La Caféine - CHU de Montpellier

La CaféineDossier réalisé par Marian Chabaud, PharmacienAMPD LRCopyright 2010La caféine est une substance naturelle d'origine végétale utilisée pour sespropriétés stimulantes sur le système nerveux, et connue depuis des milliersd'années. Elle est aujourd'hui très présente dans notre culture, et ainsi on la retrouvesous différentes formes, notamment dans les boissons telles que le café, le thé, lessodas industriels, boissons énergisantes, ainsi que dans des spécialitéspharmaceutiques et compléments alimentaires.Origine :La caféine est un alcaloïde d'origine végétale, appartenant à la famille desbases puriques ou plus précisément des méthylxanthines. C'est une substanceprésente dans les graines, les feuilles et les fruits de différentes plantes où elle agitcomme mécanisme de défense naturel. En effet, la caféine est toxique pour lesinsectes, paralysant ou tuant ceux qui s'en nourrissent. En 1819, le chimisteallemand Friedrich Ferdinand Runge a isolé pour la première fois de la caféinerelativement pure. Il la nomma « kaffein » en tant que composé chimique du café, quien français devint caféine. La caféine n'est généralement pas synthétisée car elle estdéjà disponible en grande quantité en tant que sous-produit de la décaféination .Répartition de la caféine dans le monde végétal :La caféine est retrouvée dans plusieurs espèces végétales de différentesfamilles originaires d'Amérique du Sud principalement mais aussi d'Asie et d'Afrique.La caféine est souvent accompagnée d'autres alcaloïdes, notamment desméthylxanthines comme la théobromine et théophylline.- Le caféier, coffea sp. arabica et canephora (robusta) : grain de café séché (latorréfaction diminue la teneur en caféine) 0.6-2% pour l'arabica, et 3-4,5% pour lerobusta.

- Le théier, Camellia sinensis : Feuilles thé séchées ; on distingue thé vert et thénoir car la fermentation influe de manière importante sur leur composition : environ2.2% de caféine pour le thé vert, et jusqu'à 4% dans le thé noir.- Le Cacaotier, Theobroma cacao : fève de cacao (le cacao est la poudre obtenueaprès torréfaction et broyage de l'amande des fèves de cacao fermentées) : de 0.05-0.30% de caféine.- Le Guarana, Paullinia cupana : Amande du grain séché, et c'est la drogue la plusriche en caféine, de 2,0-5,8%.- Le Maté, ilex paraguariensis : Feuilles séchées, de 0,3-2,4% de caféine.- Noix de Kola, cola acuminata : Graines séchées, environ 1,5-3% de caféine.[1] , [2]Teneur en caféine de différents aliments et boissons[3'] , [3] , [4] , [5]

Structure : La caféine C 8 H 10 N 4 O 2 , ou 1,3,7-triméthylxanthine ou encore 1,3,7-trimethyl-1H-purine-2,6-dioneFigure 2 : XanthinesFigure 1 : La caféine[2] , [7]Mécanismes d'action possible : [6]1) La caféine agit tout d'abord comme antagoniste compétitif des récepteurs del'adénosine, neuromodulateur limitant la libération des principaux neurotransmetteursexcitateurs. Il existe plusieurs types de récepteurs différents A1, A2a etA2b et A3, quisont des récepteurs RCPG entraînant inhibition (A1) ou stimulation (A2) del'adénylate cyclase modifiant ainsi les taux d'AMPc intracellulaire. On connaît mieuxles A1 et A2 respectivement à haute et basse affinité pour l'adénosine, que l'onnotamment retrouve au niveau du SNC, des bronches, des vaisseaux, et du cœurpour A1, régulant ainsi de nombreuses fonctions physiologiques. L'action del'adénosine est complexe, car les effets de chacun des récepteurs peuvent êtredifférents, voire même s'opposer mais globalement l'effet antagoniste de la caféinesera plus marqué par le blocage des récepteurs A1. L'inhibition des récepteurs A1 del'adénosine, ce qui entraîne :→ accélération du rythme cardiaque avec possibilité de palpitations→ stimulation du système nerveux central avec augmentation de la vigilance etparfois de l'anxiété.→ bronchodilatation, ou plus précisément effet antagoniste de labronchoconstrition chez l'asthmatique où l'adénosine paraît jouer un rôleprépondérant.→ stimulation respiratoire par action centrale bulbaire, ce qui explique que lathéophylline et la caféine soient utilisées pour la prévention de l'apnée dunouveau-né. [8]

