Cette classification constitue une première base de travail pour la Théorie de l'Hélice Cérébrale et son extension vers une approche pharmacologique.

La masse moléculaire, exprimée en daltons (Da), caractérise une molécule. Mais elle ne suffit pas à déterminer son effet biologique.

Une même molécule peut avoir des effets très différents selon :

• sa concentration dans le sang ;

• sa concentration dans les tissus ;

• sa localisation ;

• sa durée de présence ;

• son mode de transport ;

• sa capacité à franchir la barrière hémato-encéphalique (BHE) ;

• sa concentration effectivement atteinte dans le cerveau ;

• ses interactions avec les récepteurs, enzymes ou transporteurs.

On peut donc distinguer :

Masse moléculaire → concentration → disponibilité biologique → transport → BHE → concentration cérébrale → interaction → effet.

 

───

 

I. Molécules et substances classées par masse

 

#

Molécule / substance

Masse moléculaire

Où la trouve-t-on ?

Accès au cerveau

 

1

Eau

18,02 Da

Eau, fruits, légumes, soupes, boissons

Oui

 

2

O₂

32,00 Da

Air ; dissous dans les liquides biologiques

Oui, diffusion

 

3

CO₂

44,01 Da

Produit du métabolisme ; air expiré ; boissons gazeuses ; fermentation

Oui, diffusion

 

4

Éthanol

46,07 Da

Boissons alcoolisées ; fermentation

Oui

 

5

Acétone

58,08 Da

Produit du métabolisme des corps cétoniques

Oui

 

6

Glycine

75,07 Da

Protéines alimentaires ; organisme

Passage cérébral régulé

 

7

Alanine

89,09 Da

Protéines alimentaires ; métabolisme

Transport régulé

 

8

Pyruvate

88,06 Da

Métabolisme du glucose

Oui, notamment via transporteurs

 

9

Lactate

90,08 Da

Métabolisme musculaire et cérébral ; aliments fermentés

Oui, via transporteurs

 

10

Acétoacétate

102,09 Da

Corps cétonique produit par le foie

Oui, via transporteurs

 

11

β-hydroxybutyrate

104,10 Da

Corps cétonique produit par le foie

Oui, via transporteurs

 

12

Sérine

105,09 Da

Protéines alimentaires ; organisme

Transport régulé

 

13

Valine

117,15 Da

Protéines alimentaires

Oui, notamment via transporteurs

 

14

Thréonine

119,12 Da

Protéines alimentaires

Transport régulé

 

15

Cystéine

121,16 Da

Protéines alimentaires ; métabolisme

Transport régulé

 

16

Vitamine B3 (niacine)

123,11 Da

Viande, poisson, volaille, arachides, céréales, légumineuses

Accès cérébral contrôlé

 

17

Leucine

131,17 Da

Protéines alimentaires

Oui, notamment via LAT1

 

18

Isoleucine

131,17 Da

Protéines alimentaires

Oui, notamment via LAT1

 

19

Asparagine

132,12 Da

Protéines alimentaires

Transport régulé

 

20

Aspartate

133,10 Da

Protéines alimentaires ; métabolisme

Passage cérébral limité/régulé

 

21

Glutamine

146,14 Da

Protéines alimentaires ; organisme

Oui

 

22

Lysine

146,19 Da

Protéines alimentaires

Oui, transporteurs

 

23

Glutamate

147,13 Da

Protéines alimentaires ; organisme

Passage sanguin-cérébral fortement régulé

 

24

Méthionine

149,21 Da

Viande, poisson, œufs, produits laitiers, légumineuses

Oui

 

25

Citral

152,24 Da

Agrumes, citronnelle, verveine, huiles essentielles

Passage cérébral possible

 

26

Dopamine

153,18 Da

Principalement produite par l'organisme

Ne traverse pas efficacement la BHE

 

27

Histidine

155,15 Da

Viande, poisson, produits laitiers, légumineuses

Transport cérébral régulé

 

28

Nicotine

162,23 Da

Tabac principalement ; traces dans certaines Solanacées

Oui

 

29

Allicine

162,27 Da

Ail cru après écrasement/découpe

Passage cérébral à caractériser selon les composés

 

30

Phénylalanine

165,19 Da

Protéines alimentaires

Oui, notamment via LAT1

 

