Nutrition dans le vivant

[Amanuensis]

Bonjour,

Après des années à participer à des discussions sur ce forum, et à m'y stresser, je suis passé à une phase de synthèse (l'âge, aussi, sûrement), à écrire ou reprendre différents "essais" sur différents sujets. Travaillant en solitaire, je trouve utile d'en "publier" sur ce forum. Le but est de partager, d'une part, de voir les réactions, d'autre part, et aussi de récolter des commentaires qui me permettrons d'améliorer le texte, ou même d'y réfléchir mieux, plus profondément.

Mes textes ne sont pas des copier/coller, ni de simples compilations de lecture. Ceux que je 'publie' ainsi ont en général une approche particulière, décalée, souvent provocante. Néanmoins, ils se veulent parfaitement scientifiques, reposant sur des faits, des sources. Cela n'empêche pas les erreurs, et je suis évidemment intéressé à les connaître et les corriger.

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Le texte sujet de ce fil faire partie d'une introduction à une série d'essais sur la nutrition. Je sais que la nutrition est un sujet 'dangereux', mais le propos n'est pas d'expliquer comment 'bien' manger ou de donner des recettes ou me vanter de la manière dont je me nourris; ni d'entrer dans des polémiques genre végétariens vs. mangeur de viandes, mais seulement de présenter des bases biologiques qui me permettent de voir le sujet 'de loin'.

Le texte est au format pdf, et la version courante est téléchargeable là : http://www.lahri.org/public/Nutrition-vivant.pdf

Abstract :

Un aspect essentiel de la vie sur Terre est la notion de croissance d'un organisme vivant. Pour croître, c'est à dire augmenter en masse tout en respectant une certaine structure, un organisme a besoin de deux choses: de la matière (des atomes), qui va être intégrée à la structure après traitement, et de "l'énergie", nécessaire au traitement mentionné.

La nutrition au sens large est l'acquisition de ces matière et énergie.

L'essai joint présente d'une manière très large la nutrition dans le vivant, le propos étant de mettre en perspective le cas de l'espèce humaine, dont la nutrition est le sujet de textes plus détaillés. C'est un domaine très riche, sujet d'une très vaste littérature en biologie et biochimie. Le texte n'est guère qu'une introduction, et limitée à des notions utiles pour la suite.

L'auteur n'est pas un professionnel du domaine, cela se veut de la vulgarisation de qualité de connaissances bien établies. Il n'y a pas de références indiquées, les lecteurs doivent exercer leur esprit critique en en cherchant par eux-même. L'usage du jargon est limité.

La nutrition au sens large se doit de couvrir tout le vivant, dont les végétaux ou des unicellulaires. Par exemple cela inclut l'acquisition de gaz comme le dioxygène ou le dioxyde de carbone. Cela s'oppose à la nutrition au sens courant, qui se limite aux solides (à la rigueur les liquides) qui sont traités par le tube digestif de la plupart des animaux qui en sont équipés (bilatériens), ce qui inclut l'espèce humaine.

Un néologisme est introduit, la biophagie, pour couvrir un mode de nutrition inclus dans, mais plus restreint, ce que les biologistes nomme l'hétérotrophie. La biophagie se caractérise par l'ingestion de matière vivante ou fraîchement tuée (sans distinction, que ce soit animal, végétal, champignon, unicellulaire, ...). La nutrition humaine entre dans cette catégorie, elle fait de nous des biophages (ou vivivores) à côté de bien d'autres espèces (dont l'écrasante majorité des animaux, qu'on peut considérer comme une lignée spécialisée dans cette niche).
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[Geb]

Bonjour,

Il y a quelque chose que j'aimerais comprendre (sans pour autant que cela mérite de changer ton texte). Pourquoi as-tu décidé d'évoquer la phototrophie et choisi essentiellement de clore le sujet de la chimiotrophie assez abruptement (c'est-à-dire en peu de mots) :

Si des sources géologiques d'énergie chimique ont été certainement très importantes pour les premières formes de vie, il y a très longtemps, elles sont anecdotiques maintenant.

