Texte Definitif

« Le chocolat est-il bon pour l’organisme ? »

Étienne LABAOU Kadvaël LEBOUL’CH Adeline MONGEAIS Lucie PATERKIEWICZ

http://chocolat-tpe.e-monsite.com/accueil.html

« Sommaire » Introduction I) Présentation du chocolat A. Histoire du chocolat B. Fabrication II) Le chocolat est - il bon pour la santé d'un point de vue nutritionnel ? A. Définition B. Les vitamines dans le chocolat C. Calcium, potassium et magnésium D. Les nutriments énergétiques dans le chocolat III) La théobromine et la caféine, composants du chocolat, ont elles un effet bénéfique pour l'organisme ? A. La théobromine 1. Présentation 2. Les interactions de la théobromine avec les éléments du corps . 3. Les effets sur les animaux . B. La caféine 1. Extraction 2. Caractéristiques 3. Effets sur l'organisme 4. Une addiction possible ? Conclusion Bibliographie Remerciements

Introduction

Le chocolat est consommé dans l’ensemble du monde avec quelques différences de quantités entre les continents : Continents

Europe

Amérique

Océanie/Asie

Afrique

1.99

1.30

0.12

0.14

Chocolat Consommation moyenne en kg par habitant et par an

Consommation moyenne de chocolat selon les continents

C’est dans notre continent que cet aliment est le plus dégusté, on peut en effet citer la Suisse avec ses 12 kg de chocolat consommés par an, et par habitant. La France, quant à elle, arrive en 14ème position, avec 4.8 kg. Mais on entend de nombreux témoignages de personnes voulant arrêter de manger du chocolat, car elles le disent « mauvais pour la santé ». Mais est-ce vraiment le cas ? C’est à la problématique « Le chocolat est-il bon pour l’organisme » que nous allons tenter de répondre. Dans un premier temps, nous commencerons par une présentation du chocolat, dans laquelle nous développerons l’histoire, ainsi que sa fabrication. Ensuite, le fait que beaucoup de personnes trouvent le chocolat mauvais au point de vue nutritionnel, que 15% des questionnés le trouvent plus difficile à digérer que les autres aliments, et qu’ environ 90% des personnes interrogées jugent le chocolat noir le meilleur pour la santé nous a poussés à faire une partie pour savoir si le chocolat est bon pour la santé d’un point de vue nutritionnel. Enfin, sachant que 35% des personnes trouvent que le chocolat a un effet stimulant et environ 20% des sondés se disent incapables de se passer dudit péché mignon, nous allons nous intéresser à deux molécules actives du chocolat : la théobromine, ainsi que la caféine, pour savoir quels effets ces molécules ont sur l’organisme, et si elles peuvent provoquer une dépendance au chocolat.

SONDAGE : VOTRE AVIS SUR LE CHOCOLAT

SEXE : ÂGE :

1. Aimez-vous le chocolat ? ○ Oui ○ Non 2. Quand en mangez-vous et en quelles quantités ? (entourez selon votre choix : 0 – Pas du tout, 1 – Un peu, 2 – Modérément, 3 – Beaucoup)

○ Le matin ○ Le midi ○ À quatre heures ○ Le soir

0 0 0 0

1 1 1 1

2 2 2 2

3 3 3 3

3. Quel chocolat préférez-vous ? ○ Le chocolat noir ○ Le chocolat au lait ○ Le chocolat blanc 4. Pouvez-vous vous passer du chocolat ? ○ Pas du tout ○ Difficilement ○ Facilement 5. D’après vous, lequel de ces chocolats est le meilleur pour la santé ? ○ Le chocolat noir ○ Le chocolat au lait ○ Le chocolat blanc ○ Tous 6. D’après-vous, le chocolat… ○ … est un aphrodisiaque ○ … donne de l’acné ○ … donne du diabète ○ … donne du cholestérol ○ … est plus difficile à digérer que les autres aliments ○ … est allergénique ○ … a un effet stimulant (comme le café) ○ … a un effet euphorisant

Merci d’avoir répondu sincèrement à ces quelques questions !

I)

Présentation du chocolat

A. Histoire du chocolat On peut dater la découverte du chocolat à l’époque des(aux) peuples mésoaméricains (Aztèques et Mayas inclus) qui, avec le cacao qu’ils cultivaient, en faisaient des boissons chocolatées. Les premiers documents qui en attestent la présence datent de 1100 avant J.-C. Des résidus de chocolat ont été découverts dans des poteries olmèques qui datent de 2600 avant J.-C., ce qui nous fait penser qu’ils ont réussi à domestiquer le cacaoyer. Cependant, jusqu’au XVIème siècle, aucun européen n’a jamais entendu parler de cette substance, jusqu’à la découverte par Christophe Colomb de l’Amérique en 1502. Mais ce n’est qu’en 1519 avec la conquête du Mexique par Cortès que la fève de cacao est rapportée pour la 1ère fois en Europe. Durant tout le XVIIème siècle, la boisson chocolatée est très appréciée par l’aristocratie espagnole, mais ce n’est qu’en 1615 qu’elle fut importée pour la 1ère fois en France. Durant plusieurs siècles, le mode de fabrication du chocolat resta inchangé. Lorsqu' arriva la révolution industrielle, de nombreux changements conduisirent à l'apparition de l’aliment telle que nous la connaissons aujourd'hui. Dans les années 1700, les moulins mécaniques furent inventés pour extraire le beurre de cacao, qui à son tour aida à créer du chocolat qui restait dur. Mais, il a fallu attendre la révolution industrielle pour voir ces moulins utilisés à grande échelle. La première fabrique de France est fondée par le chocolatier Jules Pares, en 1814, dans les Pyrénées-Orientales. En 1815, le Hollandais Coenraad Johannes van Houten créa une première usine. En 1821, l’Anglais Cadbury produit le premier chocolat noir à croquer. Pour répondre aux besoins de l'industrie, les cacaoyers sont introduits en Afrique et les premières plantations créées. Apparaissent alors les chocolateries industrielles, principalement en France, en Suisse et aux Pays-Bas. C’est en 1920 qu’apparaissent les barres chocolatées inventées par le Hollandais Kwatta.

