CHIMIE, 2ÈME ANNÉE, OPTION NUTRITION

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

PRÉLIMINAIRES

1. Objectifs Généraux du Cours

Ce cours de chimie est spécifiquement conçu pour fournir au futur technicien en nutrition les bases moléculaires indispensables à la compréhension des aliments et de leurs transformations. L’objectif central est de démystifier la composition de la matière vivante et de maîtriser le langage chimique pour décrire un nutriment, interpréter une réaction métabolique et justifier une technique de conservation ou de cuisson. Il s’agit de construire un pont solide entre la science chimique fondamentale et ses applications directes en nutrition humaine, diététique et technologie alimentaire. 🧪

2. Compétences Visées

Au terme de ce programme d’études, l’élève détiendra la capacité de :

• Identifier les principaux atomes et molécules constituant les aliments (carbone, hydrogène, oxygène, azote) et expliquer la nature des liaisons chimiques qui les unissent.
• Décrire la structure chimique des grandes familles de nutriments (glucides, lipides, protides, vitamines) et la relier à leurs propriétés physico-chimiques et à leur rôle nutritionnel.
• Expliquer les principes des réactions chimiques fondamentales (oxydo-réduction, acido-basiques, enzymatiques) qui régissent à la fois les transformations culinaires et les processus métaboliques.
• Analyser l’impact des paramètres comme le pH, la température et la présence d’eau sur la stabilité des nutriments et la prolifération microbienne dans les aliments.
• Appliquer des notions de chimie des solutions pour préparer des dilutions et comprendre les concentrations, des compétences essentielles pour les travaux en laboratoire ou la préparation de solutés.

3. Approche Pédagogique

La méthodologie adoptée est celle de la chimie appliquée et contextualisée, où chaque concept théorique est immédiatement illustré par un exemple tiré du champ de l’alimentation congolaise. L’apprentissage se fera par la résolution de problèmes concrets : pourquoi le manioc amer doit-il être fermenté (chimie de la détoxification) ? Quelle est la réaction chimique derrière le brunissement d’une banane plantain (oxydation enzymatique) ? Des expériences simples en laboratoire permettront de visualiser les concepts, comme la mesure du pH d’un jus de citron ou la mise en évidence de l’amidon dans la farine de maïs du Katanga. 🔬

4. Modalités d’Évaluation

L’évaluation sera continue et visera à mesurer la capacité de l’élève à appliquer les connaissances chimiques à des situations nutritionnelles. Elle comprendra :

• Des interrogations écrites pour évaluer la maîtrise de la nomenclature, des structures moléculaires et des principes réactionnels.
• Des comptes rendus de laboratoire évaluant la rigueur expérimentale et la capacité d’interprétation des résultats.
• Un examen final structuré autour d’études de cas, demandant par exemple d’expliquer chimiquement les étapes de la transformation de l’huile de palme brute en huile raffinée ou de justifier le choix d’une technique de conservation pour le poisson pêché sur le lac Tanganyika.

PARTIE I : PRINCIPES FONDAMENTAUX DE LA CHIMIE GÉNÉRALE ⚛️

Cette première partie établit le socle de la connaissance chimique. Avant de pouvoir comprendre la complexité des molécules alimentaires, l’élève doit maîtriser les concepts de base qui gouvernent toute matière. C’est l’apprentissage de l’alphabet et de la grammaire de la chimie, une étape indispensable pour pouvoir ensuite lire et comprendre le grand livre des aliments.

Chapitre 1 : L’Atome et la Molécule

Ce chapitre explore la structure de la matière à son niveau le plus élémentaire, en se focalisant sur les atomes les plus importants pour la biologie et la nutrition.

1.1. Structure de l’Atome

Présentation du modèle atomique : noyau (protons, neutrons) et nuage électronique (électrons). L’accent est mis sur les atomes clés du vivant : Carbone (C), Hydrogène (H), Oxygène (O), Azote (N), Phosphore (P) et Soufre (S).

1.2. La Liaison Chimique

Étude des forces qui unissent les atomes pour former des molécules stables.

• La liaison covalente : Le partage d’électrons, qui est la base de toutes les molécules organiques constituant les nutriments.
• La liaison ionique : Le transfert d’électrons, essentiel pour comprendre la structure des sels minéraux (NaCl, KCl).

Chapitre 2 : La Chimie des Solutions

Les aliments sont majoritairement constitués d’eau, et la plupart des réactions biologiques et culinaires se déroulent en milieu aqueux. Ce chapitre est donc essentiel.

2.1. L’Eau, Solvant Universel

Étude de la molécule d’eau (H₂O), de sa polarité et de sa capacité exceptionnelle à dissoudre de nombreuses substances, ce qui en fait le milieu réactionnel de la vie.

2.2. Les Notions de Concentration

Introduction aux différentes manières d’exprimer la quantité d’une substance dissoute (concentration molaire, massique), une compétence pratique pour les analyses nutritionnelles.

2.3. L’Équilibre Acido-Basique et le pH

Définition des acides et des bases. Introduction de l’échelle de pH comme mesure de l’acidité d’un milieu. Son importance est illustrée par son rôle dans la digestion (acidité de l’estomac) et dans la conservation des aliments (l’acidité du vinaigre ou du citron empêche le développement bactérien).

PARTIE II : CHIMIE ORGANIQUE : L’ARCHITECTURE DES NUTRIMENTS 🌽

Cette partie constitue le cœur du cours. Elle se consacre à l’étude de la chimie du carbone, qui est le fondement de toutes les molécules énergétiques et structurales que nous ingérons. L’élève y découvrira la structure, la classification et les propriétés des glucides, des lipides et des protides, en reliant systématiquement chaque famille moléculaire à des aliments courants en RDC.

