Voici quelques plantes consommées par l’humanité comme « boisson stimulante ». Dans cet article, l’accent est mis sur les plantes contenant de la caféine et de la théobromine. La caféine est un alcaloïde présent dans plus de 60 espèces de plantes vasculaires et, comme nous le savons, est un ingrédient important du café, du thé et d’autres boissons.

La boisson au café est dérivée des graines torréfiées ou cuites au four de deux espèces de caféiers (Coffea arabica et C. canephora) de la famille des Rubiacées. Le thé est dérivé des feuilles du théier (Camellia sinensis) de la famille des Théacées, et le chocolat est dérivé des graines d’une gousse qui jaillit directement du tronc du cacaoyer (Theobroma cacao) des Sterculiaceae. Tous les trois sont des arbustes ligneux ou de petits arbres plantés commercialement dans les régions tropicales et subtropicales du Nouveau et de l’Ancien Monde et tous descendent de plantes forestières sauvages. Les espèces de Coffea sont originaires d’Afrique tropicale, y compris les forêts de montagne d’Éthiopie, de Camellia sinensis en Asie du Sud-Est et de cacao en Amérique tropicale. Notez que le camélia familier cultivé pour ses belles fleurs, est étroitement lié au thé mais d’une espèce différente de Camélia, C. japonica.

Le centre de la diversité biologique du café est principalement centré sur les hauts plateaux d’Éthiopie où la déforestration réduit la diversité du pool génétique. Aujourd’hui, la plupart du café est cultivé au Brésil, en Colombie, au Vietnam et en Indonésie, mais plus d’un million d’agriculteurs éthiopiens cultivent également du café. Les cultivateurs du monde entier ne comptent que sur quelques cultivars pour leurs plantations risquant la perte de gènes importants pour conférer une résistance aux parasites, aux maladies et au changement climatique. Maintenant qu’un projet de génome pour le café a été réalisé (Zamir 2014), le développement de méthodes pour améliorer la diversité génétique des cultivars est plus susceptible d’être réalisé.

Le café, le thé et le chocolat contiennent, parmi de nombreux autres produits chimiques, des alcaloïdes, qui sont essentiels à la saveur des boissons résultantes. Les alcaloïdes sont des composés amers contenant de l’azote que l’on trouve presque entièrement dans les plantes vasculaires. Il y a des milliers d’alcaloïdes, beaucoup (la plupart?) toxiques pour les insectes, et beaucoup présentent également des propriétés phytotoxiques et antifongiques. Beaucoup d’entre eux sont également toxiques pour l’homme. (pour en savoir plus sur les alcaloïdes, voir l’article intitulé « Tenez les panais » sous Plantes ailleurs sur ce site).

La caféine (1,3,7-triméthylxanthine) est peut-être l’alcaloïde le plus connu en raison de son association avec le café et le thé. Dans une séquence d’étapes biochimiques, les enzymes des caféiers convertissent un composé précurseur appelé xanthosine en caféine. La teneur en caféine du café est déterminée par le mélange de grains de C. arabica, qui contiennent relativement peu de caféine, avec celui de C. canephora (Robusto), qui contient relativement plus de caféine.

En bref, notez que la xanthosine est dérivée du composé étroitement apparenté, la xanthine, et que la xanthine peut être trouvée dans les météorites. Bien sûr, les météorites proviennent de l’espace et beaucoup sont entrées en collision avec la Terre. En 2011, l’analyse d’une météorite qui a atterri en Antarctique a prouvé que la matière carbonée telle que la xanthine trouvée dans la météorite devait avoir été synthétisée dans l’espace plutôt que d’être simplement un contaminant originaire de la Terre!

Un deuxième alcaloïde universellement présent dans le café est la trigonelline qui n’est présente qu’à des concentrations légèrement inférieures à la caféine, mais elle est beaucoup moins stable et se dégrade à des températures de torréfaction. Cependant, l’un de ses produits de dégradation est un groupe de composés appelés pyridines qui contribuent grandement à la saveur et à l’arôme distinctifs du café infusé. (coffeechemistry.com ). Une autre catégorie importante de composés dans le café est les huiles dont il existe des centaines (p. ex., lipides et triglycérides) et qui sont également les principaux contributeurs à la saveur et à l’arôme du café.

Le thé tire sa saveur de la caféine, des polyphénols et des huiles essentielles, dont les proportions varient avec l’âge des feuilles et la méthode de traitement des feuilles cueillies. La teneur en caféine des feuilles de thé peut être jusqu’à trois fois supérieure à celle des haricots C. arabica.