B. Fabrication La cueillette du cacao a généralement lieu entre le mois d’octobre et le mois de mars. Elle s’effectue à la main avec beaucoup de précautions. On utilise à cet effet des outils très tranchants avec de longs manches permettant d’atteindre les fruits les plus hauts. Il s’agit de ne pas blesser les troncs et de ne pas endommager les fleurs et les fruits restants sur l’arbre. Il est important de choisir le bon moment afin que les fruits soient arrivés à maturité car les graines doivent impérativement se détacher sans difficulté.

On effectue généralement une deuxième récolte, mais elle est de moindre importance.

Cabosse



Lorsque l’on ouvre la cabosse, on découvre les graines blotties dans la pulpe blanche et humide. Elles changent progressivement de couleur, passant du violet au marron. Dans les plus brefs délais et avec délicatesse, on enlève les graines de la pulpe, puis on les jette dans un panier. Si elles restaient dans la pulpe, elles commenceraient très rapidement à germer. Grâce à l’action du soleil, les graines transpirent et la fermentation commence. De son côté, la pulpe se transforme en alcool qui à son tour devient de l’acide acétique. La fermentation empêche les graines de germer. Les graines de couleur jaunâtre passent alors à une teinte chocolat qui devient très appétissante. Peu à peu, les substances amères disparaissent pour faire place à la merveilleuse odeur du chocolat. C’est lorsque les graines sont fermentées qu’elles ont droit à l’appellation de fèves de cacao.

Fèves de cacao 

Pour la fermentation des graines, il existe deux procédés, l’un consiste à placer ces graines sur de larges feuilles de bananiers, tandis que l’autre qui permet de traiter de plus grandes quantités, utilise de grandes caisses en bois. Si on laissait les fèves en l’état après fermentation, elles ne tarderaient pas à moisir. Il est donc impératif de les sécher très

rapidement. Ce séchage se fait en plein soleil. Les fèves sont étalées sur une épaisseur de 10 centimètres environ et fréquemment remuées. Pour un séchage correct, il faut compter une semaine à peu près.

Le séchage 

Pour une conservation optimale, les fèves sont enfermées dans des sacs de jute puis stockées dans des entrepôts climatisés. Une vérification de leur qualité est effectuée en introduisant un tube en acier dans le sac pour en retirer une petite quantité de fèves. Dès que l’on s’est assuré que le produit est sain et de bonne qualité, le contenu des sacs est transféré dans un silo. L’aération, la température ainsi que l’hygrométrie sont très contrôlées pour une excellente conservation. Il reste toujours des impuretés mélangées aux fèves et il s’agit de les éliminer. Pour cela, les fèves doivent subir des opérations qui consistent à leur faire subir des courants d’air puissants, des expositions à des champs magnétiques, des brossages etc.. Pour la torréfaction, deux procédés existent. On peut, soit débarrasser les fèves de leurs enveloppes puis les broyer avant de les torréfier, soit on les torréfie entières et c’est au cours de cette opération que les enveloppes se détachent toutes seules. C’est au cours de cette opération que tout l’arôme du chocolat se développe.

La torréfaction



Aussitôt refroidies, les fèves subissent une opération de broyage. A l’aide d’un fort courant d’air en cours d’opération, on sépare les différentes parties de la fève. D’un côté, les débris provenant de l’enveloppe, et de l’autre, les brisures de la fève. Les débris des enveloppes sont utilisées dans l’industrie chimique afin d’en extraire de la théobromine. Après ce premier broyage, on passe à un second à seule fin de séparer le beurre de cacao de la poudre elle-même. On nomme "grué", la brisure de fèves. Ce "grué" est introduit dans des presses hydrauliques qui en expriment la matière grasse, c’est-à-dire le beurre de cacao. La partie restante est alors finement broyée et devient de la poudre de cacao. Le beurre de cacao doit encore subir quelques opérations de nettoyage, puis refroidi et séché, il peut se conserver très longtemps. Avant d’être réduits en poudre, les tourteaux demandent encore à être alcalinisés, puis on leur adjoint du carbonate de calcium ou parfois de la potasse pour leur permettre d’adoucir le goût trop prononcé du produit. Cet apport est important afin de rendre plus soluble la poudre et lui éviter de surnager dans les liquides. Afin de lui donner son goût caractéristique, il est important de faire quelques ajouts au cacao. On se sert par exemple de café, de vanille, de crème fraîche, de beurre de cacao s’il n’y en a plus assez, etc.. Les différents ingrédients sont alors mélangés dans un appareil à une température d’environ 50°C, puis le mélange passe dans un broyeur qui le réduit en fines particules. Les particules finissent enfin dans un laminoir qui les transforme en une fine poudre de chocolat. Il n’y a plus qu’à gratter les rouleaux du laminoir pour récupérer cette poudre. Pour obtenir un produit de haute qualité, il convient de procéder au "conchage". Cette

opération, qui se passe dans conches rotatives, permet de supprimer encore de l’humidité, c’est le conchage à sec. Ensuite, l’ajout de beurre de cacao fluidifie la pâte qui devient plus onctueuse, c’est le conchage liquide. Pour un moulage de qualité on rajoute de la lécithine.