Chapitre 3 : Les Glucides, Molécules de l’Énergie

Ce chapitre aborde la chimie des sucres, la principale source d’énergie pour l’organisme humain.

3.1. Les Oses (Monosaccharides)

Étude de la structure du glucose, du fructose et du galactose, les briques élémentaires de tous les glucides.

3.2. Les Disaccharides et Polysaccharides

Explication de la liaison osidique qui permet de former des sucres plus complexes.

• Disaccharides : Le saccharose (sucre de table), le lactose (sucre du lait).
• Polysaccharides : L’amidon (réserve énergétique des plantes comme le manioc, l’igname ou le riz), le glycogène (réserve énergétique animale) et la cellulose (constituant structural des végétaux et principale fibre alimentaire).

Chapitre 4 : Les Lipides, Matières Grasses Essentielles

Ce chapitre explore la famille diverse des lipides, molécules caractérisées par leur insolubilité dans l’eau.

4.1. Les Acides Gras et les Triglycérides

Description de la structure des acides gras (saturés et insaturés) et de leur assemblage avec le glycérol pour former les triglycérides, principale forme de stockage des graisses dans des aliments comme l’huile d’arachide du Kasaï ou le beurre.

4.2. Les Stérols

Présentation du cholestérol et des phytostérols, en expliquant leur rôle structural dans les membranes cellulaires.

Chapitre 5 : Les Protides, Bâtisseurs du Vivant

Ce chapitre se concentre sur les molécules les plus complexes et polyvalentes du vivant : les protéines.

5.1. Les Acides Aminés

Étude des 20 acides aminés qui sont les monomères des protéines, en distinguant les acides aminés essentiels qui doivent impérativement être apportés par l’alimentation (viande, poisson, légumineuses).

5.2. La Liaison Peptidique et la Structure des Protéines

Explication de la formation de la liaison peptidique et des différents niveaux de structuration des protéines (primaire, secondaire, tertiaire, quaternaire), qui déterminent leur fonction biologique. La notion de dénaturation des protéines par la chaleur (cuisson d’un œuf) ou l’acidité est introduite.

PARTIE III : CHIMIE DES ALIMENTS ET DES TRANSFORMATIONS CULINAIRES 🔥

Cette dernière partie applique tous les principes chimiques vus précédemment à des situations concrètes de la nutrition : les réactions qui se produisent lors de la cuisson, de la conservation, et de la digestion. L’élève comprendra que la cuisine est un laboratoire de chimie et que le métabolisme est une série de réactions chimiques orchestrées.

Chapitre 6 : Les Réactions Chimiques en Cuisine

Ce chapitre révèle la science cachée derrière les techniques culinaires.

6.1. Les Réactions de Maillard

Étude de la série de réactions complexes entre sucres et protéines qui sont responsables du brunissement et du développement des arômes lors de la cuisson de la viande, du pain ou du café.

6.2. La Caramélisation

Explication de la dégradation des sucres sous l’effet de la chaleur, qui produit la couleur et la saveur caractéristiques du caramel.

6.3. L’Oxydation des Aliments

Analyse des réactions d’oxydation responsables du rancissement des graisses et du brunissement enzymatique des fruits et légumes coupés (avocat, pomme de terre), ainsi que des moyens de les prévenir (utilisation de jus de citron, un antioxydant).

Chapitre 7 : Introduction à l’Enzymologie

Ce chapitre introduit les catalyseurs biologiques qui rendent possibles toutes les réactions du vivant.

7.1. Structure et Fonction des Enzymes

Présentation des enzymes comme des protéines spécialisées qui accélèrent les réactions chimiques sans être modifiées. Le concept de site actif et de spécificité d’action est détaillé.

7.2. Facteurs influençant l’Activité Enzymatique

Étude de l’impact de la température, du pH et de la concentration en substrat sur la vitesse des réactions enzymatiques, expliquant pourquoi la fièvre peut être dangereuse ou pourquoi la réfrigération conserve les aliments.

Chapitre 8 : Chimie de la Conservation des Aliments

Ce chapitre applique les connaissances chimiques pour comprendre comment prolonger la durée de vie des denrées.

8.1. Conservation par Contrôle de l’Eau

Explication chimique du séchage et du salage (cas du poisson salé « makayabu »), qui privent les micro-organismes de l’eau nécessaire à leur développement.

8.2. Conservation par Modification Chimique

Analyse de la fermentation (production d’acide lactique ou d’alcool, qui sont des conservateurs) et de l’utilisation d’additifs chimiques comme les conservateurs ou les antioxydants.

ANNEXES

1. Glossaire des Termes Chimiques

Ce lexique définit de manière simple et précise le vocabulaire essentiel du cours, allant de « atome » et « électron » à « polymère », « enzyme », « hydrolyse » et « oxydation », pour servir de référence rapide à l’élève.

2. Tableau Périodique des Éléments

Un tableau périodique simplifié est fourni, mettant en évidence les éléments d’importance biologique et nutritionnelle, pour permettre à l’élève de se familiariser avec cet outil fondamental de la chimie.

3. Fiches sur les Groupes Fonctionnels en Chimie Organique

Cette section présente de manière visuelle les principaux groupes fonctionnels (alcool, aldéhyde, cétone, acide carboxylique, amine) qui caractérisent les molécules organiques, afin de faciliter leur reconnaissance et la compréhension de leur réactivité.