Les boissons énergisantes

La caféine est présente en grande quantité dans les boissons énergisantes, environ 80 mg selon les boissons, ainsi que dans le café et le thé. On lui reconnaît un pouvoir « anti-fatigue », certains diront même qu’ils ne peuvent pas démarrer leur journée sans une tasse de café. Nous allons donc voir d’où provient cet effet de la caféine qui nous maintient éveillés malgré les courtes nuits de la plupart d’entre-nous.

Quantité de caféine (et de sucre) dans les boissons du quotidien

1. Effet défatiguant

La caféine agit sur les récepteurs membranaires à l’adénosine. Ces récepteurs sont situés sur les cellules du cerveau, au niveau du cortex. 

Dessin du cerveau indiquant le cortex

L’adénosine, polypeptide qui correspond à la base azotée adénine, un neuromodulateur du système nerveux central, peut se fixer sur les récepteurs spécifiques qui lui sont propres. L’adénosine joue un rôle dans l’induction du sommeil à  ondes lentes (partie du sommeil qui permet de récupérer de la fatigue physique) et dilate les vaisseaux sanguins pour une meilleure oxygénation lorsque l’on dort.

La caféine est antagoniste à l’adénosine. Sa structure est très semblable à celle de cette molécule. Elle se place ainsi sur les mêmes récepteurs et empêche l’adénosine d’agir sans réduire l’activité neuronale. 

structure 3D de l'adénosine           structure 3D de la caféine

Source : lecerveau.mcgill.ca

Schémas de l’action de la caféine sur les récepteurs à l’adénosine

Plus on consomme de la caféine, plus le cerveau crée d’autres récepteurs à l'adénosine. Il va donc falloir boire de plus en plus de café pour ne plus ressentir l’effet de fatigue provoqué par l’adénosine. De la même manière, s’il l’on ne boit plus café, les sensations de fatigue seront encore plus fortes qu’avant toutes consommations de café.
La molécule caféine traverse la barrière qui sépare la circulation sanguine du cerveau du reste du corps : la barrière hématoencéphalique. Elle ressemble donc en ce point à l’alcool et la nicotine. Cette propriété permet à la molécule d’atteindre le cerveau et donc d’avoir des effets psychiques, les effets stimulants et excitants.

Ainsi, la caféine a donc un effet défatiguant grâce à son action chimique dans le cerveau. Cette molécule va aussi modifier la fréquence cardiaque.

2. Augmentation de la fréquence cardiaque

La fréquence cardiaque correspond au nombre de battements du cœur par minute. Nous allons étudier l’action de la caféine sur la fréquence cardiaque.

Expérience : Action de la caféine sur la fréquence cardiaque

Matériel nécessaire :

- café soluble

- une bouilloire

- tensiomètre

- éprouvette à pied graduée

- une balance

- une boite de pétri

Protocole :

- verser 100ml d’eau dans un verre et le boire

- attendre 5 à 10 min et mesurer la fréquence cardiaque

- faire un effort (nous avons descendu et monté 5 étages)

- mesurer la fréquence cardiaque et se reposer

- faire bouillir 300 ml d’eau (100ml par personne)

- mesurer la dose de solution de café par personne (1 gramme) et mettre dans des verres

- boire le café et attendre 5-10min

- mesurer la fréquence cardiaque de la personne

- Faire un effort 

- mesurer la fréquence cardiaque et se reposer

- Refaire de même pour chaque dose de caféine (on reprend deux fois 1 gramme de café)

Nos Résultats :

Tableau présentant la variation de la fréquence cardiaque au repos (en p/min):

 

 

Tableau présentant la variation de la fréquence cardiaque après l’effort 

(en P/min) :

 

Interprétation des résultats :

Graphique 1 : On observe que pour les trois individus, au repos, plus la dose de caféine augmente plus la fréquence cardiaque augmente. En effet, chez Emma sa fréquence cardiaque a augmenté de 43 battements par minute après avoir pris 3 grammes de caféine, chez Iris elle a augmenté de 27 battements par minute, et chez Alix de 24. On peut donc en conclure que la caféine a un lien direct sur la fréquence cardiaque.

Graphique 2 : On observe que la fréquence cardiaque a diminué entre le premier effort et le dernier, le premier effort étant avec prise d’eau, le quatrième avec 3 grammes de caféine dans le corps. Après l’effort la fréquence cardiaque est supposée augmenter. Cette baisse peut donc s’expliquer par le fait que notre corps s’est habitué à l’effort. En effet, la caféine retarde le seuil d’épuisement. Son effet inotrope positif permet une meilleure qualité de contraction cardiaque.

Explications scientifiques :

La caféine a un effet inotrope positif c’est à dire une augmentation de la force de contraction cardiaque (augmentation de l’entrée de calcium durant le potentiel d’action). Le cœur est plus efficace. La contractilité positive va donc augmenter le volume de sang propulsé par chaque contraction et donc le volume d’oxygène. Celui-ci, plus abondant, va permettre une meilleure adaptation à l’effort.

Elle a aussi un effet chronotrope positif, une augmentation de la fréquence cardiaque. La caféine fait rétrécir les vaisseaux sanguins (=vasoconstriction). Le débit cardiaque diminue. La fréquence cardiaque diminue et on observe donc des sécrétions d’adrénaline afin d’essayer de rétablir un rythme satisfaisant. La caféine peut augmenter la fréquence cardiaque. Comme l’adrénaline, la caféine se fixe sur des récepteurs situés sur les cellules musculaires.

La caféine permet donc d’augmenter le rythme cardiaque. Nous avons donc une meilleure capacité d’adaptation  à l’effort. De plus, l’oxygène circulant mieux dans le corps, moins d’effort a besoin d’être fourni pour un même mouvement, nous sommes donc moins fatigués.


Nous avons donc montré que la caféine a un effet à la fois défatiguant et excitant. Son action sur les récepteurs à l’adénosine permet de diminuer notre sensation de fatigue. Par ailleurs, elle augmente le rythme cardiaque et nous permet d’être plus efficace lors d’un effort physique. Ceci explique la présence de cette molécule dans les nombreuses boissons énergisantes où encore ce pourcentage si élevée de la population qui consomme du café.