Nicotine

La nicotine est un alcaloïde toxique issu principalement de la plante de tabac (Nicotiana tabacum) utilisé comme psychotrope (stimulant), particulièrement lors de l'inhalation de la fumée du tabac. Cette molécule est en partie responsable de la dépendance tabagique. La nicotine agit directement sur le système nerveux, en déclenchant la dépendance chez l'Homme[6]. Un procédé dit de « dénicotinisation » permet d'extraire une part de cette molécule du tabac (et qui était à la fin des années 1990 selon Novotny & Zhao à l'origine d'une production d'environ 300 millions de kilogrammes de nicotine par l'industrie du tabac[7], déchet valorisé sous diverses formes).

Nicotine
Structure de la nicotine
Identification
Nom UICPA (S)-3-(1-méthyl-
2-pyrrolidinyl)pyridine
No CAS 54-11-5 L ou S(–)
No ECHA 100.152.478
No EC 200-193-3
Code ATC N07BA01
PubChem 89594
SMILES
InChI
Apparence liquide hygroscopique, huileux, jaune, d'odeur caractéristique. devient brun à l'exposition à l'air[1].
Propriétés chimiques
Formule brute C10H14N2  [Isomères]
Masse molaire[2] 162,2316 ± 0,0094 g/mol
C 74,03 %, H 8,7 %, N 17,27 %,
Propriétés physiques
T° fusion −80 °C[1]
T° ébullition 247 °C (décomposition)[1]
Solubilité dans l'eau : miscible[1]
Masse volumique 1,0097 g·cm-3[3]
T° d'auto-inflammation 240 °C[1]
Point d’éclair 95 °C (coupelle fermée)[1]
Limites d’explosivité dans l’air 0,7–4 % vol[1]
Pression de vapeur saturante 0,056 mbar à 20 °C
0,15 mbar à 30 °C
0,36 mbar à 50 °C
Propriétés optiques
Indice de réfraction  1,5280 (L)[3]
Précautions
SGH[4]

Danger
H301, H310, H411,
SIMDUT[5]

D1A, D2A,
NFPA 704
Transport
60
   1654   
Écotoxicologie
DL50 50 mg·kg-1 (rats, oral)
3,34 mg·kg-1 (souris, oral)
9,2 mg·kg-1 (chiens, oral)
LogP 1,2[1]
Caractère psychotrope
Catégorie Stimulant
Mode de consommation

Inhalation (fumée), ingestion
Autres dénominations

Voir Tabac, Cigarette, Tabac à mâcher, Cigarette électronique
Risque de dépendance Élevé
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

De la nicotine (écotoxique pour les animaux à sang froid, poissons notamment) est de plus en plus présente dans l'environnement à des doses significatives, aquatique notamment, provenant des milliards de mégots exposés à la pluie, jetés dans l'eau ou les caniveaux[8].

La nicotine est une substance psychoactive, connue pour son caractère anxiolytique, antidépressive et coupe-faim[9].

Historique

La nicotine a des propriétés écotoxiques (insecticide notamment, comme le rappelle cette ancienne publicité).

La nicotine doit son nom à Jean Nicot[10], considéré comme l'introducteur du tabac en France (même si, lorsque Jean Nicot naît en 1530, le tabac est déjà connu en Europe depuis une quarantaine d'années)[11].

Elle a été isolée en 1828 par deux Allemands, Wilhelm Heinrich Posselt (de) et Karl Ludwig Reimann (de) à l'université de Heidelberg. Sa formule empirique a été établie par Melsens en 1843. Sa masse moléculaire a été déterminée par Schloesing en 1847. Sa structure moléculaire a été développée par Adolf Pinner en 1895.

Ses propriétés insecticides et acaricides sont connues depuis longtemps.

Suspecté depuis 1964, le caractère addictif de la nicotine et son rôle dans le tabagisme sont reconnus dans le monde scientifique depuis 1988[12].