Conchage 

II)

Le chocolat est-il bon pour la santé d’un point de vue nutritionnel ?

Nous cherchons à savoir si, oui ou non, le chocolat est bon pour l'organisme et pour cela, nous allons nous baser dans cette partie sur un point de vue dit nutritionnel.

A. Définition On retrouve la signification de ce mot dans son étymologie : en effet, "nutrition" vient du latin nutrire qui signifie "nourrir". C’est une des fonctions qui caractérise les êtres vivants et qui consiste à prélever de la matière dans le milieu extérieur et à l’utiliser pour leur développement et croissance. Toutes les fonctions de notre corps nécessitent un apport régulier et équilibré, de substances contenues dans les aliments que nous ingérons : les nutriments. Ces derniers, nécessaires à la vie, permettent à l'organisme de couvrir ses besoins énergétiques. Il existe de nombreux nutriments, ayant tous des fonctions différentes mais les plus pertinents en lien avec notre problématique sont les vitamines et les nutriments énergétiques. Nous étudierons successivement ces deux catégories.

B. Les vitamines

Les vitamines sont, comme citées précédemment, des nutriments qui entretiennent l'organisme, plus spécifiquement qui favorisent les échanges vitaux. Il en existe beaucoup et la carence de l'une d'entre elles entraîne bien souvent de graves conséquences sur le métabolisme : ainsi, la carence de vitamine A qui améliore l'acuité visuelle peut entraîner la cécité à plus ou moins long terme, la carence de vitamine D favorisant l'antirachitisme entraînera, vous l'aurez compris, un rachitisme ( maladie de croissance qui déforme le squelette) assez important. Les grandes catégories de vitamines sont les vitamines A, B, C, D, E et K.

VITAMINES

NOMS

RÔLES

CARENCES

Vitamine A

Rétinol

Favorise la croissance, améliore la vision

Manque de croissance

Vitamine B1

Thiamine

Métabolisme des glucides (antinévrétique et anti-béribérique)

Vitamine B2

Riboflavine

Métabolisme des protides, des lipides et des glucides,

Lésions des lèvres, muqueuses buccales, de la langue et des yeux

Vitamine C

Acide ascorbique

Synthèse du collagène et des globules rouges, anti-scorbutique, stimulation des défenses naturelles et immunitaires

Vitamine D

Calciférol

Antirachitisme, favorise l'absorption du calcium et du phosphore

Maladies cardiovasculaires et hypertension

Vitamine E

Tocophérol

Antioxydant, surtout de la vitamine A, antistérilité

Stérilité, anémie hémolytique du nouveau-né

Il ne faut pas non plus se leurrer, le chocolat ne suffit pas à lui seul pour apporter la quantité de vitamines suffisante à tout l'organisme. Néanmoins, cent grammes de chocolat par jour apportent 35% de la quantité quotidien nécessaire de vitamine E pour un être humain. Les effets de la vitamine E sur l'organisme n'ont pas été réellement tout à fait prouvés scientifiquement car les hypothèses suivantes sont basées sur des observations, des comparaisons ou des déductions : la vitamine E aurait un rôle préventif sur certaines maladies cardiovasculaires et sur certains cancers, aurait un effet préventif sur le taux de cholestérol, protégerait de la maladie de Parkinson. On en déduit donc que le chocolat pourrait nous préserver, en doses quotidiennes, des maux cités.

C. Calcium, potassium & magnésium Magnésium Le magnésium est un oligo-élément (éléments, métaux et métalloïdes contenus dans le corps humain, indispensables à la vie et au bon fonctionnement de l’organisme à l’état de traces.) participant à de nombreuses réactions faisant intervenir les glucides (sucres), les lipides (graisses) et les protéines. Ils contribuent également à la contraction musculaire, et permet une coagulation sanguine normale. Le magnésium est présent dans presque toutes les cellules de l'organisme, où il participe entre autres à plus de 300 réactions enzymatiques. Au total, le corps contient environ 25 g de ce minéral : 60 % est stocké dans les os, dont il aide à maintenir la structure, il favorise la fixation du calcium sur ces derniers. Un quart est utilisé par les muscles, où il contribue à la décontraction musculaire. Le reste se répartit à la fois dans le cerveau et dans des organes-clés comme le cœur, le foie ou les reins : le magnésium sert à la transmission de l'influx nerveux à la fabrication de protéines et à la régulation du rythme cardiaque. Autre vertu importante : il a un effet régulateur sur le transit intestinal, d'où son indication auprès des nourrissons souffrant de constipation passagère.

Calcium Le calcium est un élément minéral essentiel pour l'organisme. Il représente environ 2 % des atomes du corps humain, juste après

l'oxygène, le carbone, l'hydrogène et l'azote, constituants fondamentaux de la vie. Il assure la rigidité et la solidité du squelette, la dureté des dents avec le phosphore, ainsi que dans la coagulation sanguine, l'activité musculaire, les fonctions hormonales, etc. Les apports calciques en provenance de l'alimentation sont indispensables car l'organisme élimine chaque jour une partie du calcium qu'il contient. Le calcium est essentiel tout au long de la vie : il est nécessaire à la construction d'os solides chez les enfants, il préserve la densité osseuse (et donc leur solidité) chez les adultes et il intervient dans la prévention de l'ostéoporose de l'âge mûr. Le lait et les produits laitiers sont les aliments les plus riches en calcium, un calcium particulièrement bien assimilé.