L’une des étapes intermédiaires impliquées dans la conversion de la xanthosine en caféine produit de la théobromine, le principal alcaloïde du chocolat. La théobromine, à son tour, est le précurseur de la caféine. Des étapes biochimiques similaires produisent de la caféine à la fois dans le cacaoyer et dans le thé, mais différents gènes et enzymes antérieurs sont impliqués. Il doit y avoir quelque chose de bénéfique (adaptatif) pour stocker la caféine dans les tissus, sinon elle n’aurait pas été sélectionnée dans des plantes non apparentées. Une hypothèse est basée sur l’observation que la caféine dans les feuilles de café sénescentes inhibe la germination des graines d’autres espèces. Ainsi, les plantes contenant de la caféine gagnent un avantage dans la compétition pour les nutriments, la lumière et l’eau. Une autre adaptation concerne la pollinisation. La caféine dans le caféier ne se limite pas aux graines, mais se trouve dans toute la plante, même dans le nectar sécrété par les fleurs du caféier. Il s’avère que les abeilles ressemblent aux humains en ce sens qu’elles « répondent positivement » à la caféine contenue dans le nectar, la recherchant et choisissant des fleurs contenant de la caféine plutôt que des fleurs qui en manquent. Pour d’autres espèces animales, cependant, la caféine est une toxine capable de provoquer la stérilisation. L’amertume intense de la caféine et sa forte concentration sont probablement suffisantes pour dissuader les insectes qui cherchent à consommer le tissu charnu enfermant la graine de café dans le fruit.

Le chocolat est préparé à partir de graines de cacao fermentées de Theobroma cacao qui sont torréfiées et moulues et souvent aromatisées à la vanille, au sucre et parfois à la graisse. Outre T. cacao, le genre Theobroma comprend 30 à 50 espèces d’arbres tropicaux américains qui ne produisent pas de chocolat. Bien que le cacao Theobroma soit originaire d’Amérique du Sud, près de la moitié de l’approvisionnement mondial en cacao commercial provient d’une petite zone en Afrique de l’Ouest, à moins de 300 km des côtes du Ghana et de la Côte d’Ivoire. Dans ces zones, sur la base de certains modèles climatiques, une augmentation moyenne de la température de 2,3 C pourrait se produire d’ici 2050. Ce réchauffement affecterait négativement les taux de croissance et de respiration des théobromes et des effets pourraient apparaître dès l’année 2030 (Inter. Centre pour Trop Agric). Cependant, d’autres zones actuellement impropres à la production commerciale de chocolat pourraient, en réponse au réchauffement projeté, devenir propices aux producteurs de chocolat. L’effet net de ces changements dans les zones de culture du cacao au cours des prochaines décennies n’est pas clair.

La théobromine et la caféine sont étroitement liées et coexistent dans de nombreuses espèces végétales en plus du cacao, y compris, à des concentrations relativement faibles, des membres de la famille des agrumes (Rutacées). La théobromine crée moins de dépendance, mais est un stimulant cardiaque et un vasodilatateur plus puissant que la caféine. La teneur en théobromine du chocolat est suffisamment faible pour que les effets toxiques ne soient généralement pas préoccupants pour l’homme, mais elle est très toxique pour les chiens et les chats. Les fèves de cacao contiennent de la caféine à des concentrations variant de 0,1 à 0,7% tandis que les matières grasses (beurre de cacao) représentent plus de ½ en poids de la graine. Il y a 30 à 40 graines (« haricots ») dans une gousse. Les gousses sont dures et fibreuses offrant une certaine protection contre la faune, mais les gousses peuvent être ouvertes par les rongeurs et les singes qui sont attirés par la pulpe sucrée entourant les graines. Pour dépasser la gousse, le maraudeur doit toujours résister aux tanins astringents abondants dans les gousses et, bien sûr, aux alcaloïdes amers.

La caféine est également un ingrédient des arbres forestiers d’Afrique de l’Ouest tropicale appartenant au genre Cola des Sterculiaceae et connus sous le nom de noix de kola. La noix est la source de la caféine utilisée par les humains comme stimulant et boisson gazeuse et comme traitement de l’asthme. Les noix de Kola contiennent environ 2 à 3,5% de caféine et 1,0 à 2,5% de théobromine et sont encore aujourd’hui mâchées par de nombreuses personnes en Afrique de l’Ouest, probablement pour profiter de la stimulation de la caféine. Le Colagenus se compose d’environ 125 espèces d’arbres dont deux servent de source à la noix de kola – C. acuminata et C. nitida.