Biologie végétale

Champ de plants de tabac.

La nicotine est un alcaloïde principalement présent dans les plantes de la famille des solanacées dont les feuilles ont des propriétés acaricides et insecticides notamment celles du tabac[13] du fait de son caractère neurotoxique[14] : sa toxicité protège la plante des insectes[15] ; elle possède également des propriétés fongicides.

De nombreuses plantes produisent de la nicotine en quantité variable :

  • le tabac (Nicotiana tabacum) ;
  • l'aubergine (Solanum melongena) ;
  • la tomate (Solanum lycopersicum) ;
  • la pomme de terre (Solanum tuberosum) ;
  • le chou-fleur (Brassica oleracea var. botrytis)[16] ;
  • certaines fougères comme Lycopodiella cernua[17] ;
  • etc.

Une famille d'insecticides de synthèse, les néonicotinoïdes, est dérivée de la nicotine naturelle.

L'usage de la nicotine comme insecticide est interdit en France[18].

Biologie animale

Cinétique

Cet alcaloïde agit par inhalation, par ingestion ainsi que par contact.

La nicotine se dégrade en 3-4 jours[Où ?][réf. nécessaire].

Par inhalation

La nicotine inhalée est absorbée (« résorbée ») par les capillaires sanguins des poumons. Après un passage dans le cœur gauche, la nicotine passe la barrière hémato-encéphalique et arrive en 10 à 20 secondes dans le cerveau, sans passer par le système porte hépatique. Les taux de nicotine sont de six à dix fois plus élevés dans le plasma artériel que dans le plasma veineux[19].

Une étude[20] a comparé les propriétés pharmacocinétiques des cigarettes classiques, des cigarettes électroniques contenant 16 mg de nicotine et d'un inhalateur pharmaceutique de nicotine dosé à 10 mg de nicotine. L'augmentation maximale de la concentration en nicotine dans le plasma sanguin après utilisation de ces trois produits est de 13,4 ng/ml (6,5 à 20,3) en moyenne avec les cigarettes classiques, 1,3 ng/ml (0,0 à 2,6) avec les cigarettes électroniques et 2,1 ng/ml (1,0 à 3,1) avec l’inhalateur. Le pic plasmatique est atteint en 14,3 minutes (8,8 à 19,9) avec les cigarettes classiques, 19,6 minutes (4,9 à 34,2) avec les cigarettes électroniques et 32 minutes (18,7 à 45,3) avec l’inhalateur.

Par d'autres voies

La consommation de tabac à chiquer a diminué dans la plupart des pays européens dont la France, sauf en Suède où le snus connaît une utilisation assez commune, concernant environ 20 % des hommes, et en Norvège.

La commercialisation du snus est interdite dans le reste de l'Union européenne.

Effets sur la santé humaine

La nicotine provoque l'augmentation de la pression artérielle et du rythme cardiaque, entraîne une libération d'adrénaline et réduit l'appétit; augmentant par conséquent le métabolisme. Elle a également pour effet d'améliorer la concentration et la mémoire[21],[22].

Généralités

La nicotine est un agoniste de certains récepteurs à l'acétylcholine : les récepteurs nicotiniques, par opposition aux récepteurs muscariniques. Les récepteurs nicotiniques sont des récepteurs ionotropes : leur activation par la nicotine entraîne une entrée d'ions sodium et une sortie d'ions potassium, et par suite une dépolarisation du neurone post-synaptique. Ce potentiel postsynaptique excitateur a différentes conséquences selon le type de neurone. Les récepteurs nicotiniques sont présents dans le système nerveux autonome, au niveau des jonctions neuromusculaires, ainsi que dans les systèmes cérébraux noradrénergiques et dopaminergiques ; notamment celui du système de récompense. À plus forte dose, il devient un poison violent qui irrite le système digestif, entraîne des atteintes du système nerveux central (convulsions, coma) et des muscles (en particulier le cœur et la respiration). Il arrive que des paralysies et des spasmes vasculaires surviennent. La mort par arrêt respiratoire peut survenir après l'apparition des premiers symptômes d'empoisonnement (en 30 à 60 minutes).

