Différences entre les systèmes digestifs herbivore, carnivore et omnivore

Les systèmes digestifs des herbivores et des carnivores diffèrent en raison de la nature différente de leur régime alimentaire.

Introduction

Le mode de digestion d’un animal dépend de son régime alimentaire: carnivore, herbivore ou omnivore. Par exemple, tous les mammifères ne sont pas carnivores, il existe aussi des mammifères herbivores comprennent les lapins, les chinchillas, les cobayes, etc.

Généralement, les carnivores consomment des tissus animaux semblables aux leurs; par conséquent, tout ce que le corps a à faire est de décomposer les tissus et d’absorber les différents composants qui peuvent ensuite être utilisés dans le corps des carnivores. Les omnivores ont un système digestif très similaire à celui des carnivores avec l’ajout d’un cæcum (première partie du colon).

Les herbivores consomment des matières végétales plus difficiles à décomposer que les tissus. Par conséquent, les herbivores ont mis au point des systèmes de fermentation qui contiennent une microflore spécifique, la microflore décomposant le matériel végétal en libérant des nutriments utiles que l’herbivore utilise.

Différents types de digestion

Carnivores

Parce que la viande est facile à digérer, le système gastrique des carnivores est généralement court et simple. Ils sont monogastriques, c’est-à-dire qu’ils n’ont qu’un seul estomac (contrairement à l’estomac des ruminants qui a quatre parties). En raison de la facilité avec laquelle les composants nécessaires à la croissance sont obtenus à partir des aliments, certains carnivores ont perdu la capacité de les synthétiser (par exemple, les chats sont incapables de synthétiser la taurine).

Les dents des carnivores sont tranchantes et solides, ce qui permet de déchirer facilement la viande des os de proie. Dans la mesure du possible, la viande est décomposée davantage par les dents pour assurer une surface maximale de digestion par les enzymes de l’estomac et de l’intestin grêle. Les vrais carnivores n’ont pas d’enzymes digestives dans leur salive.

Anatomie du chat
Schéma anatomique du chat où l’on distingue son appareil digestif d’animal carnivore

En raison du manque d’enzymes salivaires, la nourriture passe peu de temps dans la bouche d’un carnivore, elle est rapidement avalée et se déplace dans l’œsophage. L’œsophage est un tube qui va du pharynx (arrière de la cavité buccale) à l’estomac. Les parois de l’œsophage sont protégées des dommages causés par les aliments par un épithélium pavimenteux stratifié disposé en plis longitudinaux, ce qui permet également l’expansion de l’œsophage lorsque les aliments atteignent l’estomac. La nourriture est transmise le long de l’œsophage par péristaltisme qui est la contraction et la relaxation des muscles longitudinaux et circulaires, poussant la nourriture vers l’estomac en mouvement ondulatoire.

L’estomac a de multiples rôles dans la digestion, y compris :

  • Un réservoir pour l’alimentation
  • Une chambre de stérilisation, en raison de son faible pH (forte teneur en acide – HCL)
  • Une chambre de barattage pour mélanger les aliments avec les sucs gastriques digestifs a
  • La chambre initiale de la digestion des protéines, principalement par la pepsine – sécrétée par la paroi épithéliale de l’estomac.

La nourriture est déplacée vers l’intestin grêle, par péristaltisme (c’est-à-dire par contractions musculaires). L’intestin grêle est un tube long et étroit dont la structure et l’épithélium maximisent la surface. C’est important parce que l’intestin grêle est le principal organe de digestion des enzymes. La nourriture continue de voyager le long de l’intestin grêle par contraction musculaire. L’intestin grêle peut être divisé en duodénum, jéjunum et iléon. Le conduit pancréatique relie le pancréas au duodénum – la majorité des enzymes digestives entrent dans l’intestin grêle par ce conduit. Pour faciliter la digestion inlipidique, la bile est sécrétée par le foie (stockée dans la vésicule biliaire). La bile émulsifie les lipides, ce qui leur donne une plus grande surface, ce qui augmente l’efficacité des enzymes.