2) La caféine tout comme la théophylline, est aussi un inhibiteur compétitif maisnon spécifique des phosphodiestérases dont on a décrit 11 types, entraînantl'augmentation de l'AMPc intracellulaire ayant de nombreux impacts à différentsniveaux de l'organisme (glycogénolyse, augmentation des sécrétions digestives,dilatation bronchique, vasculaire…) mais l'effet semble moins marqué aux tauxcirculants de caféine in vivo.3) Il y aura aussi une augmentation de la concentration de calcium disponibledans la cellule, avec notamment un rôle musculaire au niveau de l'actomyosine,augmentant ainsi la contraction.4) La caféine va aussi modifier la libération de catécholamines, dontl'augmentation de la synthèse et turnover de noradrénaline, modifier lesconcentrations régionales de dopamine et sérotonine[6], et peut favoriser latransmission dopaminergique D2 par blocage des A2a (possible action positive dansla maladie de parkinson) [9].5) Enfin la caféine, peut avoir une légère action diurétique par diminution de laréabsorption tubulaire du sodium et par augmentation de la vitesse de filtrationglomérulaire. [10]Effets liés : [10], [11]♦Au niveau cérébral : effet désinhibiteur, psychostimulant, avec augmentation del'éveil (augmente le délai d'endormissement, rend le sommeil moins profond etabaisse le seuil de réveil) et de la vigilance, elle peut également stimuler le travailintellectuel, et parfois aussi l'anxiété. A dose faible à modérée (jusqu’à 4 tasses decafé/jour), la caféine contracte les vaisseaux sanguins cérébraux, d'où ses propriétésd'anti-migraineux. De plus, associée à certains analgésiques, elle pourrait augmenterleur pouvoir anti-douleur.♦Au niveau du cœur : on a un effet inotrope positif (par augmentation de l'entréede calcium durant le potentiel d'action), et chronotrope positif ( tachycardie à doseélevée supérieures à 500 mg).♦Au niveau du muscle strié : elle renforce les contractions et augmente le travailmusculaire.♦Au niveau bronchopulmonaire : il y relaxation des muscles lisses bronchiques etstimulation de la respiration.Vasodilatation, excepté au niveau cérébral.♦Au niveau gastro-intestinal, il y a stimulation des sécrétions digestives etrelaxation des muscles lisses intestinaux. Il y a aussi dépression du sphincterinférieur de l'œsophage (possible reflux gastrique).♦Effet diurétique léger.

♦Au niveau métabolique : augmentation de la thermogénèse, stimulation de lalipolyse et augmentation des acides gras libres, de la néoglucogenèse, et de laglycogénolyse.♦Les métabolites de la caféine contribuent aussi aux effets de la caféine. Laparaxanthine est responsable de l'augmentation de la lipolyse. La théobromine, lathéophylline contribuent aux effets de la caféine notamment pour leur effet stimulantet au niveau des muscles lisses.Pharmacocinétique : [10], [12]AbsorptionPar voie orale : résorption rapide, mais irrégulière par le tractus gastro-intestinal. Lepic de concentration plasmatique est atteint entre 15 et 120minutes et atteint 8-10mg/l pour des doses de 5-8mg/kg.Par voie rectale : résorption lente et irrégulière.Par voie intramusculaire : résorption lente.DistributionChez l'adulte, taux plasmatique voisin de 1,5 microgramme par millilitre 1 h après100 mg per os.Chez le nouveau-né, taux plasmatique compris entre 6 et 10 microgrammes parmillilitre, 30 mn après 10 mg/kg per os.- Corrélation entre taux plasmatiques et taux salivaires : S/P= 0,9.- Demi-Vie : environ 4h, entre 50-100h chez le nouveau-né, 10-15h chez la femmeenceinte. Elle diminue pendant l'exercice physique, par une augmentation de sonmétabolisme (58%), et de l'activité de la xanthine oxydase (110%).- Liaison au protéines plasmatiques : varie de 10 à 30%- Volume de distribution : 0,71L/kg (entre 0,5-0,8L/kg)Franchit la barrière placentaire.Passe dans le lait.Passe bien la barrière hémato-encéphalique.MétabolismeHépatique : la déméthylation conduit à la paraxanthine(3-méthyl) très majoritaire(~80%) il y a aussi formation de théophylline et théobromine en quantité faible(surtout par le CYP1A2), oxydation et formation de dérivés de l'acide urique (acide1-methylurique).Très peu métabolisé chez le nouveau-né.