L'effet cancérigène de la nicotine seule n'a pas pu être prouvé sur des rats soumis à des concentrations élevées de nicotine pendant une période significative[23]. Par contre son effet sur les récepteurs d'acétylcholine facilite la croissance des tumeurs en favorisant l'angiogenèse[24].

Dépendance

Le tabagisme induit une dépendance physique du fait de la présence de nicotine[25]. Le sevrage du tabac peut entraîner des phénomènes indésirables — irritabilité, maux de tête, anxiété, etc. — voire conduire, dans des cas extrêmes, à une dépression. Bien que leur maximum se situe aux alentours de trois à quatre jours, ces symptômes peuvent durer quelques semaines après la dernière consommation. En cas de difficulté répétée, il est possible de recourir à l'une des aides à l'arrêt du tabagisme, sans attendre la manifestation d'effets néfastes à long terme de la cigarette.

L'un des effets de la nicotine est la production anormale de dopamine, qui place provisoirement le fumeur dans un état d'euphorie. Lorsque le niveau de dopamine diminue, le fumeur se trouve en état de manque, ce qui le pousse à fumer de nouveau[26]. Si la dépendance immédiate (dite « physique ») disparait en quelques semaines, le fumeur garde toutefois le souvenir de cet état d'euphorie, si bien qu'il peut être tenté de recommencer à fumer pendant une période plus longue après la disparition de la dépendance physique. On parle alors de dépendance psychologique.

En 1994, le journal ABC news a présenté des preuves que les fabricants de tabac manipulaient le taux de nicotine des cigarettes afin d'assurer un niveau de dépendance optimal[27].

Les signalements de dépendance aux spécialités pharmaceutiques contenant de la nicotine chez les personnes n'ayant jamais fumé concernent exclusivement les formes orales[28]. En effet, la dynamique de diffusion de la nicotine par ces spécialités est différente de celle des cigarettes et cigarettes électroniques (les patchs par exemple diffusent la nicotine pendant 16 à 24 h[29]). Or, l'intervalle de temps entre l'acte de fumer et l'arrivée de la nicotine au cerveau joue un rôle dans l'apparition de la dépendance[19].

Il a été clairement démontré ou confirmé par Jarvis et al. (JNCI 2001) que fumer moins[30] ou utiliser des cigarettes avec filtre ne diminuait pas l'apport en nicotine[31]. S'il fume moins ou s'il fume des cigarettes avec filtre ; à cause de sa dépendance le fumeur adapte inconsciemment son comportement en aspirant des bouffées plus longues et plus profondes ou en tirant plus fortement sur sa cigarette, y compris après de relativement courtes privations de cigarette, par exemple dans les transports, au cinéma au restaurant ou dans les lieux publics. Quel que soit le rendement en nicotine indiqué sur le paquet de cigarettes (mesuré avec une machine à fumer), le fumeur extrait quasiment toujours la même quantité de nicotine (de 1 à 1,5 mg par cigarette)[32].

Surdosage et intoxication

Un surdosage de nicotine peut se produire (par exemple lors d'association entre de patchs transdermiques de nicotine et de la persistance d'un tabagisme actif[33]), se manifeste (dès le premier jour) par les symptômes suivants[34] : hyperactivité diurne, nausées, vomissements, pâleur, palpitations/tachycardie, céphalées, insomnies (raccourcissement de la durée du sommeil, réveils multiples, mais avec une « activité onirique très importante »), diarrhées (parfois), lipothymies, vertiges, sècheresse buccale, hypersalivation, douleurs abdominales, diminution de l'acuité auditive, faiblesse générale, entre autres, avec absence d'envie de fumer.

