La sérotonine est souvent réduite, dans le langage courant, à « l’hormone du bonheur ». La réalité biologique est bien plus riche : ce neurotransmetteur intervient dans la régulation de l’humeur, du comportement, du sommeil, de l’appétit et de nombreuses fonctions digestives. Sa production dépend étroitement d’un acide aminé essentiel, le tryptophane, dont l’utilisation par l’organisme peut être profondément modifiée par l’inflammation de bas grade, processus physiologique et métabolique de plus en plus fréquent dans la population. Cet article détaille la physiologie de la sérotonine, explique comment la neuro-inflammation peut détourner le tryptophane vers une autre voie métabolique — la voie de la kynurénine — au détriment de la sérotonine, et présente les conséquences possibles de ce phénomène sur l’humeur, le sommeil et les envies alimentaire
Qu’est ce que la sérotonine ?
La sérotonine, ou 5-hydroxytryptamine (5-HT), est un neurotransmetteur et une hormone dérivée d’un acide aminé essentiel, le tryptophane. Sa synthèse se déroule en deux étapes principales, comme le montre la figure 1 ci-dessous : le tryptophane est d’abord transformé en 5-hydroxytryptophane (5-HTP) sous l’action de l’enzyme tryptophane hydroxylase (TPH). A noter qu’il existe deux formes principales de cette enzyme, la TPH1, principalement exprimée au niveau du système digestif et la TPH2, retrouvée majoritairement au niveau cérébral (Höglund et al., 2019). Le 5-HTP est ensuite converti en sérotonine par une enzyme décarboxylase. Cette même sérotonine peut ensuite être transformée en mélatonine dans certaines cellules, notamment au niveau de la glande pinéale, principalement pendant la nuit.
Une molécule surtout digestive, avant d’être cérébrale
Contrairement à une idée reçue, la sérotonine n’est pas majoritairement une molécule cérébrale. Environ 90 à 95 % de la sérotonine de l’organisme est synthétisée au niveau du tube digestif (Yano et al., 2015) par des cellules spécialisées appelées cellules entérochromaffines, qui utilisent une forme particulière de l’enzyme de synthèse (TPH1). Cette sérotonine périphérique intervient notamment dans la motricité intestinale et ne franchit pas la barrière hémato-encéphalique : elle n’alimente donc pas directement les stocks de sérotonine cérébrale, qui reposent sur une synthèse locale via une seconde forme de l’enzyme (TPH2), produite par les neurones du système nerveux central.
Cette distinction est importante sur le plan physiologique : la sérotonine périphérique (digestive) et la sérotonine centrale (cérébrale) constituent deux compartiments largement indépendants, avec des rôles différents, même si des communications indirectes existent entre les deux, notamment via le nerf vague.
La sérotonine produite au niveau intestinal jouerait également un rôle important dans la régulation de l’inflammation au niveau du système digestif (Liu et al., 2021). Plusieurs études suggèrent ainsi que les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI) seraient associées à une perturbation du métabolisme intestinal de la sérotonine (Banskota et al., 2019; Grondin & Khan, 2024).
Les rôles physiologiques de la sérotonine cérébrale
Au niveau central, la sérotonine intervient dans la régulation de nombreuses fonctions : l’humeur et les émotions, le cycle veille-sommeil (via son rôle de précurseur de la mélatonine), l’appétit et la satiété, la perception de la douleur, la thermorégulation et certaines fonctions cognitives. C’est cette implication transversale qui explique pourquoi un déficit fonctionnel en sérotonine est associé à des tableaux cliniques aussi variés que les troubles de l’humeur, les troubles du sommeil ou certains troubles du comportement alimentaire.
| Ce qu’il faut retenir La sérotonine cérébrale dépend directement de la disponibilité du tryptophane au niveau du cerveau. Or ce tryptophane est aussi la matière première d’une autre voie métabolique, la voie de la kynurénine, avec laquelle il est en compétition directe. |
La voie de la kynurénine : quand l’inflammation détourne le tryptophane
Le tryptophane apporté par l’alimentation n’est pas exclusivement utilisé pour fabriquer de la sérotonine. En réalité, la synthèse de sérotonine ne consomme qu’une fraction mineure du tryptophane disponible dans l’organisme. Plus de 90 % du tryptophane circulant est en réalité orienté vers une autre voie métabolique (Badawy, 2017), appelée voie de la kynurénine, qui se déroule principalement dans le foie mais également dans le cerveau et les cellules immunitaires.