EliminationChez l'adulte, la clairance est de 155ml/kg/h.Voie rénale majoritairement, réabsorption tubulaire importante (peu excrétée)Chez l'adulte : 10% sous forme inchangée, le reste sous forme de métabolites .Chez le nouveau-né : 85% de la dose administrée est éliminé sous forme inchangée,cette fraction diminue au cours des premiers mois de la vie pour atteindre 3% à l'âgede 8 mois.- Les contraceptifs oraux augmentent la demi-vie jusqu'à 10h.- Les fluoroquinolone dont Enoxacine, Ciprofloxacine, norfloxacine peuvent entraînerune forte augmentation des concentrations de caféine.- Elle est réduite à environ 2h chez les fumeurs par induction du CYP1A2, etaugmentation de l'activité de la xanthine oxydase. Ce cytochrome peut aussi êtreinduit par des aliments tels que les brocolis ou les haricots verts.Effets ergogéniques : [11]→ Psychostimulant, diminue la sensation de fatigue→ Stimulation cardiaque et respiratoire (bronchodilatateur)→ Augmentation de la lipolyse, utilisation des acides gras libres comme sourceénergétique→ Augmentation de la thermogenèse, perte de poids→ Léger diurétiqueStatut réglementaire sportif :D'après la liste des interdictions 2010 de l'agence mondiale antidopage, lacaféine n'est pas considérée comme une substance interdite. Elle figure dans leProgramme de surveillance 2010. [15]Toxicité : [13] , [14]Apports maximum quotidiens recommandés :chez l'enfant de moins de 12ans jusqu'à 2,5 mg/kg. Chez l'adulte jusqu'à 300mg pourune femme, et 400mg pour un homme.→ Effets neurologiques liés à une consommation excessive : céphalées, insomnies,nervosité, irritabilité, anxiété, tremblements.→ Accoutumance voire dépendance par une consommation régulière importante.→ Au niveau cardiovasculaire, elle peut provoquer une tachycardie, des palpitations,une arythmie, de l'hypertension. Pendant l’effort certaines études montrent que laprise de caféine diminue l’apport d’oxygène à destination des muscles. La caféinediminue l’afflux de sang au niveau du muscle cardiaque, c’est pour cela qu’il estdéconseillé chez les patients ayant présenté un infarctus.

→ Au niveau musculaire, elle peut également occasionner des myalgies, et mêmeune rhabdomyolyse. Une concentration de lymphocytes plus élevée (+35%) a étéconstatée chez des footballeurs de haut niveau lorsque la caféine était associée àl'exercice d'où un risque accru de lésions musculaires [14].→ Sur le plan digestif, la caféine stimule les sécrétions gastriques et la motricitéintestinale, elle peut conduire à des ulcères gastro-duodénaux, des œsophagitesérosives et des reflux gastro-œsophagiens (contre-indiquée chez individu présentantdéjà ces pathologies). L'augmentation de l'excrétion urinaire de calcium, magnésium,sodium et chlore favorise les effets contracturants chez le sportif.→ En consommation chronique, il peut y avoir un phénomène de tolérance, dedépendance puis de sevrage, avec augmentation du nombre de récepteur et de lasensibilité à l'adénosine.→ Syndrome de sevrage : céphalées, vertiges, asthénie, irritabilité, agressivité,idées dépressives. [6]→ Intoxication aiguë : l'ingestion de 10g serait mortelle pour 50% des hommesadultes (DL50 estimée à 150 à 200 mg par kg de poids corporel).EFFETS ERGOGENIQUES RECHERCHES PAR LESSPORTIFS♦ Diminuer la sensation de fatigue, augmenter la vigilance♦ Stimuler le système nerveux, le cœur, la respiration♦ Economiser le glycogène en optimisant l'utilisation des graisses en favorisant lalipolyse libérant des acides gras libres. (remis en question)♦ Augmenter la force de contraction musculaire (Non avéré)♦ Perte de poids et de graisse♦ Lors d'un exercice de type aérobie, elle permet de retarder le seuil d'épuisement(Hoffman JR et al.,2007) (non avéré)

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES[1] Plantes thérapeutiques 2 ème édition Robert Bruneton, Max Wichtl, P367, 436, 438,602-608, 662[2] Pharmacognosie, phytochimie, plantes médicinales Robert Anton P1072-1086[3'] http://www.danger-sante.org/category/cafeine/[3] http://www.hc-sc.gc.ca/fn-an/securit/facts-faits/caffeine-fra.php[4] http://www.cspinet.org/new/cafchart.htm[5] http://www.medecinedusportconseils.com/2009/12/06/cafeine-et-sport/[6] Le café et la santé, Gérard Debry, 1994 page 200-211[7] www.benbest.com/health/xanthines.gif[8] http://www.pharmacorama.com/Rubriques/Output/Adenosinea3_1.php[9] http://www.santecafenews.net/pdf/SanteetCafeNews24.pdf[10] http://www.biam2.org/www/Sub1587.html[11] Médecine du sport 3e édition, Hugues Monod 2005, 317[12] Le café et la santé, Gérard Debry 1994 page134-139[13] http://www.medecinedusportconseils.com/2009/12/06/cafeine-et-sport/[14] Caffeine does not increase resistance exercice - induced microdamage MarcoMachado, Paulo Vinícios C. Zovico, Daílson Paulúcio da Silva,Lucas Novaes Pereira,Juliano G. Barreto, Rafael Pereira, Laboratory of Physiology and Biokinetics,Universidade Iguaçu Campus[15] http://www.chu-montpellier.fr/publication/inter_pub/R226/A4557/NL102009listeinterdictions2010.pdf