Schématiquement, la fumée comprend 4 groupes de substances chimiques qui jouent un rôle fondamental dans la survenue des maladies :

– la nicotine est le principal composant du tabac, responsable de la dépendance pharmacologique. Elle est rapidement absorbée par les muqueuses et pénètre dans la circulation sanguine dans les secondes qui suivent les bouffées. En 7-10 secondes, elle atteint le cerveau ou elle agit sous forme de plaisir, de sensation de détente, de stimulation intellectuelle, d’anxiolytique, d’antidépresseur, de coupe faim. 
Son action s’étend sur le système cardio-respiratoire avec une augmentation de la fréquence respiratoire et cardiaque, responsable d’une vasoconstriction des vaisseaux périphériques (refroidissement cutané, augmentation de la TA), stimule la sécrétion gastrique. 

Elle est métabolisée par le foie sous forme de cotinine ( et à un moindre degré au niveau des poumons et des reins) qui est éliminée par les urines (ainsi que les métabolites de la cotinine produits par le foie). Cependant 5-10 % de la nicotine est directement éliminée par les urines. La nicotine est une drogue.

– le monoxyde de carbone  est responsable d’une diminution de l’02 dans le sang. Le monoxyde de carbone a une demi vie de 6 heures dans le sang. Il est utilisé comme marqueur du tabagisme récent par son dosage dans l'expiré par le fumeur.

– les irritants (acroléines, formaldéhydes, phénols, acétone, acide cyanhydrique, les goudrons) sont responsables de l’atteinte irritative de la muqueuse respiratoire.

– les substances cancérigènes : les goudrons (hydrocarbures, anthracène), le nickel, le cadmium, l’arsenic, le béryllium, le mercure, le plomb. Les goudrons, qui se forment lors de la combustion de cigarette, sont éliminés par les reins et la vessie.

En fait, les alcaloïdes forment un groupe hétérogène, du point de vue tant de la structure et des propriétés chimiques que des effets biologiques qu'ils manifestent, et dont il est impossible de donner une définition satisfaisante. Représentant les principes actifs de nombreuses plantes médicinales ou toxiques connues parfois depuis l'Antiquité, ils ont joué un rôle important dans la découverte des médicaments chimiques (morphine, quinine, cocaïne, atropine, etc.) et dans le développement de l'industrie pharmaceutique en France à la fin du XIX^e siècle. 
Ils sont d'actualité en thérapeutique et constituent d'importants réactifs biologiques.

On admet selon M.-M. Janot que, pour être rangée parmi les alcaloïdes, une substance doit répondre à cinq critères : 

Leur domaine, longtemps limité au règne végétal, s'est élargi aux animaux terrestres ou marins et à divers micro-organismes, grâce aux progrès de la chimie des substances naturelles.

La prise de substances psychoactives entraîne une sécrétion très élevée de dopamine. Ce « plaisir facile » est aussitôt mémorisé et associé aux circonstances désagréables ou agréables dans lesquelles la substance a été consommée : stress, douleur, moment de convivialité, vue d’un verre d’alcool… Chez certaines personnes, la répétition des prises se traduit par une diminution de la sécrétion de dopamine. Aussi, afin de tenter de conserver un niveau de plaisir identique à la première consommation, l’usager consomme de plus en plus souvent et augmente, en vain, les doses. Ce besoin impérieux pousse ce sujet à la recherche compulsive du produit, les parties du cerveau chargées de contrôler leur comportement étant court-circuitées. Ce patient devient alors dépendant, « prisonnier » d’une substance psychoactive.

La mémorisation des situations où la consommation créait un plaisir (stress, douleur, moment de convivialité, vue d’un verre d’alcool) peut poser des problèmes chez certains patients après sevrage. 
En effet, lorsque ces derniers se trouvent face à des circonstances identiques ou analogues, leur organisme ressent une envie parfois importante de reconsommer.

La dopamine est émise par certains neurones dans les synapses, espaces situés entre les neurones. Elle se lie à des récepteurs situés sur d'autres neurones, permettant ainsi la transmission de l'information d'un neurone à l'autre. Mais il existe différentes sortes de récepteurs, et l'effet de la dopamine varie selon le neurone qui l'émet, et le récepteur qui la reçoit - ou ne la reçoit pas.

La dopamine joue un rôle dans :

En effet, la dopamine est libérée par notre cerveau lors d'expériences que celui-ci associe au plaisir, et en particulier lors de la consommation de drogues. C'est pourquoi on la surnomme "hormone du bonheur" !

Dopamine ou sérotonine : les différences

La sérotonine est une hormone qui participe également à la sensation de plénitude et de contentement. Elle est utilisée pour traiter les dépressions, grâce aux anti-dépresseurs sérotoninergiques. La dopamine est plutôt l'hormone du plaisir immédiat, lors d'une action qui provoque une satisfaction comme le goût d'un aliment sucré, une cigarette ou le plaisir sexuel. "L'équilibre "sérotonine/dopamine" permet la stabilité de l'humeur et la capacité à l'initiative.

Lors de la maladie de Parkinson, on note une destruction de certains récepteurs dans les neurones dits dopaminergiques, qui contrôlent les mouvements du corps. Ceci provoque les tremblements caractéristiques de la maladie de Parkinson, ainsi que les blocages et la lenteur motrice. Des médicaments permettant la synthèse de dopamine peuvent alors être employés pour limiter ces symptômes.

Un excès de dopamine dans certaines zones du cerveau entraîne des symptômes associés à la schizophrénie. En effet, un excédent de dopamine augmente l'agressivité. Dans ce cas, les médicaments employés empêchent la dopamine de se fixer à ses récepteurs.