I. Etude du lait et de sa digestion

A. Les Constituants du lait


     

     Nous pouvons constater grâce à ce tableau que les composants principaux du lait sont : la matière grasse (lipides), sucre (lactose, glucides), matières azotées (protides). Le lait comporte également une petite quantité de calcium qui le rend populaire car il permet le développement des os et des dents. En effet, dans les pourcentages relevés grâce au micro-trottoir, nous avons constaté que la principale motivation à boire du lait est sa teneur en calcium (55% de ceux qui boivent du lait).

     Le lactose est une molécule du lait essentielle pour l'organisme. Cette molécule permet, comme tous les glucides mais aussi les lipides et les protéines, de fournir les nutriments permettant la synthèse d'énergie. Elle joue aussi un rôle important dans l'alimentation de l'encéphale et des muscles. Le lactose possède des propriétés qui lui sont propres. Il permet la bonne utilisation du calcium du lait, la digestion des protéines du lait et le développement de la flore intestinale (micro-organismes du tube digestif).

      A l’aide de la comparaison du lait maternel et du lait de vache, nous observons que les doses de certains composants sont plus élevées chez la vache (36 g/L de protides chez la vache contre seulement 12 g/L chez la femme ou 1200 mg de calcium dans le lait de vache contre 400 mg pour le lait maternel). Cependant, certains composants sont en quantités égales chez la femme et la vache, et certains sont en plus grandes quantités dans le lait maternel en particulier le lactose (65-70 g/L chez la femme contre 45-50 g/L dans le lait de vache).

       Les informations suivantes sont tirées de l'interview que nous avons réalisé avec un médecin et certaines données proviennent de l'Académie française de Médecine ainsi que de l'ONS (Office Nationale des Statistiques) :
      "Il y a une importante différence entre le lait de vache et le lait maternel. En premier lieu, le lait maternel a une teneur en lactose plus élevée et contient moins de protéine et de caséine (protides) qui sont sans intérêt chez le nourrisson. Ce lait a une teneur unique en macrophages (cellules d'origine sanguine qui appartiennent au système immunitaire) et en leucocytes (globules blancs très importants pour les défenses immunitaires). La mère, à travers le lait maternel, protège donc son enfant jusqu'à ce qu'il atteigne six mois, âge à partir duquel il créera ses anticorps lui-même. En effet, il contient des anticorps (également appelés immunoglobulines : protéines jouant un rôle dans la défense de l'organisme contre les agressions) qui dégradent certaines molécules et protègent l'enfant d'infections et de certaines allergies respiratoires et cutanées. Ensuite, le lait maternel apporte des acides gras essentiels au bon développement de la vision, du développement cérébral et psychomoteur de l'enfant. Pour conclure, le lait maternel est également une prévention contre la mort subite du nourrisson, l'obésité, certaines pathologies liées aux allergies ou des infections gastro-intestinales."

B. La digestion du lait  
    
         Le Samedi 25 Novembre 2012, nous avons réalisé un micro-trottoir dans la ville d’Antibes et avons interviewé 87 personnes. A l’issue de cette expérience, nous avons constaté que 38% de cette population ne boit pas de lait et que 33% d’entre eux présentent une intolérance au lactose. Mais comment expliquer ces problèmes de digestion?

         Le lactose est un disaccharide, c'est-à-dire que c'est une molécule "double", composée de deux molécules de sucre: une de glucose et une de galactose (qui sont des isomères). La digestion de cette molécule nécessite la séparation des deux isomères. 
        
Schéma de la structure d'une molécule de lactose

         La digestion est le phénomène par lequel une enzyme permet aux aliments de se transformer pour traverser la paroi de l'intestin grêle pour passer dans le sang.
         La digestion du lait se fait dans l’intestin grêle grâce à l’action de l’enzyme lactase (β-galactosidase). Cette enzyme n’étant pas présente dans l’estomac, le lait n’est pas assimilé par l’organisme avant d’arriver dans l’intestin. Dans celui-ci, l’enzyme de lactase permet la division du lactose (sucre du lait, glucide) en glucose et galactose : on parle d'hydrolyse.  Pour séparer le lactose en glucose et galactose, il manque à ces éléments chimiques l'équivalent d'une molécule d'eau, qui leur est apportée lors de cette réaction. La transformation est terminée lorsque le glucose et le galactose traversent la paroi de l’intestin pour passer dans le sang. En effet, le lactose à l’état d’origine est une molécule trop importante pour traverser la paroi intestinale, c’est pourquoi l’hydrolyse de cette molécule est nécessaire.

Schéma simplifié de la digestion du lactose par l'enzyme lactase dans l'intestin grêle
         Nous avons ainsi essayé de démontrer ce phénomène à l’aide de deux expériences consécutives pour prouver : d’une part, que la lactase permet l’hydrolyse du lactose en glucose et galactose ; et d’autre part, que cette hydrolyse permet l'absorption intestinale.

Expérience 1: 

          Le vendredi 23 novembre nous avons réalisé une expérience dans le but d’expliquer la digestion du lait.

