BIOLOGIE, 2ÈME ANNÉE, OPTION NUTRITION

Edition 2025 / Enseignement primaire, secondaire et technique en RDC.

PRÉLIMINAIRES

1. Objectifs Généraux du Cours

Ce cours établit le socle de connaissances biologiques indispensables au futur technicien en nutrition. L’objectif est de permettre à l’élève de comprendre les principes fondamentaux du vivant, depuis l’échelle moléculaire et cellulaire jusqu’aux organismes complexes et leurs écosystèmes. La maîtrise de ces bases est essentielle pour aborder avec rigueur les cours spécialisés de nutrition, de diététique et de pathologie. Il s’agit de former un esprit scientifique capable de lier les processus biologiques à leurs implications nutritionnelles concrètes. 🧬

2. Compétences Visées

Au terme de ce cours, l’élève devra être capable de :

• Décrire la structure et les fonctions des cellules eucaryotes et procaryotes, en expliquant leur pertinence pour le métabolisme.
• Identifier les grandes familles de molécules organiques (glucides, lipides, protides, acides nucléiques) et expliquer leur rôle énergétique, structural et fonctionnel dans l’organisme.
• Expliquer les mécanismes fondamentaux de la physiologie humaine, notamment la digestion, l’absorption des nutriments, la circulation sanguine et l’excrétion.
• Distinguer les principaux groupes de micro-organismes (bactéries, virus, champignons, levures) et analyser leur impact, tant bénéfique que pathogène, sur l’alimentation et la santé humaine.
• Appliquer les principes de la biologie végétale et animale pour comprendre l’origine et la qualité nutritionnelle des aliments issus de l’agriculture et de l’élevage en contexte congolais.

3. Approche Pédagogique

L’enseignement privilégie une approche active et contextualisée, alliant exposés théoriques, observations pratiques au microscope, et études de cas ancrées dans les réalités alimentaires de la RDC. L’accent est mis sur la résolution de problèmes concrets pour rendre les apprentissages significatifs. Des exemples tirés de la diversité des écosystèmes congolais, du fleuve Congo aux hauts plateaux du Kivu, illustreront chaque concept. Des séances de laboratoire permettront de développer les compétences techniques de base. 🔬

4. Modalités d’Évaluation

L’évaluation sera formative et sommative. Elle comprendra :

• Des interrogations écrites pour vérifier l’assimilation des savoirs théoriques.
• Des comptes rendus de laboratoire pour évaluer les compétences pratiques et la démarche scientifique.
• Une évaluation de mi-parcours et un examen final sous forme de situations-problèmes, où l’élève devra mobiliser l’ensemble de ses acquis pour analyser un cas pratique lié à la biologie et à la nutrition.

PARTIE I : LES FONDEMENTS DE LA VIE ET LA BIOCHIMIE NUTRITIONNELLE 🧪

Cette partie inaugurale pose les fondations de la biologie en explorant l’unité de base de la vie, la cellule, ainsi que les molécules qui la composent. Elle est conçue pour que l’élève comprenne que la nutrition est, à son niveau le plus fondamental, une question de chimie et de biologie cellulaire. L’étude détaillée des macronutriments et des micronutriments est abordée sous l’angle de leur structure moléculaire et de leur fonction biologique essentielle, préparant ainsi le terrain à la compréhension des métabolismes.

Chapitre 1 : La Cellule, Unité Structurale et Fonctionnelle du Vivant

Ce chapitre introduit la théorie cellulaire et explore en détail les deux grands types de cellules. Une attention particulière est portée aux organites et à leur rôle dans les processus vitaux, créant un lien direct entre la structure cellulaire et les fonctions métaboliques qui seront étudiées plus tard.

1.1. La Théorie Cellulaire et les Caractéristiques du Vivant

Cette section présente les principes fondateurs de la biologie moderne. Elle explore les propriétés communes à tous les êtres vivants (organisation, métabolisme, croissance, reproduction, irritabilité, adaptation) et établit la cellule comme l’unité fondamentale de toute forme de vie.

1.2. Structure et Organisation des Cellules

L’analyse comparative des cellules constitue le cœur de cette section.

1.2.1. La Cellule Procaryote

Étude de l’organisation simple des bactéries, en soulignant leur importance capitale dans les écosystèmes, la digestion (microbiote intestinal) et l’industrie agroalimentaire (fermentation du « munkoyo » à base de racines de manioc, typique du Bandundu).

1.2.2. La Cellule Eucaryote

L’étude se concentre sur la complexité et la compartimentation des cellules eucaryotes, en distinguant les spécificités des cellules animales et végétales, ce qui est fondamental pour comprendre les aliments que nous consommons.

• La Cellule Animale : Exploration détaillée des organites (noyau, mitochondries, réticulum endoplasmique, appareil de Golgi) et de leur rôle dans la synthèse des protéines, la production d’énergie et le transport intracellulaire.
• La Cellule Végétale : Mise en évidence des structures distinctives comme la paroi cellulaire (fibres alimentaires), les chloroplastes (photosynthèse) et la grande vacuole, en expliquant leur importance pour la texture et la composition des végétaux (légumes feuilles comme le « bitekuteku » ou les « mathémbela »).