À doses élevées, peuvent apparaître une hypotension, un pouls faible et irrégulier, une gêne respiratoire, une prostration, un collapsus cardiovasculaire et des convulsions. Les doses de nicotine tolérées par les sujets fumeurs peuvent entraîner une intoxication aiguë susceptible d'être fatale chez les jeunes enfants. À forte dose, elle possède un effet dépresseur et provoque nausées et vomissements, puis la mort par paralysie respiratoire.

La dose létale médiane DL50 pour un rat est de 50 mg·kg-1, pour une souris de 3 mg·kg-1. Chez l'homme, une source ancienne[35] mentionne 60 mg, soit en moyenne (0,5–1 mg·kg-1). Une analyse récente[36] indique une dose létale pour l'être humain probablement comprise entre 500 mg et 1 g.

Effets environnementaux et écosystémiques

Article détaillé : Mégot.

A Berlin (ville produisant localement toute sa ressource en eau potable) une étude a porté sur la vitesse et le taux de libération de nicotine par un mégot dans une flaque d'eau, ou dans l'environnement quand le mégot a été exposé à un cycle pluies-séchages. Dans une flaque d'eau les mégots libèrent en moyenne 7,3 mg de nicotine par gramme de mégot, dont 50 % dans les 27 premières minutes. Pour les mégots expérimentalement exposés à un cycle de 15 pluies (de 1,4 mm chacune) la libération cumulative de nicotine était de 3,8 mg par gramme de mégot, avec 47 % de cette nicotine larguée lors de la première pluie. Selon ces résultats, un seul mégot peut contaminer 1 000 L d'eau à des concentrations supérieures à la concentration prévue sans effet (PNEC) qui est de seulement 2,4 × 10−3 mg L−1 selon Valcárcel et al. (2011). L'étude conclut : « Étant donnée la quantité de mégots jetés [à Berlin] et vue la vitesse à laquelle ils relarguent leur nicotine, ils [les mégots] sont à considérer comme une menace significative pour la qualité des eaux urbaines et par conséquent pour l'eau potable ».

La nicotine des mégots est en outre associée à d'autres polluants qui renforcent son écotoxicité (4 000 substances chimiques peuvent être présentes dans un mégot et il faut en moyenne environ 12 ans pour sa totale dégradation). Au fur et à mesure de sa fragmentation le filtre relargue dans l'environnement (dans l'air ou dans l'eau via la lixiviation) les toxines qu'il a accumulées. Un seul mégot peut ainsi polluer 1 m3 de neige[37].

La quantité de nicotine introduite dans l'environnement via les mégots n'est pas anodine. Ainsi vers 2008, il y a eu environ 5 600 milliards de cigarettes fumées dans l'année, dont 4 500 milliards ont fini en mégots jetés dans l'environnement[38],[7].

Utilisation

Article détaillé : Substitut nicotinique.

La nicotine est utilisée en médecine dans le cadre du sevrage tabagique comme traitement de substitution. Elle existe sous plusieurs formes, comme le timbre transdermique ou la gomme à mâcher. C'est un des traitements de première intention[39].

Controverses

Selon l'équipe du neurobiologiste français Jean-Pol Tassin (INSERM, Collège de France), la nicotine seule ne suffirait pas à induire une dépendance chez l'animal ; il faudrait lui associer par exemple des inhibiteurs de la monoamine-oxydase, présents dans la fumée de tabac[40]. Se pose alors la question de l'usage de la cigarette électronique utilisée par certains fumeurs dans le cadre d'un sevrage tabagique ; en effet cette dernière ne contient pas d'inhibiteurs de la monoamine-oxydase mais seulement de la nicotine (qui provoque une sensation de picotement dans la bouche et la gorge). Ceci pourrait constituer un stimulus précurseur à l’administration de la substance dépendante pour le cerveau du fumeur.

La notion de dépendance à la nicotine est également mise en cause[41] par Robert Molimard, fondateur de la tabacologie en France, signataire de la préface de l'ouvrage Dépendance à la nicotine : critique d'une théorie[42].

