Differences in pharmacokinetic and electroencephalographic responses to caffeine in sleep-sensitive and non-sensitive subjects

The present study investigated pharmacokinetic and electroencephalographic responses to caffeine (140 mg) in two groups of healthy volunteers reporting, or not, caffeine-related sleep disturbances. Significant differences in caffeine consumption and smoking habits were observed between the two groups. Plasma samples were taken from each subject before (T0T0) and after caffeine intake at 0.5, 1, 2, 4, 6 and 24 h. Three pharmacokinetic parameters: half-life (t1/2t1/2), maximum time (TmaxTmax) and maximum plasma concentration (CmaxCmax) were calculated from caffeine plasma concentration measurements determined by reversed phase HPLC analysis. Caffeine-sensitive subjects showed significantly greater half-life values when calculated on 24 h after the administration than tolerant subjects (p<0.05p<0.05). Since the elimination kinetics were similar on the first 6 h after caffeine administration, the increased caffeine clearance observed overnight, when smoking was resumed in the control group, may indicate a short delay for the induction of hepatic cytochrome, reported here for the first time. Electrophysiological responses to caffeine, including vigilance and cortical activity, were assessed by ambulatory electroencephalographic (EEG) recorded during a period of 6 h before and after caffeine consumption. Following caffeine intake, the caffeine-intolerant subjects presented an increase in vigilance levels with faster peak alpha, beta frequency and lower delta and theta power when compared to tolerant subjects. Pharmacokinetic parameters and EEG data showed significant differences between sleep-sensitive and control subjects. These variations may be, in part, explained by cigarette smoking and the higher caffeine intake observed in the subjects of the control groups while caffeine sleep-sensitive subjects have a significantly lower caffeine intake, as already reported in previous studies on patients with sleep disturbances. To cite this article: F. Bchir et al., C. R. Biologies 329 (2006).

RésuméCe travail présente une étude pharmacocinétique et électrophysiologique comparative après l'ingestion de caféine (140 mg) chez des volontaires sains, répartis en deux groupes de personnes se plaignant ou non de troubles du sommeil associés à la consommation de café. Des différences significatives dans la consommation de caféine et dans le tabagisme sont observées entre ces deux groupes. Des prélèvements sanguins ont été effectués sur chacun des volontaires, avant (T0T0) et à 0,5, 1, 2, 4, 6 et 24 h après la prise de café. Le dosage plasmatique de la caféine a été réalisé par la chromatographie liquide haute performance (HPLC) en phase inversée et trois paramètres pharmacocinétiques ont été calculés : la demi-vie plasmatique (t1/2t1/2), le temps nécessaire pour atteindre la concentration maximale (TmaxTmax) et cette concentration maximale (CmaxCmax). Les volontaires sensibles à la caféine montrent des valeurs significativement plus grande de t1/2t1/2 comparativement aux autres volontaires (p<0,05p<0,05). Comme la cinétique d'élimination de la caféine est similaire pour les six premières heures après l'administration, l'augmentation de clearance observée plus tard et le lendemain, lorsque les sujets contrôles ont été autorisés à fumer, suggère, pour la première fois, que les cytochromes hépatiques peuvent subir une rapide induction. L'effet de la caféine sur l'activité corticale et sur la variation de la vigilance a été évalué par un enregistrement électroencéphalographique ambulatoire dans les 6 h qui suivaient l'administration de caféine. Après la prise de café, les sujets sensibles à la caféine montrent une augmentation du niveau de la vigilance avec accélération des fréquences des ondes alpha et bêta et une diminution des fréquences des ondes delta et thêta. Ces résultats pharmacocinétiques et électrophysiologiques montrent des différences significatives entre les volontaires insomniaques et les contrôles. Ces variations peuvent être expliquées partiellement par le tabagisme et la consommation plus élevée en caféine chez les sujets du groupe contrôle, tandis que ceux dont le sommeil est perturbé ont une consommation significativement plus faible de caféine, un constat déjà fait dans des études réalisées chez des patients insomniaques. Pour citer cet article : F. Bchir et al., C. R. Biologies 329 (2006).