Le rôle central de l’enzyme IDO
L’étape qui oriente le tryptophane vers la voie de la kynurénine plutôt que vers la sérotonine est catalysée par deux enzymes principales : l’indoléamine 2,3-dioxygénase (IDO), présente notamment dans le cerveau et les cellules immunitaires, et la tryptophane 2,3-dioxygénase (TDO), principalement hépatique (Tanaka et al., 2021). Le point clé pour comprendre le lien avec l’inflammation est le suivant : l’activité de l’enzyme IDO est directement stimulée par des cytokines pro-inflammatoires telles que l’interféron-gamma (IFN-γ), l’interleukine-6 (IL-6) ou le facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-α) (Salminen, 2022). Autrement dit, plus l’organisme est en état inflammatoire, plus l’enzyme IDO est active, et plus une proportion importante du tryptophane disponible est détournée vers la kynurénine, au détriment de la voie sérotoninergique (Wong et al., 2023). Toutefois, les études mentionnent que cet effet dépend de la sévérité de l’état inflammatoire ainsi que du contexte relatif à chaque individu.
Figure 2 : sous l’effet des cytokines pro-inflammatoires, le tryptophane est réorienté vers la voie de la kynurénine au détriment de la synthèse de sérotonine
Une origine multiple pour la neuro-inflammation
La neuro-inflammation à l’origine de cette activation de l’IDO peut avoir des origines très diverses : infections virales ou bactériennes, stress chronique et activation prolongée de l’axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien, maladies auto-immunes, obésité et inflammation métabolique de bas grade, perturbations du microbiote intestinal, ou encore certaines pathologies neurodégénératives (Leonardo & Fregni, 2023). De nombreux travaux rapportent effectivement des taux plus élevés de cytokines pro-inflammatoires circulantes, en particulier l’IL-6 et le TNF-α, chez des personnes présentant un trouble dépressif caractérisé, par comparaison à des sujets témoins (Haapakoski et al., 2015; Min et al., 2023). Ces associations restent, comme souvent en recherche clinique, des corrélations observées à plus grande échelle plutôt que des relations de cause à effet strictement démontrées chez chaque individu.
Les métabolites de la kynurénine : tous ne se valent pas
Une fois formée, la kynurénine peut elle-même être transformée en plusieurs métabolites aux propriétés très différentes. Certains, comme l’acide kynurénique, seraient plutôt neuroprotecteurs grâce notamment à des vertus antioxydantes (Lugo-Huitrón et al., 2011) et immunomodulatrices (Wirthgen et al., 2017). D’autres, comme l’acide quinolinique (AQ) ou la 3-hydroxykynurénine, sont à l’inverse potentiellement neurotoxiques : l’AQ agit comme agoniste des récepteurs NMDA et peut, en excès, favoriser la neuro-inflammation ainsi que le stress oxydant au niveau cérébral (Lugo-Huitrón et al., 2013). Cette même molécule est suspectée de jouer un rôle important dans la survenue de troubles de l’humeur et dépressifs (Hestad et al., 2022). Dans un contexte inflammatoire prolongé, la balance entre ces différents métabolites tend ainsi à s’orienter vers la branche la plus délétère de la voie de la kynurénine, ce qui constitue l’une des pistes actuellement explorées pour expliquer le lien entre inflammation chronique et troubles dépressifs.
Figure 3 : Les métabolites du tryptophane, d’après Hestad & al.,
| Ce qu’il faut retenir L’enzyme IDO agit comme un véritable aiguillage métabolique du tryptophane : activée par l’inflammation, elle réduit la quantité de tryptophane disponible pour la synthèse de sérotonine, tout en générant des métabolites dont certains sont potentiellement délétères pour le système nerveux central et impliqués dans la survenue de troubles psychiques. |
Quelles conséquences sur l’humeur, le sommeil et l’appétit ?
La réduction de la disponibilité en tryptophane cérébral, associée à la production de métabolites neuroactifs de la kynurénine, peut avoir des répercussions sur plusieurs fonctions régulées par la sérotonine. Il convient cependant de garder à l’esprit qu’il s’agit, dans la majorité des études chez l’humain, d’associations statistiques et de mécanismes plausibles plutôt que de démonstrations de causalité stricte pour chaque individu.