Potassium Ce minéral joue un rôle-clé dans la contraction des muscles et du cœur, mais aussi dans la transmission de l'influx nerveux. Il intervient dans le fonctionnement neuromusculaire et, à ce titre, combat les crampes. Le potassium participe également au bon fonctionnement des reins, et des glandes surrénales qui régulent le stress et la production d'énergie. Le minéral est surtout présent dans les végétaux. Les plus riches sont les légumineuses (haricots secs, lentilles...), les fruits secs (figues, dattes...) et les oléagineux (noix, amandes...). Nous avons tenté de mettre en évidence le potassium et le calcium, à l’aide de l’apparition de précipités : Faire fondre au bain-marie un morceau de chocolat. Porter à ébullition. Puis diviser le mélange dans trois tubes à essais. Ajouter dans l’un de l’acide picrite, dans l’autre de l’oxalate d’ammonium, le troisième sera le tube témoin. Pour le premier on observera un précipité jaune de picrite de potassium. Dans le second tube à essais apparaîtra un précipité blanc l’oxalate de calcium.

1° Morceau de chocolat plus eau distillée pour que, quand le chocolat fond, il ne colle pas au fond de la verrerie.

2° Faire fondre au bain-marie un morceau de chocolat. Porter à ébullition.

3° Ajout de l’acide picrite et de l’oxalate d’ammonium dans les tubes à essais.

4° tube après ajout. Nous n’observons aucun précipité, nous en déduisons que les quantités sont trop faibles. Il fallait diluer le chocolat pour avoir une solution limpide afin d’observer les précipités, mais il ne devait pas rester assez de calcium et de potassium pour voir les précipités.

Tableau périodique répertoriant le magnésium et le calcium

D. Les nutriments énergétiques dans le chocolat Ils sont au nombre de trois : les protides, les lipides et les glucides. Les protides constituent les muscles, les os... ils ont donc un rôle bâtisseur, les lipides constituent principalement les membranes cellulaires et de plus, nous fournissent de l'énergie de même que les glucides. On retrouve majoritairement des protides dans la viande, le poisson, le lait...

Part de protides dans 100 g d'aliments différents (g) 30 25 20 15 10 5 0 100 g de poulet 100 g de chocolat noir 70% 100 g d'œufs 100 g de yaourt

Bien qu'elles n'arrivent pas jusqu'aux vertus nutritives de la viande, les protéines contenues dans le chocolat se substituent sans trop de problèmes à de nombreux produits laitiers. On retrouve majoritairement des lipides dans les matières grasses (beurre, huile...). Part de lipides dans 100 g d'aliments différents (g) 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 100 g d'œufs 100 g de chocolat noir 70% 100 g de bifteck grillé 100 g de lait entier

La part de lipides contenue dans le chocolat noir est énorme lorsqu'on le compare à celle de la viande par exemple... On peut en conclure que le chocolat a une très bonne influence sur les cellules de l'organisme. On retrouve majoritairement des glucides dans les féculents, les fruits, certains légumes, les produits laitiers... Part de glucides dans 100 g d'aliments différents (g) 35 30 25 20 15 10 5 0 100 g de raisons 100 g de chocolat noir 70% 100 g de bananes 100 g de carottes

Même remarque que précédemment : la part de glucide contenue dans le chocolat est tout simplement énorme. Le chocolat est donc un très bon tonifiant pour notre corps.

On constate dans chaque cas que le chocolat apporte une quantité largement suffisante de nutriments énergétiques, ce qui en fait donc un aliment très équilibré qui s'intègre parfaitement, en complément, à l'alimentation quotidienne. Le chocolat est donc, d'un point de vue nutritionnel, très bon pour la santé. Les adeptes du chocolat clament haut et fort que c'est le chocolat noir le meilleur pour la santé. Est-ce vraiment le cas ? 70 60 50

Chocolat noir (70%) Chocolat au lait Chocolat blanc

40 30 20 10 0 Protides (g)

Glucides (g)

Lipides (g)

Contrairement aux idées répandues, d’après les valeurs nutritives, le chocolat noir ne surpasse pas de beaucoup les autres chocolats : s'il est plus riche en lipides, le chocolat blanc l'est en glucides tandis que les trois chocolats ont quasiment la même quantité de protéines. N'hésitez donc pas à varier votre consommation de chocolat !

III)

La théobromine et la caféine, composants du chocolat, ont-elles un effet bénéfique pour l’organisme ? A. La théobromine 1. Présentation

La théobromine a été isolée pour la première fois dans les graines de l’arbre de cacao en 1878 et peu de temps après, synthétisée. Cette molécule est un alcaloïde (substance chimique produite par un organisme végétal) amer de la famille des méthylxanthines. Elle est présente naturellement dans le cacao donc dans le chocolat.

Théobromine est un mot dérivé de « Theobroma », nom générique du cacaotier, composé des racines grecques Theo ("dieu") et « broma » ("nourriture"), signifiant "nourriture des dieux", auxquelles on a ajouté le suffixe "-ine" donné aux alcaloïdes et autres composés basiques contenant de l'azote. Ses applications dans la médecine moderne sont nombreuses Formule brute

C7H8N4O2

Masse molaire

-1 180.16 g.mol

Solubilité

peu soluble dans l’eau et dans l’ethanol

Types de chocolat Chocolat blanc Chocolat au lait Chocolat noir

Teneur en théobromine (pour 100 grammes) 0.09mg 150-220mg 450-1600mg

Molécules de théobromine Nous avons tenté d’extraire cette molécule pour ensuite la mettre en évidence avec une chromatographie. 



