Tryptophane

Le tryptophane est un acide aminé essentiel, c'est-à-dire qu'il n'est pas produit par l'organisme et doit donc être obtenu par notre alimentation ou par d'autres méthodes de supplémentation. Les aliments riches en tryptophane sont le lait, la dinde, le poulet, le poisson, les œufs, les graines de citrouille, les haricots, les cacahuètes, le fromage et les légumes verts à feuilles. Dans le corps humain, une petite quantité de tryptophane est utilisée pour la synthèse des protéines. La plupart du tryptophane alimentaire passe par l'une des trois branches du catabolisme du tryptophane : dégradation de la kynurénine dans le cerveau, le foie et l'intestin ; synthèse de la sérotonine dans le système central et l'intestin ; et synthèse de l'indole dans l'intestin.

Certains des produits finaux de ces processus métaboliques ont des effets bénéfiques car ils régulent le comportement émotionnel et cognitif, le système immunitaire et le cycle veille-sommeil, tandis que certains produits de dégradation du tryptophane peuvent être potentiellement nocifs pour les fonctions de l'organisme. Par conséquent, il est essentiel d'obtenir un bon équilibre entre les voies d'utilisation et de dégradation du tryptophane pour maintenir une bonne fonction métabolique et des bénéfices pour la santé, ce qui peut être obtenu par la libération du stress, l'alimentation, le contrôle des habitudes de sommeil, l'exercice physique et, dans certains cas, la prise de suppléments de tryptophane.

Tryptophane et microbiome intestinal

Après avoir consommé des aliments riches en protéines animales ou végétales, le tryptophane libre et d'autres acides aminés essentiels sont libérés dans les intestins. Une partie du tryptophane y est absorbée et entre dans la circulation sous forme de tryptophane lié à l'albumine. Le tryptophane alimentaire non absorbé ou en excès est consommé et transformé par les ^microbes intestinaux1.

À partir du tryptophane alimentaire, les microbes intestinaux produisent de la sérotonine, de l'indole et leurs dérivés. La sérotonine est une molécule de signalisation importante dans l'intestin qui contribue à réguler l'inflammation, à stabiliser la paroi intestinale et à favoriser le péristaltisme. En outre, les microbes intestinaux produisent de l'indole, des dérivés de l'indole et de la tryptamine à partir d'une petite partie du tryptophane alimentaire. Ces composés soutiennent l'homéostasie immunitaire dans le tractus gastro-intestinal et favorisent la croissance des bactéries intestinales ^{bénéfiques1}.

En produisant d'importantes molécules de signalisation et des neurotransmetteurs à partir de l'acide aminé tryptophane, le microbiote intestinal relie directement la santé de l'intestin à celle du cerveau dans l'axe intestin-cerveau. C'est également la raison pour laquelle les patients souffrant de troubles gastro-intestinaux, comme la maladie du côlon irritable, présentent souvent des altérations des concentrations plasmatiques de tryptophane, qui peuvent être liées à des niveaux de stress élevés et à des ^migraines2.

Tryptophane et sommeil

Après avoir été absorbé et libéré dans la circulation sanguine, le tryptophane alimentaire traverse la barrière hémato-encéphalique et atteint le système nerveux central. Dans le cerveau, le tryptophane est converti en sérotonine, et dans d'autres organes, comme la glande pinéale, de la sérotonine à la mélatonine. Ces hormones, ou neurotransmetteurs, régulent le sommeil, les émotions, l'humeur et l'appétit.

La quantité de sérotonine et de mélatonine produite dépend directement du rapport entre le tryptophane libre et les grands acides aminés neutres. Cette relation est étayée par des études montrant que les régimes riches en hydrates de carbone et la supplémentation en tryptophane améliorent la qualité du sommeil, les sautes d'humeur, l'insomnie et la récupération après l'^effort3.

Tryptophane et activité physique

Alors qu'une petite partie du tryptophane alimentaire est convertie en indole et en sérotonine et leurs dérivés, un grand pourcentage du tryptophane subit des conversions biochimiques en métabolites via la voie de la kynurénine. Cette voie de dégradation génère à la fois des composés neuroprotecteurs et neurotoxiques, dont le nicotinamide adénine dinucléotide, une petite molécule importante directement impliquée dans l'influence de la bioénergétique cellulaire.

