Comment l’exercice reprogramme le cerveau ?

Un des aspects sur lequel nous travaillons avec la méthode CerebroStim est l’activité physique. D’une part  en encourageant les enfants à faire plus de sports et d’exercices en général et d’autre part en leur donnant des exercices spécifiques à faire à la maison. Ces exercices spécifiques sont faits sur mesure pour le type de problème : TDAH, dyspraxie, asperger, troubles d’apprentissage… On nous demande régulièrement “quel rapport entre exercices et les problèmes de mon enfant ? Je pensais que c’était un problème au niveau du fonctionnement du cerveau !”. Nous mettons régulièrement des études et des articles sur le site ou notre blog parlant des effets bénéfiques de ces activités sur le cerveau. En voici un autre traduit du prestigieux journal médical “The Scientist” qui parle des effets bénéfiques de l’exercice sur le cerveau en général :

Les chercheurs reconnaissent depuis longtemps que l’exercice renforce certaines compétences cognitives. Au cours des 20 dernières années, les chercheurs ont commencé à chercher les fondements des bénéfices de l’exercice sur le cerveau, des études indiquant une augmentation du volume de l’hippocampe, le développement de nouveaux neurones et l’infiltration de vaisseaux sanguins dans le cerveau. Maintenant, ils commencent à comprendre les mécanismes épigénétiques à l’origine des changements neurologiques induits par l’activité physique.

En octobre, une équipe japonaise a rapporté que l’activité de l’hippocampe (la région du cerveau étant considérée comme le siège de l’apprentissage et de la mémoire) dans le cerveau des rongeurs qui couraient était supérieure à la normale. Les marques épigénétiques entraînaient une expression plus élevée de Bdnf, le gène responsable de la formation du cerveau. En soutenant la croissance et la maturation de nouvelles cellules nerveuses, on pense que ce gène favorise la santé du cerveau. Des niveaux plus élevés de celui-ci sont en corrélation avec l’amélioration des performances cognitives chez la souris et l’homme.

Avec une mine de données sur les avantages de l’exercice provenant d’études animales et humaines, les cliniciens ont commencé à prescrire des exercices aux patients atteints de maladies neurodégénératives ainsi qu’aux personnes souffrant d’autres troubles du cerveau, de l’épilepsie à l’anxiété. De nombreux essais cliniques d’exercices sont en cours et des résultats prometteurs pourraient renforcer l’utilisation de l’exercice comme neurothérapie.

La connexion corps-cerveau

À la fin des années 1990, des chercheurs en Californie, avaient découvert que des souris dont les cages avaient des jouets et des roues avaient développé plus de nouveaux neurones dans l’hippocampe, une zone du cerveau importante pour l’apprentissage et la mémoire, que les souris vivant dans des enceintes moins stimulantes.

Les chercheurs souhaitaient identifier quel élément de cet environnement avait la plus grande influence sur le cerveau. Ils ont fait en sorte que des souris apprennent à nager dans un labyrinthe aquatique, tandis que d’autres nageaient en eau libre, couraient sur une roue en mouvement ou interagissaient avec plusieurs autres souris. Après 12 jours, le développement de nouveaux neurones était plus important dans le groupe de souris qui couraient: le nombre de nouveaux neurones était le double de celui des souris dans le labyrinthe ou dans l’eau.

Dans une étude de suivi publiée quelques mois plus tard, la même équipe a montré que la neurogenèse (formation de nouveaux neurones) provoquée par la course sur la roue était corrélée à la capacité de la souris à se souvenir de l’emplacement d’une plate-forme cachée dans un réservoir d’eau. Les cerveaux des souris qui couraient avaient également une plus grande réorganisation des connexions synaptiques que ceux des souris qui ne couraient pas, suggérant que l’exercice influençait la plasticité.

Au cours des deux dernières décennies, des études ont montré que l’exercice conduisait à la libération de protéines et d’autres molécules des tissus musculaires, adipeux et hépatiques susceptibles d’affecter les taux de BDNF et d’autres agents stimulant la neurogenèse, accélérant la maturation des nouveaux neurones, favorisant la vascularisation du cerveau et même augmentant la volume de l’hippocampe chez l’homme.