31

Vitamine B6 (pyridoxine)

169,18 Da

Pois chiches, pommes de terre, bananes, poisson, volaille, viande

Accès cérébral contrôlé

 

32

L-théanine

174,20 Da

Thé vert, thé noir, certains champignons

Oui

 

33

Vitamine C

176,12 Da

Agrumes, kiwi, fraises, poivrons, brocoli, persil, chou

Oui, via transporteurs

 

34

Sérotonine

176,22 Da

Principalement produite par l'organisme ; petites quantités dans certains aliments

Ne traverse pas efficacement la BHE

 

35

Propofol

178,27 Da

Médicament anesthésique

Oui

 

36

Glucose

180,16 Da

Fruits, miel, jus ; digestion des glucides

Oui, notamment via GLUT1

 

37

Tyrosine

181,19 Da

Protéines alimentaires ; issue également de la phénylalanine

Oui, notamment via LAT1

 

38

Caféine

194,19 Da

Café, thé, maté, guarana, cacao/chocolat

Oui

 

39

Tryptophane

204,23 Da

Viande, poisson, œufs, produits laitiers, légumineuses, noix

Oui, notamment via LAT1

 

40

Vitamine B5

219,24 Da

Foie, viande, œufs, champignons, avocat, légumineuses, céréales

Accès cérébral contrôlé

 

41

Mélatonine

232,28 Da

Produite par l'organisme ; petites quantités dans certains aliments

Oui

 

42

Vitamine B7 (biotine)

244,31 Da

Œufs, noix, graines, légumineuses, foie, poisson

Transport cérébral contrôlé

 

43

Vitamine B1 (thiamine)

265,35 Da

Porc, céréales complètes, légumineuses, noix et graines

Oui, via transporteurs

 

44

Adénosine

267,24 Da

Produite par les cellules ; métabolisme de l'ATP

Échanges très régulés ; agit dans le cerveau

 

45

Diazépam (Valium)

284,74 Da

Médicament

Oui

 

46

Vitamine A (rétinol)

286,45 Da

Foie, poissons, œufs, produits laitiers ; caroténoïdes végétaux

Accès cérébral possible

 

47

Cocaïne

303,35 Da

Feuilles de coca ; substance contrôlée

Oui

 

48

THC

314,46 Da

Cannabis

Oui

 

49

CBD

314,46 Da

Cannabis et chanvre

Oui, passage cérébral possible

 

50

Saccharose

342,30 Da

Sucre de table, canne à sucre, betterave, fruits

Non sous forme intacte ; hydrolysé avant utilisation

 

51

Cortisol

362,46 Da

Produit principalement par les glandes surrénales

Oui

 

52

Héroïne

369,50 Da

Dérivée semi-synthétique de la morphine

Oui

 

53

Vitamine B2 (riboflavine)

376,36 Da

Lait, produits laitiers, œufs, viande, poisson, champignons, amandes

Transport cérébral contrôlé

 

54

Vitamine D3

384,64 Da

Poissons gras, huile de foie de poisson, jaune d'œuf ; peau sous UVB

Accès au système nerveux possible

 

55

Rispéridone (Risperdal)

410,49 Da

Médicament

Oui

 

56

Vitamine E (α-tocophérol)

430,71 Da

Huiles végétales, amandes, noisettes, graines, avocat

Accès cérébral contrôlé

 

57

Vitamine B9 (folates/acide folique)

441,40 Da

Lentilles, pois chiches, haricots, épinards, légumes verts, asperges, avocat

Oui, via systèmes de transport

 

58

Vitamine K1 (phylloquinone)

≈450,70 Da

Légumes à feuilles vertes, chou kale, épinards, blettes, brocoli

Accès cérébral possible

 

59

Palmitate de palipéridone (TREVICTA)

≈664,9 Da

Médicament injectable à longue durée d'action

Forme dépôt ; la palipéridone libérée atteint le SNC

 

60

Vitamine B12 (cobalamine)

≈1 355 Da

Viande, foie, poisson, fruits de mer, œufs, produits laitiers ; végétaux enrichis

Passage cérébral très contrôlé

 

 

 

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II. Les peptides issus des protéines

Les protéines ne constituent pas une seule molécule de masse déterminée. Elles sont constituées de chaînes d'acides aminés et sont dégradées lors de la digestion.