Troubles de l’humeur et dépression
Le lien entre inflammation, voie de la kynurénine et troubles de l’humeur constitue l’un des axes de recherche les plus actifs en psychiatrie biologique depuis une quinzaine d’années. Plusieurs méta-analyses rapportent des concentrations sanguines plus élevées de cytokines pro-inflammatoires, notamment l’IL-6 et le TNF-α, chez des patients présentant un trouble dépressif caractérisé, par comparaison à des sujets sans trouble psychiatrique (Himmerich et al., 2019; Osimo et al., 2020). Sur le plan métabolique, des travaux portant sur le ratio kynurénine/tryptophane — utilisé comme marqueur indirect de l’activité de l’enzyme IDO — rapportent une élévation de ce ratio chez des patients déprimés, cohérente avec une activation accrue de la voie de la kynurénine dans ce contexte (Marx et al., 2021). Ce mécanisme n’exclut évidemment pas les autres facteurs, bien établis, impliqués dans les troubles de l’humeur (génétique, psychologique, social, environnemental) : il s’agit d’un mécanisme biologique supplémentaire, et non d’une explication unique. Il semblerait également que ces perturbations soient retrouvées chez les patients victimes de schizophrénie (Kindler et al., 2020).
Maladies neuro-dégénératives
En plus des conséquences sur les troubles de l’humeur et sur la survenue d’épisodes de dépression plus ou moins sévères, il semblerait que la perturbation du métabolisme du tryptophane soit également retrouvé en cas de survenue de maladies neuro-dégénératives, au 1er rang desquelles on retrouve les maladies d’Alzheimer et de Parkinson. Dans le cas de ces maladies, une méta-analyse (Fathi et al., 2022) nous apprend par exemple que des taux plus faibles de tryptophane et de kynurénine sont retrouvés chez les patients victimes de pathologies neuro-dégénératives par rapport à des patients sains. Considérant le rôle majeur joué par l’excès de stress oxydant au niveau de cérébral dans l’étiologie de ces pathologies, il est très probable qu’une perturbation du métabolisme du tryptophane soit en cause (Olufunmilayo et al., 2023). D’ailleurs, certains travaux se penchent depuis plusieurs années sur l’utilisation de l’acide kynurénique dans la prise en charge de ces maladies (Ostapiuk & Urbanska, 2022).
Troubles du sommeil
La sérotonine cérébrale constitue le précurseur direct de la mélatonine, hormone clé de la régulation du rythme veille-sommeil, synthétisée principalement la nuit au niveau de la glande pinéale. Une disponibilité réduite en sérotonine, du fait d’un détournement du tryptophane vers la voie de la kynurénine, peut donc, en théorie, limiter la quantité de précurseur disponible pour la synthèse nocturne de mélatonine, et ainsi contribuer à des difficultés d’endormissement ou à une architecture du sommeil de moins bonne qualité. Ce mécanisme reste à ce jour surtout documenté par des études mécanistiques et des modèles animaux : les données cliniques reliant directement l’activation de la voie de la kynurénine à des troubles du sommeil objectivés chez l’humain restent encore limitées et méritent d’être interprétées avec prudence.
On retrouverait cependant bel et bien une production réduite de sérotonine chez les personnes victimes de troubles respiratoires du sommeil comme l’apnée du sommeil (Ditmer et al., 2025; Wieckiewicz et al., 2023). En matière d’insomnie, quelques travaux rapportent qu’une réduction de la production de sérotonine pourrait être associée avec l’insomnie chronique – il s’agit toutefois d’études de faible qualité, difficilement interprétables. Les troubles du sommeil s’avèrent toutefois associés à une augmentation de la production de cytokines pro-inflammatoires (Irwin et al., 2016), potentiellement en lien avec une réduction de la production de mélatonine et compte tenu de l’action anti-inflammatoire de cette dernière (Wei et al., 2024) – or nous l’avons vu cette production accrue de cytokines pro-inflammatoires est l’un des facteurs qui contribuent à détourner le tryptophane vers la voie de la kynurénine. Bien que le lien entre sérotonine et troubles du sommeil ne soit pas mentionné dans les études, il est probable qu’il joue un rôle significatif en pratique.
Envies sucrées incontrôlables
Le lien entre sérotonine et appétence pour les aliments sucrés ou riches en glucides repose sur un mécanisme physiologique bien documenté, initialement décrit par les travaux de Wurtman dans les années 1980-1990. Le tryptophane doit franchir la barrière hémato-encéphalique pour permettre la synthèse de sérotonine cérébrale. Or il emprunte, pour ce passage, un transporteur commun à d’autres acides aminés dits « de grande taille » (leucine, isoleucine, valine, tyrosine, phénylalanine), avec lesquels il est en compétition directe : plus la concentration sanguine de ces acides aminés concurrents est élevée par rapport à celle du tryptophane, moins ce dernier accède facilement au cerveau (Pratt, 1979).