 



On introduit dans un grand ballon (volume de 1 L minimum) environ 200 mL d'eau et un peu l'hydroxyde de sodium, ce ballon étant surmonté d'un réfrigérant. Arrivé à l'ébullition, réduire un peu la température, tout en maintenant l'ébullition. Ajouter petit à petit des morceaux de chocolat noir. Une mousse va se former, voilà pourquoi il faut utiliser un grand ballon. On chauffe à reflux pendant une heure ou plus. Le chauffage terminé, il faut recueillir le jus foncé et le filtrer sur un tamis ou un grillage pour éliminer les plus grosses impuretés, puis ensuite plus soigneusement sur Büchner monté sur fiole à vide. Le mélange moins chaud, procéder au lavage de la solution en ajoutant 20 mL de dichlorométhane à la solution dans une ampoule

à décanter. Ceci a pour but d'extraire du jus les autres molécules solubles dans le solvant, en laissant la théobromine insoluble.  On recueille la phase aqueuse nettoyée, qui contient donc la théobromine en solution. Lors de l'étape suivante, on va neutraliser la solution, ce qui va libérer la théobromine, celle-ci étant peu soluble dans les solutions neutres. 

Pour empêcher qu'elle ne repasse en solution, il faut la refroidir : on place le ballon dans un bain d'eau glacée, la température doit descendre en dessous de 10°C.



On neutralise la solution pour libérer la théobromine en ajoutant petit à petit de l'acide chlorhydrique jusqu'à ce que la solution arrive à neutralité (pH = 7, contrôler au moyen du papier pH ou d'un pHmètre).



Après neutralisation, un précipité blanc-jaune de théobromine se forme. Filtrer pour le recueillir.

Lors du filtrage final, nous avons pu observer de petites tâches blanches nous faisant penser à de la théobromine. Malheureusement, nous n’avons pas pu le démontrer.

Traces blanches (théobromine ?)

2. Les interactions de la théobromine avec les éléments du corps.

La théobromine, bien qu’elle ne soit présente qu’en faible quantité (0,04 et 0,50 g pour 100 g de chocolat sauf pour le blanc), est responsable des effets positifs du chocolat sur notre humeur. Elle agit en accélérant la transmission de l'influx nerveux et en diminuant le temps de réponse lors de la stimulation des nerfs périphériques. De plus, elle bloque les récepteurs de l’adénosine de type A , A (A , A ) contenus dans le cerveau. Mais avant de parler de l’inhibition de ces récepteurs, nous allons tout d’abord expliquer comment fonctionnent ces derniers et montrer ses interactions avec les neurones. 1

2

2A

2B

Les neurones sont des cellules constituant l’unité fonctionnelle du système nerveux. Le corps humain en possède environ 100 milliards. Ils assurent la transmission du message nerveux (aussi nommé influx nerveux). Un neurone est constitué d’un corps cellulaire appelé Péricaryon ou bien Soma et de 2 types de prolongements : l'axone qui conduit « l'influx nerveux » et les dendrites. Le message nerveux se propage ensuite au niveau d’une synapse que nous allons définir. La synapse (du grec. syn = ensemble; haptein = toucher, saisir; c'est-à-dire connexion) désigne une zone de contact fonctionnelle entre 2 neurones. Elle assure la conversion de l’influx nerveux en un signal à destination de la cellule post-synaptique.

Neurone s

Image d’une synapse

L’adénosine est un neuromodulateur du système nerveux central qui possède des récepteurs spécifiques. Quand l’adénosine se fixe sur ses récepteurs, l’activité nerveuse est ralentie. Or, la théobromine se fixe sur eux et lorsque de l’adénosine est émise, les neurones ne peuvent pas la « détecter », l’activité nerveuse est alors maintenue artificiellement à son niveau.

Elle stimule aussi le système nerveux central le rendant plus réactif face aux interactions extérieures entraînant un effet « réveil » et une inhibition de la fatigue. Ces effets, contrairement à ceux de la caféine qui sont courts et forts, sont doux et de longue durée

Le système nerveux central Enfin, la théobromine agit au niveau de l’hypothalamus jouant le rôle de stimulant sexuel. En plus d’être un constituant du chocolat, la théobromine est aussi utilisée dans le domaine médical à plusieurs fins :  Elle est utilisée comme diurétique, c'est-à-dire qu’elle augmente les sécrétions urinaires. Elle permet de traiter notamment l’hypertension artérielle, l’insuffisance cardiaque, certains œdèmes (gonflement de certains organes dû à l’accumulation de liquide dans le milieu interstitiel), etc.  Elle peut aussi jouer le rôle de vasodilatateur, c'est-à-dire qu’elle relâche les muscles lisses des parois des vaisseaux sanguins permettant de les dilater. Elle est conseillée en cas d’hypertension artérielle (pression artérielle trop élevée),  Elle peut améliorer les conditions de travail du cœur en cas d’insuffisance cardiaque (le cœur ne peut plus effectuer correctement son travail de pompe : il n'assure plus le débit sanguin nécessaire au bon fonctionnement des tissus…)…  Récemment, les chercheurs ont découvert qu’elle avait un effet antitussif, c'est-à-dire qu’elle pouvait arrêter la toux de façon plus rapide que les molécules utilisées actuellement (codéine,…) en agissant sur le nerf vague.  Il semblerait qu’elle favorise le cancer de la prostate même si rien n’a encore été démontré.