L’intestin grêle se joint au gros intestin, qui se compose du cæcum, du côlon et du rectum. Chez les carnivores, le cæcum n’a aucune fonction (car il est utilisé chez les herbivores/omnivores comme chambre de fermentation bactérienne des matières végétales). Le côlon absorbe un minimum de nutriments de la nourriture ingérée; au lieu de cela, son rôle principal est la réabsorption de l’eau, des vitamines et des électrolytes du mélange de nourriture, de salive et des sucs gastriques et pancréatiques qui passent à travers. Cela permet d’éviter une perte d’eau excessive et donc une déshydratation. Les restes sont excrétés par les sphincters rectal et anal.

Herbivores

Les herbivores ne consomment que du matériel végétal très difficile à digérer. Aucun vertébré ne fabrique une enzyme capable de décomposer la cellulose, le sucre dur qui forme les parois cellulaires des plantes, ce qui est malheureux car sa digestion produit du glucose. Comme l’alimentation contient de grandes quantités de fibres, le tube digestif des herbivores est comparativement beaucoup plus long que celui des carnivores, car les fibres sont beaucoup plus difficiles à digérer.

Pour surmonter ce problème, les herbivores ont développé une relation symbiotique avec une population de microflore qui habite une région spécialisée de l’intestin pour la fermentation, par exemple le caecum ou le rumen des ruminants. La population de microflore de l’intestin est capable de décomposer la cellulose et d’utiliser le glucose pour ses propres besoins métaboliques. En tant que déchet de ce processus, la population de microflore libère des acides gras volatils (p. ex. acétate, butyrate et propionate) que l’herbivore utilise comme source d’énergie. La production de ces acides gras est connue sous le nom de fermentation (la fermentation produit également de la chaleur qui maintient l’animal au chaud).

Il existe deux types d’herbivores en fermentation, ceux qui fermentent dans l’intestin antérieur et ceux qui fermentent dans l’intestin postérieur. La différence entre eux est la chambre de fermentation et l’organe utilisé pour la fermentation ; les attributs de la chambre de fermentation restent cependant les mêmes – anaérobie, beaucoup de liquide, pH régulé, alimentation régulière en azote et température correcte.

Fermentation dans le pré-estomac

Les 4 estomacs de la vache
Système digestif d’un ruminant (vache).m. Œsophage. v. Rumen ou panse. n. Réticulum ou réseau. b. Omasum ou feuillet. l. Abomasum ou caillette. t. Début des intestins.

La majorité des fermenteurs avec pré-estomac sont des ruminants (y compris les vaches, les moutons, les chèvres, les bœufs et les cerfs) qui fermentent leurs aliments avant qu’ils n’atteignent leur ” vrai ” estomac. L’estomac d’un ruminant se compose de quatre cavités qui sont le rumen, le réticulum, l’omasum et l’abomasum (véritable estomac). Les fermenteurs non ruminants de l’intestin antérieur (par exemple les chameaux, les lamas et les baleines) n’ont pas les quatre chambres distinctes ; ils ont simplement des modifications à l’intestin devant l’estomac véritable qui leur permettent de fermenter. Les ruminants digèrent les aliments plus efficacement que les fermenteurs de l’intestin postérieur, car ils sont capables de consommer les aliments dans le rumen – la cavité de fermentation, de permettre la digestion microbienne, puis de régurgiter la nourriture et de le mâcher un peu plus. Cela signifie qu’au moment où la nourriture ingérée atteint la caillette, tous les nutriments extractibles ont été métabolisés (une partie de la microflore du rumen peut également être digérée dans la caillette, ce qui augmente l’apport nutritionnel).

