'isodynamie
Des expériences sur de jeunes rats montrent les limites de cette loi. On leur donne des régimes qui apportent tous assez d'énergie, mais de composition différente.
| Régime | Résultat |
|---|---|
| Régime complet (glucides, lipides, protides, sels, vitamines, eau) | croissance normale |
| Régime sans protides, énergie suffisante | arrêt de croissance, amaigrissement, mort |
| Régime avec protides purifiés, sans sels minéraux | troubles graves, mort |
| Régime purifié complet mais sans vitamines | arrêt de croissance ; reprise après ajout d'un peu de lait frais |
| Régime sans eau | mort rapide, en quelques jours |
Ces expériences montrent que :
- les protides sont indispensables : aucun autre nutriment ne peut les remplacer, car ils apportent l'azote et les acides aminés nécessaires à la construction des protéines ;
- les sels minéraux, les vitamines et l'eau sont également indispensables, même s'ils n'apportent pas d'énergie ;
- l'isodynamie n'est donc valable que pour la part énergétique de la ration, surtout entre glucides et lipides.
La réponse à la question d'Aïssatou est donc claire : un régime fait seulement de sucre, même très riche en énergie, conduirait à de graves maladies.
4. Les besoins en eau
L'eau représente environ 60 % de la masse d'un adulte. Elle est perdue chaque jour par l'urine, la sueur, la respiration et les selles. Un adulte doit en recevoir environ 2,5 L par jour (boissons, eau des aliments, eau produite par la respiration cellulaire), et bien davantage en saison sèche, pendant l'harmattan ou lors d'un travail physique au soleil. La privation d'eau est beaucoup plus vite mortelle que la privation de nourriture.
5. Besoins d'entretien et besoins de croissance
On distingue enfin :
- les besoins d'entretien : ceux d'un adulte au repos, qui renouvelle ses tissus et maintient ses fonctions ;
- les besoins de croissance : chez l'enfant, l'adolescent, la femme enceinte ou qui allaite, des matériaux supplémentaires (protides, calcium, fer, vitamines) et de l'énergie en plus sont nécessaires pour construire de nouveaux tissus.
Ces notions seront développées dans les deux leçons suivantes : les besoins qualitatifs, puis les rations alimentaires.
3Je retiens
Je retiens
Besoins quantitatifs (énergétiques) : couvrir la dépense totale ; besoins qualitatifs (de matière) : apporter les substances indispensables.
Valeurs énergétiques : glucides 17 kJ/g ; protides 17 kJ/g ; lipides 38 kJ/g.
Les besoins énergétiques varient avec l'âge, le sexe, l'activité physique, la grossesse et l'allaitement, le climat.
Bilan énergétique : apports = dépenses → masse stable ; apports > dépenses → prise de poids ; apports < dépenses → amaigrissement.
Isodynamie : glucides et lipides peuvent se remplacer selon leur énergie ; mais protides, sels minéraux, vitamines et eau sont irremplaçables.
Besoin en eau d'un adulte : environ 2,5 L par jour, davantage par forte chaleur.
4Erreurs fréquentes
- Attribuer de l'énergie aux vitamines ou aux sels minéraux : ils sont indispensables mais n'apportent aucune énergie.
- Utiliser 17 kJ/g pour les lipides : les lipides fournissent 38 kJ/g, plus du double des glucides.
- Croire que manger assez d'énergie suffit : un régime énergétique sans protides ou sans vitamines conduit à la maladie.
- Oublier de ramener la composition à la masse réellement mangée : les tables donnent les valeurs pour 100 g.
5Je m’exerce
1Exercice 1
(Questions de cours)
a) Quelle est la différence entre besoins quantitatifs et besoins qualitatifs ?
b) Donne la valeur énergétique d'un gramme de glucides, de lipides et de protides.
c) Cite quatre facteurs qui font varier les besoins énergétiques.