Chapitre 2 : Les Molécules du Vivant : Introduction à la Biochimie

Ce chapitre explore la composition chimique des êtres vivants. Il établit le lien direct entre les nutriments présents dans l’alimentation et les molécules essentielles qui constituent et font fonctionner l’organisme, offrant ainsi les bases moléculaires de la nutrition.

2.1. L’Eau et les Sels Minéraux

Cette section aborde le rôle vital de l’eau comme solvant et milieu réactionnel, ainsi que l’importance des sels minéraux (calcium, fer, iode, etc.) comme cofacteurs enzymatiques et constituants structuraux, en lien avec les carences observables en RDC (goitre par carence en iode dans les régions montagneuses de l’Est).

2.2. Les Glucides

Étude des sucres, de leur classification (monosaccharides, disaccharides, polysaccharides) à leur rôle principalement énergétique. Des exemples locaux sont utilisés, comme l’amidon du manioc (le « fufu » de Kinshasa), du maïs (le « bukari » du Katanga) ou de la banane plantain (le « lituma » de l’Équateur).

2.3. Les Lipides

Cette section couvre les graisses, leur structure (acides gras, glycérol) et leurs multiples fonctions : réserve énergétique, isolation thermique, et constituants des membranes cellulaires. L’importance des acides gras essentiels est soulignée, avec des exemples comme l’huile de palme, très utilisée dans la cuisine congolaise, ou l’huile d’arachide du Kasaï.

2.4. Les Protides

Ici, l’étude porte sur les acides aminés et les protéines. Leur rôle structural (muscles, tissus) et fonctionnel (enzymes, hormones, anticorps) est mis en avant. Les sources de protéines sont diversifiées : animales (viandes, poissons du fleuve Congo ou du lac Tanganyika) et végétales (légumineuses comme le haricot cultivé au Kivu, ou le soja).

2.5. Les Vitamines

Cette section traite des vitamines, classifiées en hydrosolubles et liposolubles. Leur fonction de coenzymes dans les réactions métaboliques est expliquée, en illustrant les conséquences de leurs carences par des exemples pertinents (avitaminose A et ses conséquences sur la vision).

PARTIE II : LA BIOLOGIE HUMAINE : SYSTÈMES ET MÉTABOLISME 🧍

Cette deuxième partie se concentre sur l’organisme humain, en le présentant comme un système intégré dont le bon fonctionnement dépend d’un approvisionnement adéquat en nutriments. L’étude des principaux systèmes physiologiques impliqués dans le traitement des aliments permet à l’élève de suivre le parcours des nutriments, de leur ingestion à leur utilisation par les cellules. C’est une introduction directe à la physiologie et à la diététique.

Chapitre 3 : Le Système Digestif et l’Absorption

Ce chapitre est central pour un nutritionniste. Il détaille l’anatomie et la physiologie du tube digestif et explique les processus mécaniques et chimiques qui transforment les aliments en nutriments assimilables.

3.1. Anatomie du Tube Digestif

Description macroscopique des organes du système digestif, de la bouche à l’anus, incluant les glandes annexes (glandes salivaires, foie, pancréas).

3.2. Les Processus de la Digestion

Analyse des étapes de la digestion.

3.2.1. Digestion Mécanique

Étude de la mastication, de la déglutition et du péristaltisme intestinal.

3.2.2. Digestion Chimique

Focus sur l’action des enzymes digestives (amylases, protéases, lipases) et des sucs (gastrique, pancréatique, intestinal) dans la décomposition des glucides, lipides et protides en molécules simples.

3.3. L’Absorption Intestinale

Cette section explique comment les nutriments (glucose, acides aminés, acides gras) traversent la paroi de l’intestin grêle pour passer dans la circulation sanguine et lymphatique. La structure optimisée de la villosité intestinale est détaillée.

Chapitre 4 : Les Systèmes de Transport et d’Épuration

Une fois les nutriments absorbés, ils doivent être distribués aux cellules et les déchets produits doivent être éliminés. Ce chapitre explore les systèmes circulatoire et urinaire.

4.1. Le Système Circulatoire

Présentation du sang (composition et rôles), du cœur et des vaisseaux sanguins. Le mécanisme du transport de l’oxygène, du dioxyde de carbone, des hormones et, surtout, des nutriments vers toutes les cellules de l’organisme est expliqué en détail.

4.2. Le Système Urinaire

Étude de l’anatomie des reins et des voies urinaires. Le processus de filtration du sang, de formation de l’urine et d’élimination des déchets métaboliques (urée) est abordé, soulignant le rôle crucial des reins dans le maintien de l’homéostasie.