Cependant, la théobromine favorise les reflux gastro-œsophagien, en relâchant les muscles du sphincter gastro-œsophagien, permettant ainsi à l’acide gastrique de remonter dans l’œsophage :

Nerf vague

Reflux gastro-œsophagien

3. Les effets sur les animaux Contrairement aux humains, les animaux métabolisent la théobromine très lentement pouvant entraîner dans certains cas un empoisonnement à la théobromine notamment chez les chiens et les chats. Plusieurs cas d’empoisonnement au chocolat ont été rapportés, la quantité ingérée variant de 100 g à 1,00 kg. Chez le chien, différents symptômes peuvent apparaître :  La théobromine provoque une irritation de l’estomac entraînant une augmentation de la sécrétion de suc gastrique, qui sur le long terme peuvent entraîner un ulcère de l’estomac  L’animal peut présenter des troubles digestifs tels que de la diarrhée ou des vomissements  S’il a consommé une trop grande quantité de chocolat, la théobromine peut passer dans le sang pouvant provoquer des symptômes cardiaques et nerveux : - Le chien devient nerveux, peut présenter des tremblements et dans les cas les plus graves des convulsions avec au final la mort Les effets sur les animaux sauvages sont les mêmes que ceux énumérés ci-dessus. Mais pour les animaux sauvages vivant en pleine nature, il est assez difficile de trouver du chocolat !

B. La caféine La caféine est également une substance présente dans la fève de cacao, qui se retrouve donc dans la tablette de chocolat noir notamment. Tablette de

Chocolat noir

Chocolat au lait

Chocolat blanc

66

20

0

1 00g Caféine

Concentration de caféine selon les différents chocolats 1. Extraction *Chauffe-ballon *Ampoule à décanter avec son bouchon *4 béchers *Colonne de Vigreux *Ballon de 500mL *Réfrigérant à eau *Eprouvette graduée *Cristallisoir pour bain de glace *12 g de carbonate de sodium (Ca2CO3) *20 g de carbonate de calcium *100 mL de chloroforme *20g de granules de sulfate de sodium anhydre *10 ml de benzène chaud *18 ml d’éther de pétrole *Chocolat noir le plus fort possible en cacao et le plus pur (sans noisette, etc.) *Bac à glace *Thermomètre *Tamis *Papier pH ou pH-mètre *Eau distillée

•Prendre l’échantillon à analyser et le refroidir à une température sous la température ambiante (<20°C) :

•Rajouter 6 g de carbonate de sodium (Ca2CO3).

<-- • S’assurer que la solution soit basique ou neutre pour éviter que l’acide réagisse avec la caféine

• Transférer 250 mL de boisson dans une ampoule à décantation et y rajouter 20mL de chloroforme. Mélanger doucement dans l’ampoule à décantation pendant 3 minutes en l'agitant de haut en bas 

• Décanter les deux phases et recueillir la phase du dessous dans un bêcher. Il ne faut pas laisser s’écouler de l’eau. • Rajouter à nouveau 20 mL de chloroforme dans l’eau et re-décanter dans le bécher. Le refaire 3 autres fois avec 15 mL de solvant à chaque fois. • Ajouter 15 à 20g de granules de sulfate de sodium anhydre dans le but d’éliminer toutes les traces d’eau. Si le liquide reste flou, le transférer dans un autre bécher et répéter l’opération du sulfate de sodium. • Préparer un montage de distillation avec un chauffage dans un bain de vapeur ou un bain-marie et prendre soin que le liquide qui s’évapore soit condensé dans un ballon. • Arrêter la distillation lorsque la majorité du solvant s'est évaporée. La caféine impure devrait rester dans le fond du ballon

• Ajouter 5 mL de cyclohexane chaud et 10 mL d’éther de pétrole dans le ballon contenant la caféine pour la dissoudre complètement, en rajouter s’il le faut 2 ou 3 mL de chacune de ces substances selon les quantités utilisées, et mélanger tout en chauffant lentement.

• Une fois la caféine totalement dissoute, la recristalliser en mettant le ballon dans un bain de glace.

• Lorsque la caféine est bien cristallisée, la filtrer et la faire sécher

Nous avons décidé d’arrêter cette expérience ici, et de ne pas faire la chromatographie pour plusieurs raisons : tout d’abord, l’expérience était prévue pour une boisson, et non pour un solide tel le chocolat, aussi, la poudre censée être obtenue devait être blanche, et non marron. Et enfin, la quantité de « caféine » obtenue était trop moindre pour faire une chromatographie. 2. Caractéristiques La caféine (C8H10N4O2) est un méthylxanthine, et tout comme la théobromine, est en général sous forme de poudre blanche. Un méthylxanthine est une base xanthinique sur laquelle un ou plusieurs hydrogènes en est substitué par un groupements méthyl- (CH3) Base xanthinique 

La caféine a une masse molaire d’environ 194,19g.mol-1. Sa température de fusion va de 234 à 236,5 °C, et sa solubilité augmente avec la température.

Molécule de caféine 

3. Effets sur l’organisme La caféine, comme la théobromine, agit sur le cerveau par antagonisme sur l’adénosine (nucléoside qui joue un rôle essentiel dans le métabolisme énergétique et dans la transmission du message hormonal). Un nucléoside est un élément constitutif des acides nucléiques (ADN et ARN) constitué d'une base azotée, associée à un sucre.