Feuillage, gousses et graines de Cola acuminata.

Une autre plante contenant de la caféine est le maté’ (yerba mate) qui est largement consommé en Amérique latine, en particulier en Uruguay et en Argentine et, dans une moindre mesure, en Espagne et au Portugal. Le maté contient moins de 1% en poids de caféine. Pour la préparation, les feuilles d’Ilex paraguariensis (Ilex est le genre auquel appartiennent les hollies d’Amérique du Nord et d’Europe; voir ci-dessous) sont broyées en poudre et trempées dans de l’eau chaude. Fait intéressant, comme le thé et de nombreuses autres plantes, le maté contient des antioxydants polyphénols (par exemple, l’acide chlorogénique) qui sont reconnus comme ayant des propriétés anticancéreuses. Cependant, boire du maté à des températures très élevées peut augmenter le risque de cancer de l’œsophage, tout comme l’ingestion de thé très chaud. Sinon, le maté n’est pas actuellement classé comme cancérogène et on pense qu’il confère certains avantages cardiovasculaires aux consommateurs.

Paquet de feuilles de thé yerba mate disponibles aux États-Unis

Le guarana’ (Paullinia cupana) des Sapindacées est une liane tropicale robuste qui donne une tisane faite à partir de ses graines qui ont été broyées en poudre . Les graines de guarana sont riches en caféine (3,6 à 5,8%, ou 2 à 4% selon la source) par rapport au café (environ 2%). La plante, originaire du bassin amazonien, contient également de plus petites quantités de théobromine (200-400 ppm). Comme les autres plantes contenant de la caféine, ses fruits et ses graines sont connus pour repousser les herbivores.

Feuillage et structures reproductrices de Paullinia cupana.

Le thé de Guarana est important dans les rituels des peuples autochtones d’Amérique du Sud et a déjà été transporté par les explorateurs du 16ème siècle en Europe où il a rapidement été consommé comme boisson. Actuellement, le guarana’ est promu comme un complément alimentaire qui stimule vraisemblablement l’activité physique. D’autres espèces du genre présentent également un intérêt. P. yoco, dont l’écorce et la tige contiennent de la caféine, est utilisé par les peuples autochtones de Colombie et d’Équateur dans des médicaments à base de plantes et pour préparer une boisson. Deux espèces étroitement apparentées sont très toxiques – P. cururu d’Amérique centrale et des Antilles et d’Amérique du Sud qui produit une sève hautement toxique utilisée comme poison de flèche par les peuples autochtones d’Amérique du Sud, et P. pinnata d’Amérique du Sud et d’Afrique, dont les tiges sont utilisées pour empoisonner les poissons dans les mares et dont les racines et les feuilles sont utilisées dans les médecines traditionnelles.

Le Huito ou Jagua, (Genipa americana des Rubiaceae), un petit arbre répandu des Caraïbes et d’Amérique latine, contient « de très grandes quantités de caféine dans ses graines (botanical-online.com )  » mais c’est surtout le fruit qui est consommé. Le fruit de cette espèce est utilisé dans les boissons et dans divers plats de dessert, dans la décoration de la peau et pour certains maux. Un certain niveau de caféine est probablement présent dans le fruit, mais cela n’est pas vérifié.

La famille des plantes Aquifoliacées comprend environ 400 espèces, presque toutes du genre Ilex (houx). Outre le yerba mate (ci-dessus), d’autres espèces du genre ont servi de succédanés du thé. Peut-être le plus largement utilisé en Amérique du Nord était Ilex vomitoria, le yaupon ou cassina, un arbuste indigène du sud des États-Unis, particulièrement commun sur les sols sableux. Les feuilles de cassina ont, selon Fernald et al. (1958), une « quantité appréciable de caféine, rendant ainsi…..ils sont légèrement stimulants « . Une bonne préparation implique un séchage au four des feuilles suivi d’un broyage et d’un trempage. Les feuilles de I. cassine, un autre houx du sud-est des États-Unis, contiennent également de la caféine et constitueraient un bon thé. D’autres membres du genre, dont certains manquent de caféine, sont également des sources possibles d’un thé agréable au goût.

Fernald, M.L., A. C. Kinsey&R. C. Rollins 1958. Plantes sauvages comestibles de l’Est de l’Amérique du Nord. Il s’agit de la première édition de la série.

Zamir, D. 2014. Un réveil avec un café. Science 345: 1124-1125.

Plus d’informations: Plantes à boissons, Stimulantes II