PARTIE III : LE MONDE MICROBIEN ET SES APPLICATIONS EN NUTRITION 🦠

Cette partie introduit l’élève à l’univers invisible des micro-organismes. Loin d’être uniquement des agents pathogènes, les microbes jouent des rôles essentiels en nutrition, que ce soit dans la transformation des aliments, la digestion ou la sécurité sanitaire. La compréhension de la microbiologie est donc une compétence clé pour le technicien en nutrition, notamment pour les questions d’hygiène alimentaire.

Chapitre 5 : Introduction à la Microbiologie

Ce chapitre dresse un panorama des principaux types de micro-organismes et de leurs caractéristiques biologiques fondamentales.

5.1. Les Bactéries

Étude de la morphologie, de la structure, de la reproduction (scissiparité) et du métabolisme des bactéries. Leur omniprésence et leur diversité de rôles sont illustrées.

5.2. Les Champignons Microscopiques

Présentation des levures et des moisissures, en distinguant leurs modes de vie et de reproduction.

5.3. Les Virus

Description de la structure acellulaire des virus et de leur mode de reproduction par parasitisme intracellulaire obligatoire, en expliquant pourquoi ils sont à la frontière du vivant.

Chapitre 6 : Microbiologie Alimentaire

Ce chapitre applique les concepts de la microbiologie au domaine de l’alimentation, un champ d’action direct du nutritionniste.

6.1. Les Micro-organismes Utiles

Exploration du rôle des bactéries et des levures dans la fermentation, un procédé de conservation et de transformation ancestral. Des exemples locaux sont analysés, comme la production de boissons fermentées ou la fermentation du manioc pour éliminer sa toxicité et produire le « chikwangue ». Le concept de microbiote intestinal et son rôle dans la digestion et l’immunité sont également introduits.

6.2. Les Micro-organismes d’Altération

Étude des moisissures et bactéries responsables de la dégradation des denrées alimentaires. Les facteurs favorisant leur prolifération (température, humidité, pH) sont analysés pour comprendre les bases de la conservation.

6.3. Les Micro-organismes Pathogènes

Cette section aborde les intoxications et les toxi-infections alimentaires, en présentant les principaux agents pathogènes (Salmonella, Staphylococcus aureus, etc.), les aliments à risque (viandes, œufs) et les symptômes associés. Cela constitue une base pour les règles d’hygiène alimentaire.

PARTIE IV : BIOLOGIE VÉGÉTALE, ANIMALE ET ÉCOLOGIE APPLIQUÉES 🌾

Cette dernière partie élargit la perspective en reliant la biologie fondamentale aux sources de notre alimentation et à l’environnement. Comprendre comment les plantes produisent la matière organique et comment les animaux s’intègrent dans les chaînes alimentaires est indispensable pour évaluer la durabilité et la qualité des ressources nutritionnelles.

Chapitre 7 : La Biologie des Producteurs : Le Monde Végétal

Ce chapitre se focalise sur les plantes en tant que base de la plupart des régimes alimentaires.

7.1. La Photosynthèse

Explication détaillée du processus par lequel les plantes convertissent l’énergie lumineuse en énergie chimique (glucose), produisant ainsi la matière organique qui nourrit l’ensemble de la biosphère. L’importance de ce processus pour la production d’oxygène est également soulignée.

7.2. Nutrition et Transport chez les Végétaux

Étude de l’absorption de l’eau et des minéraux par les racines et de leur transport via la sève brute, ainsi que de la distribution des sucres produits par la photosynthèse via la sève élaborée.

Chapitre 8 : Notions d’Écologie et Chaînes Alimentaires

Ce chapitre replace l’être humain et son alimentation dans le contexte plus large des écosystèmes.

8.1. Les Niveaux d’Organisation Écologique

Définition des concepts de population, de communauté et d’écosystème.

8.2. Les Chaînes et Réseaux Trophiques

Analyse des flux de matière et d’énergie dans un écosystème, à travers les niveaux trophiques : producteurs (végétaux), consommateurs (herbivores, carnivores, omnivores) et décomposeurs. Le positionnement de l’homme dans ces réseaux est discuté, en utilisant des exemples d’écosystèmes congolais (forêt du bassin du Congo, savanes du sud).

ANNEXES

1. Glossaire des Termes Clés

Ce glossaire fournit des définitions claires et précises pour l’ensemble du vocabulaire scientifique et technique introduit tout au long du cours, servant d’outil de référence permanent pour l’élève. Il couvre des termes allant de « ATP » et « ADN » à « osmose » et « enzyme ».

2. Protocoles de Sécurité en Laboratoire

Cette section détaille les règles fondamentales de sécurité à respecter lors des manipulations en laboratoire de biologie. Elle inclut la bonne utilisation du matériel (verrerie, microscope, bec Bunsen), la gestion des produits chimiques et biologiques, et la conduite à tenir en cas d’incident.

3. Fiches Techniques Simplifiées

Des fiches synthétiques sont proposées pour des manipulations de base, telles que la préparation d’un frottis, l’observation de cellules au microscope ou un test simple de mise en évidence de l’amidon dans un aliment. Ces fiches sont conçues pour guider l’élève lors des séances de travaux pratiques.