On observe une similitude entre des deux molécules de la base N4 :

La caféine bloque les récepteurs de l’adénosine. Lorsque l’adénosine se fixe sur les cellules nerveuses, elle diminue l’activité de la cellule. Mais si la caféine se fixe d’abord sur le récepteur qu’elle ne déclenche pas, elle prend la place de l’adénosine, et empêche donc son action. Alors, l’adénosine ne peut plus favoriser le sommeil.

1ère étape

2èm e

étape 3ème étape Un neurotransmetteur est une substances biochimiques libérées par les neurones agissant sur d'autres neurones ou sur d'autres types de cellules, comme les cellules musculaires. En bloquant l'adénosine, la caféine accroît l'étirement des neurones dans le cerveau. La glande pituitaire témoin de toute cette agitation, pense qu'il y a situation d'urgence, alors elle libère des hormones qui vont ordonner aux glandes adrénales (glande médullosurrénale) de produire de l'adrénaline. Une hormone est un messager chimique véhiculé par le sang. Une glande est une cellule isolée ou agrégat de cellules spécialisées dans la production de différentes substances. La molécule est, en une demi-heure assimilée par l’organisme, mais il faut plusieurs heures, pour que cette molécule soit éliminée du sang pour un adulte, et plusieurs jours pour un nourrisson.

De plus, elle augmente le niveau de dopamine. La dopamine est un neurotransmetteur, activant le centre du plaisir dans certaines parties du cerveau. Les effets restent tout de même beaucoup moins importants que ceux de l’héroïne. La caféine a aussi bien des effets positifs que négatifs sur l’organisme, chez l’homme. Pour une consommation relativement faible, elle augmente la vigilance, diminue le temps de réaction. Elle accélère aussi le rythme métabolique, et au bout de quelques minutes, offre une sensation de réveil : une augmentation modérée de la tension est observée ainsi qu’une dilatation des paupières. Aussi, en plus celle des vaisseaux sanguins, la caféine provoque la dilatation des bronches, offrant ainsi une meilleure respiration. Elle est utilisée dans des médicaments contre l’asthme. Mais elle agit également sur la digestion : elle facilite cette dernière en stimulant la sécrétion de suc pancréatique, ainsi que de suc gastrique, et libère des sucres dans le sang afin d'apporter plus d'énergie. Elle réduit l’appétit. Cependant, elle peut provoquer la diarrhée. En outre, la caféine est connue pour sa vasodilatation (augmentation du diamètre des vaisseaux sanguins par dilatation de leurs fibres musculaires), elle est donc contre la migraine (douleurs dues à de brutales contractions des vaisseaux sanguins ). De plus, si on injecte de la caféine une heure avant de se coucher, le sommeil sera perturbé. En effet, elle rallonge le temps d’endormissement, ainsi que la durée du deuxième stade, par contre, elle raccourcit le stade 3 et 4. Au final, elle diminue le temps de sommeil, et l’impression de qualité de ce dernier reste mauvaise.

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Stade I : endormissement, comprenant 2 sous stades - stade IA : somnolence et IB : assoupissement ; Stade II : sommeil léger ; Stade III : sommeil profond (sommeil établi) Stade IV : sommeil très profond (sommeil lent profond). Stade V : sommeil paradoxal (activité cérébrale intense) Les cycles du sommeil

Consommation maximale de caféine

En mg

En tablettes de chocolat noir de 100g

Caractéristiques de l’individu

Enfant de moins de 12 ans de 30 kg

75

1,3

Femme

300

4,5

Homme

400

6

Consommation maximale de caféine conseillée selon les différents individus par jour Ces doses dépassées quotidiennement, les effets peuvent être plus contraignants : en effet, la caféine peut provoquer l’insomnie, une angoisse fréquente, de l’excitation, une dépression persistante, des brûlures d’estomac, sans oublier l’hypertension. Ce n’est pas tout ! Les mouvements ne seront plus coordonnés, les mains trembleront, entre autres. Enfin, la probabilité de fausses couches augmenterait considérablement à cause de la consommation excessive de caféine, ou, moins pire, réduirait la masse des enfants à la naissance. Cependant, nous n’avons pas à craindre ces effets face à la dégustation de quelques carrés de chocolat noir ! Nous ressentirons peutêtre une légère trace des effets énoncés précédemment, si, bien sûr, les boissons comme le café n’ont pas été bues à trop forte dose ! Lorsque le chocolat est consommé à dose raisonnable, la caféine n’est donc pas dangereuse pour l’organisme humain, et si effets il y a, ils seront positifs pour l’organisme, comme la sensation d’être éveillé. Il n’est cependant pas conseillé d’en manger beaucoup juste avant de se coucher, étant donné le trouble du sommeil entraîné par la caféine. Sur les animaux, il faut être vigilant à ne pas laisser un carré de chocolat noir à leurs portés ! En cas d’ingestion, elle provoquera sur les chiens par exemple : l’agitation, l’hyperexcitabilité, un fréquent besoin d’uriner, le tremblement et le vomissement, et pouvant atteindre l’attaque cardiaque, et la mort. Nous venons de voir deux composants du chocolat qui agissaient sur le cerveau, mais ces derniers, en compagnie d’autres entités parmi les 300 composants du chocolat, pourraient-ils entraîner une addiction au chocolat ? 4. Une addiction possible ?