Protocole expérimental:
         - Premièrement, nous avons mis du lait dans des conditions de digestion. Nous l'avons fait chauffer au bain marie jusqu’à ce qu’il atteigne 38°C (température de l’intestin).
         - Pendant ce temps, nous avons préparé deux béchers sur lesquels nous avons placé un film cellophane non tendu. Celui-ci est imperméable aux grosses molécules et perméable aux petites.
         - Une fois le lait chaud, nous l’avons versé sur les deux films cellophane et nous avons vérifié l’absence de glucose dans les deux récipients (à l’aide d’une bandelette de gluco-test).
         - Ensuite, nous avons pillé des comprimés de lactase afin de les mettre en poudre. Nous les avons mélangé dans l’un des deux récipients contenant du lait (l'autre représentant l’expérience témoin).
         - Après quelques instants, on vérifie cette fois la présence de glucose dans le montage expérimental et son absence dans le montage témoin.

          Dans ce montage, le film cellophane représentait la paroi de l'intestin et le reste du bécher, le sang. Nous espérions voir passer le glucose à travers le film cellophane.





        
Résultats : Lors du premier gluco-test, le test est négatif (couleur bleue: 0g/L). Le glucose n’est pas présent ce qui confirme qu’une enzyme est nécessaire pour digérer le lactose. Après la réaction, le gluco-test est négatif dans l’expérience témoin : la digestion n’a pas eu lieu. Or, dans le deuxième récipient le gluco-test est positif (vert et marron : 10g/L) : il indique une concentration importante en glucose.

Déduction : D’après ces résultats et une étude moléculaire, l’enzyme de la lactase a permis la division du lactose en glucose et galactose.

Expérience 2 :

         A l’issue de cette première expérience, nous avons constaté que nous avions seulement démontré la digestion du lait, mais pas l'absorption intestinale. Pour cela, nous avons réalisé une seconde expérience le vendredi 7 décembre 2012.

         Nous avons réitéré l’expérience 1, en ajoutant de l’eau dans le bécher et en faisant tremper le film cellophane dans celle-ci (voir ci-dessus).

Dans ce modèle expérimental, l’eau représente le sang et le film cellophane la paroi de l’intestin grêle. Nous espérions voir le glucose passer depuis le lait à travers le film cellophane et arriver dans l'eau, comme le montre ce schéma:



Résultats : Lors du premier gluco-test dans le lait sans lactase, le test est négatif. Le glucose n’est pas présent ce qui confirme qu’une enzyme est nécessaire pour digérer le lactose. Après la réaction avec lactase, nous retirons le film cellophane sur le montage expérimental et nous testons la présence de glucose dans l’eau : le test est positif (couleur verte: entre 2.5 et 5 g/L). Cependant nous n'avons pas attendu suffisamment longtemps avant d'enlever le film cellophane, par conséquent la teneur en glucose n'est pas très élevée.

Déductions : Grâce à cette expérience complémentaire, nous pouvons déduire que l’enzyme lactase permet deux actions importantes sur le lait. La première, observée dans l’expérience 1 est que la lactase divise le lactose présent dans le lait en glucose et galactose. La deuxième, observée dans la seconde expérience, est que cette enzyme permet de digérer le lait. En effet, après division du lactose, le glucose passe à travers la paroi de l'intestin grêle (film cellophane) pour passer dans le sang (dans cette expérience, le sang était représenté par l’eau).

C. D'autres produits laitiers mieux tolérés par l'organisme.

         L'intolérance au lait est fréquente mais d'autres produits laitiers sont mieux tolérés. Ceux-ci contiennent moins de lactose (comme le yaourt, la crème fraiche ou la crème glacée qui comportent 3-4% de lactose).  Les problèmes de tolérance au lait sont principalement dus au fait que le lait, en absence de la lactase, stagne dans l'intestin grêle et des bactéries l'utilisent et produisent de l'hydrogène à l'origine des douleurs, des ballonnements et des diarrhées. Cependant, les autres produits laitiers passent plus rapidement de l'intestin au sang grâce à leur teneur plus faible en lactose, diminuant ainsi les risques d'intolérances.

         Et plus précisément le fromage, qui n'est pas impliqué dans les problèmes de digestion. Lors de sa fabrication, une première étape permet d'éliminer une grande partie du lactose (l'égouttage), puis lors d'une deuxième étape, le lactose se transforme grâce à l'action des bactéries qui le divise en glucose et galactose (l'affinage). Le fromage ne contient donc pas ou très peu de lactose à l'issue de sa fabrication. 



         Dans le cas du yaourt, il passe aussi plus rapidement de l'intestin au sang car les bactéries qui le composent le rendent digeste. C'est pour cette raison que la majorité des personnes souffrant de troubles digestifs sont tolérants aux yaourts.

         Grâce au micro-trottoir, nous avons constaté que sur 33 personnes qui ne buvaient pas de lait, 25 d’entre elles consommaient tout de même du fromage et du yaourt, ce qui équivaut à 75%. Nous pouvons constater que le yaourt est néanmoins moins bien digéré car 3 des 33 personnes (9%) ne digérant pas le lait ne consommaient pas de yaourt mais mangeaient du fromage.