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a) Les besoins quantitatifs (énergétiques) correspondent à la quantité d'énergie que l'alimentation doit apporter pour couvrir les dépenses de l'organisme. Les besoins qualitatifs (de matière) correspondent aux substances précises (acides aminés, acides gras, vitamines, sels minéraux, eau) indispensables à la construction et au fonctionnement de l'organisme.
b) Glucides : 17 kJ/g ; lipides : 38 kJ/g ; protides : 17 kJ/g.
c) L'âge, le sexe, l'activité physique, l'état physiologique (grossesse, allaitement), le climat.
2Exercice 2
Pour 100 g d'arachide grillée, on donne environ : glucides 16 g, protides 25 g, lipides 49 g. Calcule l'énergie apportée par une poignée de 50 g d'arachide.
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Pour 50 g : glucides 8 g ; protides 12,5 g ; lipides 24,5 g.
Glucides : 8 × 17 = 136 kJ. Protides : 12,5 × 17 = 212,5 kJ. Lipides : 24,5 × 38 = 931 kJ.
Total : 136 + 212,5 + 931 = 1 279,5 kJ.
3Exercice 3
Calcule la masse de lipides isodynamique de 100 g de glucides (arrondi au dixième de gramme).
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Énergie de 100 g de glucides : 100 × 17 = 1 700 kJ. Masse de lipides fournissant la même énergie : 1 700 ÷ 38 ≈ 44,7 g.
4Exercice 4
Un adulte dépense 11 000 kJ par jour. Ses aliments lui apportent chaque jour 350 g de glucides, 80 g de protides et 90 g de lipides.
a) Calcule l'énergie apportée par jour.
b) Établis son bilan énergétique. Que va-t-il se passer si cette situation dure ?
c) On admet que 1 g de graisse de réserve correspond à 38 kJ. Calcule la masse de graisse stockée ou perdue par jour (arrondie au gramme).
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a) Glucides : 350 × 17 = 5 950 kJ. Protides : 80 × 17 = 1 360 kJ. Lipides : 90 × 38 = 3 420 kJ. Total : 5 950 + 1 360 + 3 420 = 10 730 kJ.
b) Bilan : 10 730 − 11 000 = −270 kJ. Le bilan est négatif : les apports sont inférieurs aux dépenses. Si cela dure, la personne puisera dans ses réserves et maigrira lentement.
c) 270 ÷ 38 ≈ 7 : elle perd environ 7 g de graisse par jour (soit environ 200 g par mois).
5Exercice 5
(Type examen) On nourrit trois lots de jeunes rats de même âge avec des régimes différents, tous suffisants en énergie, et on suit leur masse pendant 6 semaines.
Lot A : régime complet. La masse passe de 50 g à 150 g.
Lot B : même régime, mais les protides sont remplacés par une quantité isodynamique de glucides. La masse passe de 50 g à 40 g, puis les rats meurent.
Lot C : régime complet, mais les lipides sont remplacés par une quantité isodynamique de glucides. La masse passe de 50 g à 145 g.
a) Calcule le gain de masse moyen par semaine du lot A (arrondi au dixième).
b) Compare les lots A et C. Que peux-tu conclure ?
c) Compare les lots A et B. Que peux-tu conclure ? Explique pourquoi.
d) Énonce la loi des isodynamies et précise ses limites à partir de ces résultats.
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a) Gain : 150 − 50 = 100 g en 6 semaines, soit 100 ÷ 6 ≈ 16,7 g par semaine.
b) Les lots A et C ont une croissance presque identique (150 g et 145 g). Remplacer les lipides par une quantité isodynamique de glucides ne gêne presque pas la croissance : du point de vue énergétique, glucides et lipides peuvent se remplacer.
c) Le lot B perd du poids et meurt alors que son régime apporte assez d'énergie. Les protides ne peuvent pas être remplacés par des glucides : ils apportent l'azote et les acides aminés nécessaires à la fabrication des protéines de l'organisme (croissance, renouvellement des tissus, enzymes). Ils sont indispensables.
d) Loi des isodynamies : les nutriments énergétiques peuvent se remplacer dans la ration en quantités qui libèrent la même énergie. Limites : elle ne vaut que pour la part énergétique de la ration (surtout glucides et lipides) ; les protides, et de même les vitamines, les sels minéraux et l'eau, ont un rôle de matière et ne peuvent pas être remplacés.
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6Je vérifie
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