Avant de parler d’addiction, définissons tout d’abord le terme : « un processus dans lequel est réalisé un comportement qui peut avoir pour fonction de procurer du plaisir et de soulager un malaise intérieur, et qui se caractérise par l’échec répété de son contrôle et sa persistance en dépit des conséquences négatives » Définition d’Aviel Goodman, psychiatre anglais en 1900

Il existe deux différentes dépendances : physique, et psychique. La première développe des troubles physiques, et la deuxième des manifestations psychosomatiques (véritables douleurs physiques sans cause physiologique). Nous allons nous intéresser à la première de ces dépendances, car les personnes se disant accro ne ressentent en général pas de douleurs physiques. Certains scientifiques, comme le Professeur Peter Rogers, affirment que la dépendance physique au chocolat n’existe pas ! Pour le prouver, ce psychologue de l’université de Bristol nous donne plusieurs arguments. Tout d’abord, il souligne le fait que de nombreux composants du chocolat se retrouvent dans le fromage pour la phényléthylamine, par exemple, ainsi que dans l’avocat, et que les dépendants de ces aliments sont pour le moins marginaux. Aussi, il développe les différents chocolats : en effet, les substances additives sont présentes dans la fève de cacao, et donc peu dans le chocolat au lait, et blanc. Or, certaines personnes se disent « accro » au chocolat blanc, et au lait, aussi bien qu’au noir. Pour la caféine et la théobromine, la quantité moindre est trop faible pour entraîner une dépendance ! Au minimum, une consommation de 350 mg de caféine par jour provoque une dépendance, soit plus de cinq tablettes par jour de chocolat noir ! Cependant, des chercheurs californiens démontrent la présence de l’anandamide, un neurotransmetteur qui mime les effets du cannabis. Mais, d’autres chercheurs italiens répliquent : pour que cette substance atteigne le cerveau, (car elle est dégradée avant d’atteindre le cerveau) il faudrait manger, ou même engloutir, une tablette de dix tonnes ! En outre, Adam Drewnowski a fait l’expérience suivante : donner du cacao, sans goût, avec les substances pouvant entraîner une addiction, à des accros du chocolat. Le résultat fut que ce cacao ne soulageait pas les besoins de ces personnes. Suite à ces conclusions, on en déduit qu’il n’existe pas de dépendance physique au chocolat, mais son bon goût entraîne une sensation de plaisir et de bien-être qu’on veut renouveler.

Conclusion Nous venons de voir que le chocolat, cet aliment découvert par les peuples mésoaméricains, n’est pas mauvais pour la santé, d’un point de vue nutritionnel. Au contraire, il contient des vitamines nécessaires pour le bon fonctionnement de l’organisme, notamment la vitamine B, qui aurait un rôle préventif sur les maladies cardiovasculaires par exemple. De plus, il contient du magnésium, nécessaire pour une bonne circulation sanguine entre autres, puisqu’il permet environ trois cents réactions chimiques. De plus, le calcium, avec le potassium permettent de garantir la solidité du squelette. En outre, cet aliment contient beaucoup de glucides, et est ainsi un très bon tonifiant pour le corps. Le chocolat est donc bon pour la santé s’il est accompagné d’une alimentation équilibrée. En outre, les différences énergétiques du chocolat au lait, blanc, et noir, sont vraiment proches. On peut donc varier notre consommation de chocolat. En outre, la théobromine et la caféine, composants du chocolat, présents dans le chocolat noir, sont bons pour la santé. En effet, ces deux molécules provoquent une sensation d’éveil, entraînent une

vasodilatation, entre autres, grâce au blocage du récepteur de l’adénosine, qui empêche ainsi le sommeil. Cependant, il faut éviter de manger du chocolat en cas de trop grosse consommation de café via d’autres aliments, car on risque de ressentir des effets contraignant comme l’insomnie, la dépression permanente, et aussi faire attention aux reflux gastro-oesophagiens de la théobromine. Par ailleurs, les animaux ne doivent pas manger de chocolat, cela pourrait leur être fatal. Enfin, à l’aide de nombreux témoignages de scientifiques, de leurs expériences, et observations, nous en avons déduit que le chocolat ne rendait pas accro, les substances à risque de dépendance étant présentes en trop faible quantité. Consommé à des doses raisonnables, le chocolat est donc bon pour la santé.

Bibliographie Livres : 100% chocolat, Docteur Hervé Robert Dictionnaire des sciences de la vie et de la Terre, Michel Breuil Biologie humaine, E. Périlleux, B. Anselme, D. Richard

Sites internet http://fr.wikipedia.org/wiki/Caf%C3%A9ine http://www.danger-sante.org/category/cafeine/ http://ura1195-6.univ-lyon1.fr/articles/onen/cafe/sommaire.html http://zineb87.unblog.fr/2008/06/21/la-cafeine-peut-elle-etre-classee-dansles-substances-a-risques-potentiels-ou-plutot-dans-la-categorie-dessubstances-benefiques/ http://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9obromine http://lecerveau.mcgill.ca/flash/i/i_03/i_03_m/i_03_m_par/i_03_m_par_cafei ne.html

http://www.solvital.fr/index.asp?id=516 http://www.lanutrition.fr/

Remerciements

Nous remercions l’infirmière du lycée Jules Verne, dont l’aide nous a été capitale pour l’avancement du projet. De même, nous remercions la diététicienne Mme Camio de nous avoir consacré du temps, ainsi que de nous avoir prêté des documents, sans oublier ses précieux conseils pour la réalisation du TPE. Enfin, nous remercions Mme Garre-Lafond, ainsi que M Robin pour notre encadrement durant ces quatorze semaines.