On obtient une succession :

Protéine → polypeptides → oligopeptides → tripeptides → dipeptides → acides aminés.

La masse d'un peptide dépend du nombre et de la nature des acides aminés qui le constituent.

Pour une chaîne composée de n acides aminés :

Masse du peptide ≈ somme des masses des acides aminés − (n − 1) × 18,015 Da

Chaque liaison peptidique s'accompagne en effet de l'élimination d'une molécule d'eau.

Ordres de grandeur

 

Catégorie

Nombre approximatif d'acides aminés

Masse approximative

 

Acide aminé

1

≈75–204 Da

 

Dipeptide

2

≈130–360 Da

 

Tripeptide

3

≈190–550 Da

 

Oligopeptide

quelques unités à ~10–20

≈400–2 000+ Da

 

Polypeptide

dizaines à centaines

≈2 000–10 000+ Da

 

Protéine

généralement ≥ dizaines d'acides aminés

souvent >10 000 Da, parfois >100 000 Da

 

 

Exemple

Glycine + glycine → glycylglycine

75,07 + 75,07 − 18,02 = 132,12 Da

Pour trois glycine :

75,07 × 3 − 18,02 × 2 = 189,19 Da

La masse augmente donc avec la longueur du peptide, mais la masse seule ne détermine pas son passage de la BHE.

La structure, la charge, la liposolubilité et les transporteurs deviennent déterminants.

 

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III. Les ions essentiels au fonctionnement cérébral

Les ions ne sont pas des molécules au sens strict, mais ils doivent être intégrés à l'analyse parce qu'ils jouent un rôle fondamental dans les neurones.

 

Ion

Masse atomique approximative

Source

Fonction cérébrale

 

Na⁺

22,99 Da

Sel, alimentation, liquides biologiques

Potentiel électrique et influx nerveux

 

K⁺

39,10 Da

Fruits, légumes, légumineuses

Potentiel de membrane

 

Cl⁻

35,45 Da

Sel, alimentation

Équilibre électrique et neurotransmission

 

Ca²⁺

40,08 Da

Produits laitiers, légumes, eaux, alimentation

Libération des neurotransmetteurs, signalisation cellulaire

 

Mg²⁺

24,31 Da

Légumineuses, noix, céréales, légumes verts

Cofacteur enzymatique et fonctionnement neuronal

 

Phosphates

variable

Alimentation et métabolisme

ATP, membranes et métabolisme énergétique

 

 

Ici, la notion essentielle n'est pas seulement la masse mais le gradient de concentration entre les différents compartiments.

 

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IV. Pourquoi la BHE est essentielle

La présence d'une substance dans le sang ne signifie pas qu'elle atteindra le cerveau.

On peut distinguer plusieurs situations :

Passage relativement libre

Certaines petites molécules peuvent traverser la BHE par diffusion.

Exemples :

O₂, CO₂, éthanol.

Passage grâce à des transporteurs

Certaines molécules ont besoin de transporteurs spécifiques.

Exemples :

glucose, certains acides aminés, corps cétoniques, certaines vitamines.

Passage limité ou très faible

Certaines molécules présentes dans le sang n'atteignent pas efficacement le cerveau sous leur forme intacte.

Exemples :

dopamine, sérotonine.

Passage de molécules lipophiles

Certaines molécules lipophiles peuvent traverser plus facilement la membrane de la BHE.

Exemples :

caféine, mélatonine, diazépam, THC.

Cela montre qu'il n'existe pas de règle simple du type :

petite molécule = passage de la BHE

ou :

grosse molécule = absence de passage.

 

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V. Le cas particulier des protéines

Une protéine alimentaire entière ne passe normalement pas librement la BHE.

Elle doit d'abord être transformée :

Protéine alimentaire

↓

Digestion

↓

Peptides

↓

Acides aminés

↓

Absorption intestinale

↓

Sang

↓

Transporteurs / métabolisme

↓

BHE

↓

Cerveau

C'est donc la matière issue de la dégradation de la protéine qui peut ensuite participer au fonctionnement cérébral.