Culture

Dans le roman policier Drame en trois actes d'Agatha Christie, trois personnes sont empoisonnées à la nicotine.

Notes et références

  1. NICOTINE, fiche(s) de sécurité du Programme International sur la Sécurité des Substances Chimiques, consultée(s) le 9 mai 2009
  2. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  3. (en) J. G. Speight et Norbert Adolph Lange, Lange's handbook of chemistry, McGraw-Hill, , 16e éd., 1623 p. (ISBN 0-07-143220-5), p. 2.289
  4. Numéro index 614-001-00-4 dans le tableau 3.1 de l'annexe VI du règlement CE no 1272/2008 (16 décembre 2008)
  5. « Nicotine » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009
  6. « Nicotine : halte aux idées reçues ! », Doctissimo,‎ (lire en ligne)
  7. Novotny TE, Zhao F (1999)« Consumption and production waste: another externality of tobacco use ». Tob Control ;8:75–80.
  8. Amy L. Roder Green, Anke Putschew, Thomas Nehls (2014), « Littered cigarette butts as a source of nicotine in urban waters » ; Journal of Hydrology, Volume 519, Part D, 27 November 2014, Pages 3466–3474 (résumé)
  9. « Tabac substances - Quels sont les effets de la nicotine ? », Figaro Santé (consulté le 29 septembre 2017).
  10. « Jean Nicot, French diplomat and scholar » (consulté le 21 janvier 2016)
  11. « Jean Nicot, et le tabac conquit le monde », Les Échos,‎ (lire en ligne).
  12. (en) US Department of Health and Human Service, « The Health Consequences of Smoking: Nicotine Addiction: A Report of the Surgeon General », 1988
  13. (en) American Chemical Society, « Tobacco and nicotine: They're good -- as a pesticide », ScienceDaily,‎ (lire en ligne)
  14. (en) Rogers AJ, Denk LD, Wax PM, « Catastrophic brain injury after nicotine insecticide ingestion », J Emerg Med, vol. 26, no 2,‎ , p. 169-72. (PMID 14980338)
  15. (en) Zein MA, McElmurry SP, Kashian DR, Savolainen PT, Pitts DK, « Optical bioassay for measuring sublethal toxicity of insecticides in Daphnia pulex », Environ Toxicol Chem, vol. 33, no 1,‎ , p. 144-51. (PMID 24115287, DOI 10.1002/etc.2404)
  16. Edward F. Domino, Erich Hornbach et Tsenge Demana, « The Nicotine Content of Common Vegetables », New England Journal of Medicine, vol. 329,‎ , p. 437–437 (PMID 8326992, DOI 10.1056/NEJM199308053290619, lire en ligne)
  17. Pierre Grenand, Christian Moretti, Henri Jacquemin et Marie-Françoise Prévost, Pharmacopées traditionnelles en Guyane, Paris, IRD Editions, , 684 p. (ISBN 978-2709915458, lire en ligne), p. 816
  18. « Substance active : Nicotine : Intrants : Type : SA phytopharmaceutique », sur e-phy.agriculture.gouv.fr
  19. Jacques Le Houezec, « Role of nicotine pharmacokinetics in nicotine addiction and nicotine replacement therapy: a review », (consulté le 23 mars 2015).
  20. (en) Bullen C. et al. (2010) « Effect of an electronic nicotine delivery device (e cigarette) on desire to smoke and withdrawal, user preferences and nicotine delivery: randomised cross-over trial » Tob. Control ; 19(2):98-103.
  21. (en) Rusted J, Graupner L, O'Connell N, Nicholls C, « Does nicotine improve cognitive function? » Psychopharmacology (Berl.) 1994;115(4):547–9. DOI:10.1007/BF02245580 PMID 7871101