La question est alors devenue: comment ces facteurs changent-ils l’expression des gènes dans le cerveau? En 2009, le neuroscientifique Hans Reul de l’Université de Bristol et ses collègues ont publié l’une des premières études à examiner de manière globale les modifications épigénétiques en réponse à l’exercice. L’équipe a soumis les rats à un défi stressant, en les plaçant dans de nouveaux environnements de cages ou en les forçant à nager dans l’eau. Après des expériences stressantes, les animaux qui couraient régulièrement sur une roue ont alors agi moins stressés que leurs homologues plus sédentaires lors de leur nouvelle exposition aux environnements stressants. Les rats qui ont fait de l’exercice ont passé moins de temps à explorer la nouvelle cage ou à se débattre dans l’eau, où ils ont plutôt flotté la tête hors de l’eau. Les résultats suggèrent que la course à pied a aidé les animaux à mieux faire face au stress.

Les changements épigénétiques induits par l’exercice “ont une capacité remarquable à réguler la plasticité synaptique et cognitive”, explique Fernando Gomez-Pinilla, neuroscientifique à l’Université de Californie à Los Angeles, qui a dirigé plusieurs études similaires.

Depuis l’étude de Reul, au moins deux douzaines d’autres études ont signalé des modifications épigénétiques qui lient l’activité physique au cerveau chez les rongeurs. En 2016, par exemple, van Praag et ses collègues ont découvert qu’une protéine appelée cathepsine B, sécrétée par les cellules musculaires lors d’une activité physique, était nécessaire pour que l’exercice stimule la neurogenèse chez la souris. Cette équipe a également constaté que les primates et les humains qui couraient sur des tapis de course avaient des taux sanguins élevés de cathepsine B dans le sang après l’exercice. Après quatre mois d’utilisation du tapis de course, trois jours par semaine, pendant 45 minutes ou plus, les participants ont pu, de mémoire, dessiner des images plus précises qu’au début de l’étude, sans avoir fait de l’exercice.

Une poignée de groupes de recherche ont maintenant commencé à chercher d’autres molécules libérées pendant l’exercice qui pourraient renforcer l’activité du gène Bdnf et d’autres gènes stimulant le cerveau, déclare van Praag, et il devient clair que ce qui se passe dans le corps affecte le cerveau. “Nous ne pensons pas à cette [connexion] autant que nous devrions.”

Action de guérison

Depuis les années 1980, des études sur l’homme ont mis en évidence un lien entre l’exercice et les gains de performances cognitives. Comprendre cette relation revêt une importance particulière pour les patients atteints de maladies neurologiques. Giselle Petzinger, neuroscientifique à l’Université de Californie du Sud, traite des patients atteints de la maladie de Parkinson depuis des décennies et a constaté que ceux qui font de l’exercice peuvent améliorer leur équilibre et leur démarche.
Il y a quelques années, l’équipe a découvert que les souris actives avaient davantage de récepteurs dopaminergiques dans les noyaux gris centraux, un groupe de structures neuronales importantes pour le mouvement, l’apprentissage et les émotions. L’équipe a découvert que les patients qui marchaient sur un tapis roulant trois fois par semaine pendant huit semaines augmentaient le nombre de récepteurs de la dopamine dans les ganglions de la base.

«Un mode de vie actif ne va pas transformer un cerveau de 70 ans en un cerveau de 30 ans», explique un chercheur. “Mais étudier les effets de l’exercice sur le système nerveux pourrait aider les chercheurs à identifier la stratégie la plus efficace et la plus efficace – qu’il s’agisse d’une activité seule ou d’une activité associée à des médicaments – pour maintenir la santé du cerveau en vieillissant.”

NDLR : comme je le disais plus haut, cet article parle d’exercices et de stimulation cérébrale en général. Mais de nombreuses études montrent qu’il existe effectivement un lien entre le système cérébelleux, qui peut être stimulé par les exercices, et l’apprentissage et la concentration. Nous avons déjà parlé de quelques une de ces études dans sur notre page “Articles et Recherche” :

Un programme d’exercices quotidiens pourrait améliorer l’apprentissage chez les enfants

Transpirer pour mieux retenir : La pause et exercices améliorent l’apprentissage

TDAH et troubles cérébelleux

Le defaut d’equilibre chez les enfants dyslexiques et l’implication du cervelet

L’exercice aide les performances scolaires pour les enfants atteints de TDAH

Pour accéder à l’article du journal “The Scientist” en intégralité, en anglais