Fermentation de l’intestin postérieur

Les fermenteurs de l’intestin postérieur (p. ex. éléphant, cheval, cobaye, lapin, reptiles herbivores, tortue et oiseaux herbivores) ont un système digestif très semblable à celui des carnivores, sauf que, en raison des grandes quantités de fibres et autres composants difficiles à digérer dans le régime, le tube digestif complet est beaucoup plus long. Les fermenteurs de l’intestin postérieur ont également un cæcum en fonctionnement, agrandi, qui est l’organe de fermentation bactérienne. Le processus de fermentation est le même que celui des fermenteurs avec pré-estomac, mais comme le caecum est situé après l’estomac et l’intestin grêle, la majorité de la nourriture atteint le caecum non digéré. La fermentation bactérienne se produit dans le cæcum et le côlon, permettant à certains acides gras volatils d’être absorbés, mais les aliments digérés sont ensuite excrétés (avec la microflore). C’est pourquoi certains fermenteurs de l’intestin postérieur mangent leurs fèces – la nourriture qui les compose a été digérée par la microflore, ce qui lui confère une valeur nutritive. L’ingestion des fèces permet le rétablissement de la population de microflore.

Les herbivores possédant un pré-estomac sont beaucoup plus efficaces car les aliments sont digérés dès le premier passage dans le système digestif. Malheureusement pour les fermenteurs via l’intestin postérieur, la digestion est plus difficile, mais ils ont la capacité d’expulser leur population de microflore, ce qui est utile pendant les périodes comme l’hibernation.

Omnivores

Les omnivores consomment à la fois de la viande et de la matière végétale; ils ont un système digestif très similaire à celui des carnivores mais ont aussi un cæcum actif (moins bien adapté que celui des herbivores). Grâce à cette flexibilité, ils sont capables de consommer une alimentation variée, ce qui les a également empêchés de perdre la capacité de synthétiser certains produits dans l’organisme (comme chez les carnivores).

Le processus de digestion est extrêmement similaire à celui des carnivores, à l’exception de quelques adaptations mineures qui leur permettent de digérer la matière végétale – mais pas aussi efficacement que les herbivores.

Digestion par espèce

De nombreuses espèces ont un système digestif très semblable à celui illustré ci-dessus ; cependant, il peut y avoir de légères modifications aux systèmes entre les espèces, en voici quelques exemples.

Digestion des oiseaux

Les oiseaux n’ont pas de dents et ne peuvent donc pas mâcher; ils sont cependant capables de briser la nourriture en utilisant leur bec. Seules certaines espèces d’oiseaux (par exemple le moineau) sont capables de produire de la salive avec l’enzyme amylase (pour la digestion des glucides avant l’estomac).

Système digestif des oiseaux
Système digestif d’un Tétras du Canada

Lorsqu’un oiseau avale de la nourriture, il transmet l’œsophage à une structure appelée la culture. La culture est avant tout une zone de stockage de la nourriture consommée par l’oiseau, dont la taille diffère d’une espèce à l’autre, mais certaines adaptations chez certaines espèces lui permettent de produire du lait de culture riche en protéines et en graisse, qui est donné aux jeunes durant leurs premiers jours de vie. Une autre adaptation trouvée jusqu’à présent chez une espèce est que la culture agit comme une chambre de fermentation avant de l’intestin.

L’estomac d’un oiseau existe en deux parties, le pro-ventricule et le gésier (ventricule). Comme l’oiseau est incapable de mâcher, les muscles puissants du gésier lui permettent de moudre la nourriture, la présence de gravier dans le gésier facilite ce processus.

À partir de là, le système digestif est semblable à celui d’autres espèces – intestin grêle, gros intestin, etc. jusqu’à ce qu’il atteigne l’extrémité de l’appareil digestif. Au bout du gros intestin, le tube digestif s’ouvre dans le cloaque qui est simplement une sortie commune, partagée avec les voies urinaire et reproductive. Peu avant le cloaque, il y a une paire de cæcums, contrairement au caecum unique que l’on trouve chez d’autres espèces. (Les cæcums sont rudimentaires ou absents chez des espèces comme les faucons et les perroquets).

Digestion des lapins

Les lapins sont des fermenteurs herbivores capables de faire passer rapidement les aliments dans leur système digestif et d’éliminer rapidement les fibres. Grâce à cette capacité, le lapin est resté petit et agile, capable d’échapper rapidement aux prédateurs.