Un repas riche en glucides stimule la sécrétion d’insuline, laquelle favorise la captation musculaire de ces acides aminés concurrents sans affecter significativement le tryptophane – qui circule majoritairement lié à l’albumine (Wurtman & Wurtman, 1995) Le ratio tryptophane/acides aminés concurrents augmente alors, ce qui facilite l’entrée du tryptophane dans le cerveau et, en théorie, la synthèse de sérotonine. Ce mécanisme théorique a été démontré sur des modèles animaux (Fernstrom, 1988) mais les données qui permettraient d’établir un lien de cause à effet direct chez l’humain sont malheureusement relativement limitées. De plus, des travaux récents suggèrent que cet effet n’interviendrait qu’à la condition de consommer un dîner constitué à 100% de glucides et que même une consommation faible à modérée de protéines (10-20gr) pourrait entraver la disponibilité en tryptophane (Benton et al., 2022). Les auteurs de l’étude en question suggère qu’il serait beaucoup plus facile de réduire la disponibilité du tryptophane au niveau cérébral via un repas riche en protéines que de l’augmenter via un repas riche en glucides.
Toujours est-il que certains travaux, notamment ceux de Wurtman, ont ainsi émis l’hypothèse que la consommation d’aliments sucrés ou riches en glucides puisse constituer, chez certaines personnes, une forme d’auto-régulation comportementale visant à augmenter indirectement la disponibilité en sérotonine — un mécanisme indépendant de la simple volonté ou de la gourmandise, et davantage lié à une recherche inconsciente de régulation de l’humeur.
Lorsque ce mécanisme se superpose à une réduction chronique de la disponibilité en tryptophane du fait de la voie de la kynurénine, l’appétence pour le sucre pourrait ainsi se trouver renforcée chez certaines personnes présentant un contexte inflammatoire ou un trouble de l’humeur associé — bien qu’il s’agisse là d’une hypothèse d’intégration entre deux mécanismes distincts, et non d’une démonstration directe chez l’humain à ce jour.
Troubles digestifs
Au-delà des impacts de la sérotonine sur la sphère cérébrale, il faut se souvenir que 90-95% de la sérotonine est produite au niveau de l’intestin grêle par les cellules entérochromaffines. Bien qu’une majorité de la sérotonine produite au niveau de l’intestin grêle ne soit pas directement en mesure de franchir la barrière hémato-encéphalique, la communication entre la sérotonine digestive et le cerveau pourrait se faire par l’intermédiaire du nerf vague. Rappelons que celui-ci remonte les informations du système digestif et des organes vitaux jusqu’au cerveau grâce à des fibres majoritairement afférentes (qui remontent de bas en haut – cf. schéma ci-dessous).
Nous savons à l’heure actuelle que la production de sérotonine au niveau du grêle est favorisée par la présence de certaines bactéries commensales au niveau du microbiote intestinal. Celles-ci permettent en effet l’expression de l’enzyme TPH1 qui permet la production de sérotonine digestive (Reigstad et al., 2015). Les acides gras à chaîne courte (AGCC) semblent notamment en mesure d’augmenter la transcription de l’enzyme TPH1 – des bactéries comme Bifidobacterium dentium, Clostridium ramosum, Lactobacillus amylovorus seraient ainsi en mesure d’augmenter/de réguler la production de sérotonine intestinale (Engevik et al., 2021). A ce titre, les états de dysbiose intestinale sont très souvent associés à des troubles digestifs ainsi qu’à des troubles de l’humeur (Roth et al., 2026). Ces deux symptômes pourraient s’expliquer par une production altérée de sérotonine, cette dernière contribuant à réguler le péristaltisme et la motilité intestinal. Plusieurs études, notamment sur des modèles animaux, montrent effectivement que la dysbiose intestinale est associée à des productions et des concentrations réduites ou altérées de sérotonine (Cao et al., 2017).
Les maladies chroniques de l’intestin et l’hyperperméabilité sont également associées à une production altérée de sérotonine. Mais il semblerait qu’un excès de sérotonine puisse en lui-même engendrer une dégradation de la perméabilité intestinale et des jonctions serrées (Horie et al., 2022), soulignant les interactions complexes et bidirectionnelles entre la sérotonine et l’écosystème intestinal.
Finalement, cette modification de la production de sérotonine intestinale pourrait être impliquée de façon plus ou moins importante dans l’étiologie de la dépression. En effet, de très nombreux travaux rapportent des états de dysbioses intestinales chez les patients victimes de dépression (Barandouzi et al., 2020; Nikolova et al., 2021), avec notamment une augmentation du nombre de bactéries pro-inflammatoires et en parallèle une raréfaction des bactéries productrices d’AGCC comme le butyrate (Madison & Kiecolt-Glaser, 2019). Il se pourrait donc que l’intestin soit donc bel et bien le 2ème cerveau, faisant ainsi le lien entre nutrition et neuropsychologie.
| Ce qu’il faut retenir Les troubles de l’humeur, les troubles du sommeil et les envies sucrées peuvent, chez certaines personnes, partager un dénominateur métabolique commun : une disponibilité réduite en tryptophane cérébral. Ce mécanisme reste toutefois l’un des multiples facteurs impliqués dans ces troubles, et ne saurait à lui seul les expliquer intégralement. |
Comment soutenir la voie sérotoninergique au quotidien ?