Qu'est-ce qui t'a poussé à présenter les organismes chimio-autotrophes comme "anecdotiques" ? De mon point de vue, on pourrait aussi dire que rien que chez les procaryotes thermophiles et hyperthermophiles, il y a plus de 100 couples rédox connus qui peuvent potentiellement servir comme source d'énergie à l'un ou l'autre organisme (Amend & Shock, 2001). Une telle diversité ne me paraît pas anecdotique. On pourrait aussi citer le cas fascinant des "nanofils" conducteurs extra-cellulaires chez certains de ces micro-organismes qui habitent la "biosphère profonde", ce qui a motivé l'apparition chez certains journalistes peu scrupuleux de l'expression impropre de bactéries qui "mangent" de l'électricité.

Après, que ton objectif semble de se concentrer pour l'essentiel de ton texte sur la nutrition humaine, je comprendrais que dans ce contexte, la chimio-autotrophie soit rapidement écartée du discours et présentée comme anecdotique. Est-ce là la raison pour laquelle tu as fait ce choix ?

Cordialement.

[Amanuensis]

Bonjour,

Il y a quelque chose que j'aimerais comprendre (sans pour autant que cela mérite de changer ton texte). Pourquoi as-tu décidé d'évoquer la phototrophie et choisi essentiellement de clore le sujet de la chimiotrophie assez abruptement (c'est-à-dire en peu de mots) :

Juste pour ne pas déborder des buts du texte. Dans le vivant aujourd'hui la chimio(auto)trophie est 'anecdotique' car n'entrant que dans une toute petite part dans les échanges énergétiques à l'échelle du vivant planétaire, mesurés en watts. C'est cité, c'est déjà bien!

Je ne saurais même pas citer un seul cas où de l'énergie captée par chimioautotrophie finirait dans notre assiette, même en proportion négligeable!

Qu'est-ce qui t'a poussé à présenter les organismes chimio-autotrophes comme "anecdotiques" ?

Même réponse, selon la mesure en watts, du volume d'échanges énergétiques. (Il y a d'autres mesures, d'accord, voir plus loin.)

Après, que ton objectif semble de se concentrer pour l'essentiel de ton texte sur la nutrition humaine, je comprendrais que dans ce contexte, la chimio-autotrophie soit rapidement écartée du discours et présentée comme anecdotique. Est-ce là la raison pour laquelle tu as fait ce choix ?

Oui. Le texte n'entre pas vraiment dans le détail de l'autotrophie non plus, pour cette raison même.

Le texte n'est qu'un prologue, des prolégomènes, pour être plus précis (et plus pédant). Par exemple, un point bien plus important (pour moi) que l'exhaustivité détaillée des modes d'extraction de l'énergie, c'est l'inclusion des gaz (y compris dilués) dans la nutrition. Pour moi le gros de l'apport en énergie inclut le dioxygène, et cela est critique pour l'idée que l'apport "énergétique" des aliments est leur nature réductrice.

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Au-delà de la réponse directe aux questions directes :

Une telle diversité ne me paraît pas anecdotique.

Entièrement d'accord, et je suis très intéressé par ailleurs par la diversité des modes d'extraction de l'énergie. La diversité est une autre mesure que la puissance, et son intérêt pour la biologie en général est immense, pour les origines (il est clair pour moi (du moins c'est mon opinion) que la photosynthèse est une "technique avancée", et n'a pu apparaître que dans des lignées ayant une source d'énergie autre que la lumière solaire), que pour avoir une "vue large" de ce qu'est le vivant, non limitée aux biophages, comme nous, ou à notre blé et nos salades.

Juste pour provoquer, pour moi la photosynthèse commence par la création d'un oxydant et d'un réducteur comme effet de l'absorption d'un photon, suivie par leur séparation spatiale puis leurs traitements séparés (via des séries d'oxydo-réductions). Vu ainsi, très proche de la chimioautotrophie, au fond. J'ai une vue personnelle selon laquelle la grande séparation est entre mécanismes basés sur l'oxydo-réduction directe (chimiotrophie, phototrophie), et ceux basés sur la phosphatation (métabolisme du glucose ou des acides gras). Beaucoup à comprendre dans le domaine, mais ce serait pour des textes dans un contexte autre que la nutrition humaine.

[Geb]

Bonsoir,

OK. C’est plus clair pour moi. Je me disais bien que ça faisait désordre dans un texte dont le thème principal est la nutrition humaine.