Les lapins ont un système digestif herbivore très typique, les seules différences sont qu’ils sont incapables de vomir et ont un gros cæcum.

Le système digestif des rongeurs
Le système digestif du lapin

Une variante bien connue des lapins est qu’ils consomment leurs propres excréments – la coprophagie. Ceci est dû au fait qu’ils sont des fermenteurs de l’intestin postérieur et qu’ils perdent une bonne quantité de nutriments et de vitamines dans les fèces. Le lapin produit deux formes de fèces :

  • Dur, fibreux – Aucune valeur nutritive
  • Doux, caecotrophes – Haute teneur en protéines ainsi qu’en vitamines B et K et en acides gras volatils. Les caecotrophes ne sont pas digérés/endommagés dans l’acide gastrique car une couche de mucus les entoure et les protège, ce qui permet d’absorber tous les nutriments et vitamines dans l’intestin grêle.

Digestion des rongeurs (myomorphes)

Les myomorphes sont omnivores et ont un système digestif très typique. En raison d’une structure entre l’œsophage et la région cardiaque de l’estomac, il leur est presque impossible de régurgiter les aliments.

La plupart des rongeurs de ce groupe n’ont pas de cæcum ou d’organe spécifique similaire impliqué dans la fermentation de la cellulose, mais le hamster a un pré-estomac- similaire aux ruminants, qui a un pH élevé et une grande population de microflore.

Tous les rongeurs, comme les lapins, présentent un certain degré de coprophagie pour les mêmes raisons – pour consommer les vitamines et les nutriments contenus dans les granulés fécaux.

Système digestif des sciuromorphes (tamias)

Également omnivore et possède un système digestif très semblable à celui des myomorphes.

Digestion des hystricomorphes (cobayes/chinchilla)

Le cochon d’Inde est un fermenteur herbivore de l’intestin postérieur, qui est un cæcum de grande taille – contenant jusqu’à 65% du contenu total de l’appareil digestif à la fois. Tout comme les myomorphes, les cobayes présentent une coprophagie.

Les chinchillas sont très semblables aux cobayes, mais ils ont évolué pour survivre sur les herbes pauvres en nutriments mais très fibreuses des Andes, ce qui signifie qu’un excès de gâteries très nutritives (chinchillas en captivité) peut causer la constipation ou la diarrhée mortelle.

Système digestif des chéloniens (tortues de mer, tortues terrestres et terrapins)

Système digestif de la tortue
Schéma anatomique de la tortue où l’on peut aisément voir le système digestif.

Les chéloniens n’ont pas de dents, ils doivent donc utiliser leur structure cornée et en forme de bec pour couper la nourriture. L’intestin grêle des tortues est relativement court par rapport à celui des mammifères. Comme les oiseaux, les reptiles ont une sortie commune du corps – le cloaque qui reprend les systèmes urinaire, digestif et reproducteur.

Digestion des serpents

Les serpents sont carnivores et possèdent de nombreuses dents qui sont régulièrement remplacées. En raison de la forme du serpent (allongé), le système digestif reste le même, mais tous les organes sont également allongés de manière appropriée.

Digestion des lézards

Les régimes alimentaires des lézards varient considérablement, de sorte que le système digestif s’adapte en conséquence, de herbivore à insectivore. Des variations se produisent dans l’efficacité du cæcum (lézards herbivores/omnivores).

Digestion des poissons

Quels poissons ont des dents ?
Les dents de gorge ou pharynginiennes d’un poisson rouge. Ces dents sont présentes sur le cinquième arc branchial dans la gorge de nombreux poissons qui ne possèdent pas de dents sur leur mâchoire.

Les poissons carnivores prédateurs ont des dents de gorge situées juste avant l’œsophage, qui servent à attraper et à retenir leurs proies. La structure du système digestif est plus en forme de tube que chez les autres espèces et peut varier considérablement en longueur, selon le régime alimentaire du poisson.

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