Il n’existe pas, à ce jour, de protocole validé permettant de « forcer » la production de sérotonine cérébrale de façon fiable et durable par la seule alimentation. Plusieurs leviers nutritionnels et hygiéno-diététiques peuvent néanmoins contribuer à soutenir cette voie métabolique et à limiter les facteurs qui favorisent son détournement vers la kynurénine :
- Assurer des apports suffisants en tryptophane alimentaire (œufs, produits laitiers, volaille, poisson, légumineuses, oléagineux), en gardant à l’esprit qu’un repas riche en protéines seules n’augmente pas nécessairement le tryptophane cérébral, du fait de la compétition avec les autres acides aminés
- Pourquoi pas associer les apports en tryptophane à une portion de glucides complexes, qui pourrait favoriser, via l’insuline, le passage préférentiel du tryptophane vers le cerveau. Ce mécanisme n’est cependant pas clairement démontré et reste à prendre avec des pincettes.
- Limiter les sources d’inflammation de bas grade : tabac, excès d’alcool, alimentation ultra-transformée, sommeil chroniquement insuffisant, sédentarité etc…
- Favoriser à l’inverse les éléments qui permettent d’avoir une action bénéfique sur la régulation de l’inflammation : consommation de fibres, oméga-3, endurance modérée etc…
- Prendre en charge, avec un professionnel de santé, toute pathologie inflammatoire ou infectieuse chronique susceptible d’activer durablement l’enzyme IDO
- Favoriser une exposition à la lumière naturelle le matin, qui participe à la régulation du rythme circadien et indirectement du cycle sérotonine-mélatonine
- Pratiquer une activité physique régulière, associée dans plusieurs études à une réduction des marqueurs inflammatoires systémiques
- Un complément comme le 5-HTP, précurseur naturel de la sérotonine, peut être utilisé et testé dans certains cas, notamment en ce qui concerne les troubles de l’humeur et les états dépressifs (Li et al., 2025; Meloni et al., 2020).
- Chez une personne présentant des troubles de l’humeur ou du sommeil marqués et persistants, une consultation médicale reste indispensable : ces symptômes peuvent avoir de multiples causes, et l’auto-interprétation d’un mécanisme biologique, aussi plausible soit-il, ne doit jamais se substituer à un avis professionnel.
Tests biologiques à envisager
Au-delà des symptômes cliniques (troubles de l’humeur, du sommeil ou du comportement alimentaire) ressentis par le patient, des tests biologiques spécifiques peuvent être effectués afin d’objectiver, si nécessaire, une perturbation du métabolisme de la sérotonine. Quoique potentiellement utile dans certains cas, la mesure de la sérotonine reste assez rare en pratique.
Le cas échéant, il faut savoir que les mesures plasmatique de la sérotonine ne sont que peu fiables. On lui préfère la mesure sur sang total congelé, la sérotonine étant stockée dans le sang au niveau des plaquettes. Des bilans de neurotransmetteurs peuvent également être réalisés par certains laboratoires, le plus souvent sur la base d’échantillons urinaires. Pourront alors être mesurés les taux de sérotonine, de mélatonine et de certains métabolites. Pour ce qui est du tryptophane et de la kynurénine, ces valeurs pourront être obtenues à partir de prélèvements sanguins.
Conclusion
La sérotonine est une molécule aux rôles multiples, dont la synthèse cérébrale dépend directement de la disponibilité du tryptophane. Cette disponibilité peut être significativement réduite lorsque l’organisme est en état inflammatoire prolongé, du fait de l’activation de l’enzyme IDO qui détourne le tryptophane vers la voie de la kynurénine. Ce mécanisme, aujourd’hui bien caractérisé sur le plan biochimique, constitue une piste sérieuse pour expliquer, en partie, les liens observés entre inflammation chronique, troubles de l’humeur, troubles du sommeil et appétence accrue pour les aliments sucrés. Il ne s’agit toutefois que d’un mécanisme parmi d’autres : les troubles de l’humeur et du sommeil restent des phénomènes multifactoriels, et leur prise en charge doit rester individualisée et, si nécessaire, accompagnée par un professionnel de santé.
Références scientifiques
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