Par curiosité, j’aimerais revenir sur un seul point de détail "historico-polémique" :

Dans le vivant aujourd'hui la chimio(auto)trophie est 'anecdotique' car n'entrant que dans une toute petite part dans les échanges énergétiques à l'échelle du vivant planétaire, mesurés en watts.

Ta remarque me fait penser à un passage du premier volume de la célèbre synthèse de Eugene I. Rabinowitch intitulée "Photosynthesis and Related Processes", dont la première édition date de 1945. Dès la page 4, Rabinowitch écrit :

[…] Certain bacteria can live autotrophically, without carrying out true photosynthesis. Some of them synthesize organic matter, in the dark, with the help of the free energy of unstable organic or inorganic chemical systems; these are called "chemo-autotrophic" bacteria. […] The existence of these bacteria is possible only because the crust of the earth has not yet settled into a complete chemical equilibrium, and spots of high chemical potential can still be found here and there (particularly in volcanic regions). Conceivably, these peculiar modes of autotrophic life (we will speak more of them in Chapter 5) may have played a greater role in earlier geological ages, when the chemical activity on the surface of the earth was more widespread and violent. They are consequently of considerable interest in speculations as to the origin and development of life on this planet. In the contemporary cycle of the living matter on earth, these processes are of no consequence. Photosynthesis by green plants alone prevents the rapid disappearance of all life from the face of the earth. […]

J’ai souligné un passage que je trouve un peu similaire à ton point de vue, même si dans ce cas l’auteur parle de cycle de la matière vivante et que toi, j’ai bien compris que tu parlais des échanges énergétiques, mais c’est la chose la plus rapprochée de ton propos que j’ai pu trouver dans la littérature.

Comme tu peux l’imaginer, cette remarque désobligeante de la part d’un spécialiste de la photosynthèse avait fortement déplu aux spécialistes des chimioautotrophes, mais je n’ai pas pu déterminer sur quelle base portait la critique.

J’ai juste trouvé une critique littéraire écrite par Wolf Vladimir Vishniac (1922-1973) du compte-rendu du 4^e symposium de la Société de microbiologie générale, édité par John Longley Peel et Bernard Alfred Fry (1926-2018).

Dans cette critique publiée en décembre 1954, Vishniac écrit sobrement (en page 223) :

The authors justly criticize Rabinowitch for his statement to the effect that the activities of chemoautotrophs are “of no consequence” today.

En effet, dans le dernier chapitre du compte-rendu, intitulé "The Economic Importance of Autotrophic Micro-organisms", les auteurs Kenneth Rupert Butlin (1896-1965) et John Raymond Postgate (1922-2014) expriment leur mécontentement à partir de la page 299. Selon leur point de vue, il s’agirait de la part de Rabinowitch d’une "conclusion superficielle" et il prenne le cycle du soufre en exemple. Malheureusement, je n’ai pas d’autres informations.

Tu vas me dire, 1945, ça fait un bail. Donc, comme à mon habitude, même si je suis d’accord avec toi sur ce point, je serais curieux de connaître les sources de tes propos. Tu as lu ça dans des syllabi de cours ?

Il est vrai que la plupart des publications que l’on trouve sur l’importance relative des chimioautotrophes datent surtout de la fin des années 1990 et concernent les écosystèmes hydrothermaux sous-marins.

Cela dit, j’ai quand même trouvé quelques autres publications intéressantes de mon point de vue (Kohzu et al., 2004 ; Leifer et al., 2017), dont certaines très récentes (par exemple Ulrich, 2022).

Je ne saurais même pas citer un seul cas où de l'énergie captée par chimioautotrophie finirait dans notre assiette, même en proportion négligeable!

C’était une question intéressante et un vrai défi pour trouver une source. Je n'ai effectivement pas trouvé grand-chose, mais peut-être sera-ce le cas à l’avenir pour ceux qui mangent du poisson d’élevage (Jones et al., 2020).

Cordialement.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Amanuensis]

Bonjour,

J'ai remanié pas mal le texte, et il sera suivi d'un deuxième volet que je chargerai dans peu de temps.

La référence est toujours la même (mais la version est différentes, c'est la 0.6), comme indiquée dans le premier message : la version courante est téléchargeable là : http://www.lahri.org/public/Nutrition-vivant.pdf.

Cordialement