Bien que les mécanismes moléculaires ne soient pas entièrement compris, l'activité physique semble déplacer la voie de la kynurénine vers la production de sources d'énergie, de composés neuroprotecteurs et de ^sérotonine4. Cette modification des fonctions métaboliques du tryptophane dans les muscles a d'autres effets bénéfiques sur le tissu adipeux, la réponse immunitaire et le système nerveux central, avec des indications thérapeutiques pour les patients souffrant de troubles dépressifs ^majeurs5.

Tryptophane et maladie

Il a été démontré que les altérations concomitantes des voies de dégradation du tryptophane et du microbiome intestinal sont directement et indirectement liées à plusieurs maladies, notamment neuropsychiatriques, cardiovasculaires et gastro-intestinales. La baisse des niveaux de sérotonine et l'activation accrue des voies de la kynurénine sont des symptômes centraux chez les patients souffrant de dépression ^majeure5. En outre, les produits neurotoxiques de la kynurénine déclenchent une inflammation dans le cerveau et endommagent les neurones. Il a été démontré qu'une supplémentation en tryptophane alimentaire améliore ces effets inflammatoires, réduit les niveaux de stress et améliore les performances ^cognitives6.

De même, des changements dans la composition du microbiome intestinal, et donc dans la dégradation du tryptophane, ont été observés chez des patients souffrant du syndrome inflammatoire de l'intestin et de migraines. Dans les deux cas, les patients présentent des taux réduits de kynurénine et des taux élevés de tryptophane, les mécanismes sous-jacents n'étant pas encore totalement ^compris7.

Plusieurs métabolites du tryptophane dérivés du microbiome intestinal, tels que l'indole et l'acide indole-3-propionique, régulent directement la tension artérielle et l'hypertension. Parallèlement, la sérotonine dérivée du tryptophane est importante pour la régulation cardiovasculaire dans le corps humain, tandis qu'un déséquilibre dans le catabolisme du tryptophane favorise l'^{athérosclérose8}.

Le tryptophane dans la recherche

En juillet 2023, il y a plus de 5 700 citations pour "acide propionique" dans des publications de recherche (*à l'exclusion des livres et des documents) sur PubMed. Le grand nombre de publications établissant un lien entre le tryptophane et les troubles mentaux suggère que tout chercheur intéressé par le lien entre ce métabolite et la santé du cerveau peut envisager d'inclure des analyses quantitatives du tryptophane dans son étude. De même, en raison des liens bien connus entre le tryptophane et le microbiome intestinal, toute étude visant à mieux comprendre l'influence du microbiome sur la santé et la maladie peut bénéficier de la quantification du tryptophane.

Références

1. Gao K, Mu CL, Farzi A, et al. Tryptophan Metabolism : Un lien entre le microbiote intestinal et le cerveau. Adv Nutr 2020;11(3):709-723.
2. Gao J, Xu K, Liu H, et al. Impact du microbiote intestinal sur l'immunité intestinale médiée par le métabolisme du tryptophane. Front Cell Infect Microbiol 2018;8:13.
3. Sutanto C, Loh WW, et Kim JE. The Impact of Tryptophan Supplementation on Sleep Quality : A Systematic Review, Meta-Analysis and Meta-Regression. Curr Dev Nutr 2021;5:373.
4. Martin KS, Azzolini M, Lira Ruas J. The kynurenine connection : how exercise shifts muscle tryptophan metabolism and affects energy homeostasis, the immune system, and the brain. Am J Physiol Cell Physiol 2020 ; 318(5):C818-C830.
5. Agus A, Planchais J, et Sokol H. Régulation par le microbiote intestinal du métabolisme du tryptophane dans la santé et la maladie. Cell Host Microbe 2018;23(6):716-724.
6. Clarke G, Grenham S, Scully P, et al. The microbiome-gut-brain axis during early life regulates the hippocampal serotonergic system in a sex-dependent manner. Mol Psychiatry 2013;18(6):666-73.
7. Fila M, Chojnacki J, Pawlowska E, et al. Kynurenine Pathway of Tryptophan Metabolism in Migraine and Functional Gastrointestinal Disorders. Int J Mol Sci 2021;22(18):10134.
8. Paeslack N, Mimmler M, Becker S, et al. Microbiota-derived tryptophan metabolites in vascular inflammation and cardiovascular disease. Amino Acids 2022;54(10):1339-1356.