Cette distinction est importante pour la Théorie de l'Hélice Cérébrale : la matière consommée n'est pas nécessairement la forme moléculaire sous laquelle elle sera utilisée par le cerveau.

 

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VI. Les acides aminés et le cerveau

Certains acides aminés provenant des protéines alimentaires peuvent atteindre le cerveau grâce à des transporteurs spécifiques.

Parmi les acides aminés à gros caractère neutre transportés notamment par LAT1, on trouve :

leucine, isoleucine, valine, phénylalanine, tyrosine et tryptophane.

Ils peuvent donc participer à une chaîne :

protéines → digestion → acides aminés → sang → transporteur → BHE → cerveau.

Certains sont également des précurseurs de molécules cérébrales :

Phénylalanine → tyrosine → dopamine → noradrénaline

et :

Tryptophane → sérotonine → mélatonine.

 

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VII. Les corps cétoniques

Le cerveau peut également utiliser des corps cétoniques comme source énergétique.

Les principaux sont :

• β-hydroxybutyrate : 104,10 Da

• acétoacétate : 102,09 Da

• acétone : 58,08 Da

Le β-hydroxybutyrate et l'acétoacétate peuvent traverser la BHE grâce à des transporteurs de monocarboxylates.

La chaîne devient :

lipides → foie → corps cétoniques → sang → BHE → cerveau → énergie.

 

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VIII. Nouvelle dimension : la concentration

La masse moléculaire ne doit cependant pas être interprétée comme une mesure directe de l'effet biologique.

Deux molécules peuvent avoir des masses très différentes et produire des effets importants ou faibles selon leur concentration effective.

Inversement, une molécule présente en quantité extrêmement faible peut avoir un effet important si elle possède une forte affinité pour une cible.

Il faut donc distinguer :

1. Masse moléculaire

→ propriété physique de la molécule.

2. Concentration sanguine

→ quantité présente dans le sang ou le plasma.

3. Disponibilité biologique

→ fraction réellement disponible après absorption, distribution et métabolisme.

4. Passage de la BHE

→ quantité pouvant atteindre le tissu cérébral.

5. Concentration cérébrale

→ quantité effectivement disponible dans le cerveau.

6. Interaction biologique

→ récepteurs, enzymes, transporteurs ou autres cibles.

7. Effet physiologique

→ conséquence observable.

Ainsi :

concentration faible ≠ concentration normale ≠ concentration élevée.

Et :

concentration sanguine ≠ concentration cérébrale.

 

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IX. Exemple : O₂ et CO₂

L'O₂ et le CO₂ illustrent bien pourquoi le degré de concentration joue un rôle.

Leurs effets physiologiques dépendent notamment de leurs pressions partielles et de leurs concentrations dans les différents compartiments de l'organisme.

Une diminution excessive du CO₂ sanguin (hypocapnie) n'a pas les mêmes conséquences qu'une augmentation excessive (hypercapnie).

De même :

O₂ insuffisant → hypoxie

alors que des niveaux élevés d'O₂ dans certaines conditions peuvent également produire des effets biologiques.

La question n'est donc pas simplement :

« Quelle est la masse de cette molécule ? »

mais :

« Quelle quantité est présente, où est-elle présente, comment est-elle transportée, quelle quantité atteint le cerveau et pendant combien de temps ? »

 

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X. Principe méthodologique

La présence d'une molécule dans un aliment ne signifie pas que la quantité consommée est pharmacologiquement significative.

De même :

présence dans l'aliment ≠ quantité absorbée

quantité absorbée ≠ concentration sanguine

concentration sanguine ≠ concentration cérébrale

concentration cérébrale ≠ effet automatique

La nouvelle approche consiste donc à ne pas confondre :

présence → concentration → exposition → transport → BHE → concentration cérébrale → interaction → effet.

La masse moléculaire constitue le premier niveau de classement.

La concentration constitue le deuxième.

Le transport et la barrière hémato-encéphalique constituent les niveaux suivants.

Enfin, la concentration cérébrale et l'interaction avec les cibles biologiques permettent d'étudier l'effet.

La Théorie de l'Hélice Cérébrale peut ainsi être étudiée selon une chaîne plus complète :

Matière → digestion → molécules → sang → concentration → transport → BHE → cerveau → interaction → effet.