  22. (en) Heishman SJ, Kleykamp BA, Singleton EG, « Meta-analysis of the acute effects of nicotine and smoking on human performance », Psychopharmacology (Berl), vol. 210, no 4,‎ , p. 453-69. (PMID 20414766, PMCID PMC3151730, DOI 10.1007/s00213-010-1848-1)
  23. (en) Waldum HL, Nilsen OG, Nilsen T, Rørvik H, Syversen V, Sanvik AK, Haugen OA, Torp SH, Brenna E., « Long-term effects of inhaled nicotine », Life Sci, vol. 58, no 16,‎ , p. 1339-46. (PMID 8614291, DOI 10.1016/0024-3205(96)00100-2)
  24. (en) Egleton RD, Brown KC, Dasgupta P., « Angiogenic activity of nicotinic acetylcholine receptors: implications in tobacco-related vascular diseases », Pharmacol Ther., vol. 121, no 2,‎ , p. 205-23. (PMID 19063919, DOI 10.1016/j.pharmthera.2008.10.007)
  25. « Dépendance » sur le site http://www.tabac-info-service.fr
  26. (en) John Emsley, Molecules at an exhibition, Oxford University Press, , 250 p. (ISBN 0-19-286206-5, OCLC 37513134), p. 82-4
  27. Establishing a Nicotine Threshold for Addiction -- The Implications for Tobacco Regulation Fumer pour la nicotine – mourir du goudron Jack E. Henningfield, Neal L. Benowitz (July 14, 1994)
  28. Commission nationale des stupéfiants et des psychotropes sur la cigarette électronique ; Compte rendu de la réunion du 24 juin 2010 (AFSSAPS)
  29. « Patch tabac pour arrêter de fumer » (consulté le 15 mars 2015)
  30. Bjarrtveit K., Tverdal A. « Health consequences of smoking 1-4 cigarettes per day ». Tobacco Control 2005 ;14:315-320
  31. Jarvis MJ, Boreham R, Primatesta P, Feyerabend C, Bryant A. « Nicotine Yield From Machine-Smoked Cigarettes and Nicotine Intakes in Smokers : Evidence From a Representative Population Survey ». J Natl Cancer Inst, 2001; 93:134–138.
  32. Jacques Le Houezec Neuro-Pharmacologue, conseil en Santé publique, in « Idée reçue : Fumer peu, fumer light, ce n'est pas dangereux » (2 pages)
  33. Berthier, S., Michiels, C., Sgro, C., Bonnotte, B., & Lorcerie, B. (2008). « Pancréatite aiguë non alcoolique non biliaire ».
  34. Lagru G, La place du traitement pharmacologique dans l’aide à l’arrêt du tabac (Dossier Sevrage tabagique), Réalités cardiologiques (PDF, 7 pages)
  35. Guide pratique des intoxications, E. Fornier, éditions Heures de France, 1977
  36. Bernd Mayer, How much nicotine kills a human? Tracing back the generally accepted lethal dose to dubious self-experiments in the nineteenth century, Archives of Toxicology 10.1007/s00204-013-1127-0, 4 octobre 2013.
  37. « Proposition de loi visant à créer une taxe environnementale sur les mégots à la charge des fabricants de tabac », enregistré à la Présidence du Sénat le 11 février 2013
  38. étude scientifique sur les mégots (en anglais)
  39. Haute autorité de santé, [PDF] « Arrêt de la consommation de tabac : du dépistage individuel au maintien de l’abstinence en premier recours », 2014
  40. « Entretien avec Jean-Pol Tassin » La lettre du Collège de France Hors-série no 3 | 2010, mis en ligne le 24 juin 2010.
  41. R. Molimard. « Le mythe de l’addiction à la nicotine », Formindep, 30 juin 2012
  42. Hanan Frenk et Reuven Dar, Dépendance à la nicotine : critique d'une théorie, préface du Pr Robert Molimard, Paris, Belles Lettres, 2005 ; traduction de A critique of nicotine addiction, Kluwer, 2000

Voir aussi

Bibliographie

Articles connexes

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