L'exercice physique stimule les fonctions cérébrales par son effet sur les muscles

L’exercice joue un rôle majeur dans la santé du cerveau en déclenchant la libération de molécules liées à la fonction cognitive des muscles, selon une nouvelle étude.

Une étude publiée dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences montre que lorsque les nerfs qui stimulent les muscles sont activés, ils envoient également des signaux au cerveau, libérant des molécules bioactives et des nanoparticules qui améliorent la fonction cérébrale.

Les résultats soulignent l'importance de maintenir la santé musculo-squelettique non seulement pour la santé cardiovasculaire ou la mobilité, mais aussi pour contrer la neurodégénérescence, a déclaré Hyunjun Kong, PhD, professeur au département de génie chimique et biomoléculaire de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign et co-auteur de l'étude.

Il a expliqué que: « Le maintien de l’innervation neuronale est essentiel pour permettre aux muscles de produire des facteurs biologiques bénéfiques pour le cerveau. Grâce à des contractions musculaires régulières, les muscles libèrent non seulement ces facteurs bénéfiques, mais contribuent également à maintenir l’innervation nécessaire pour garantir que les nerfs continuent d’envoyer des signaux aux muscles. Ces signaux sont nécessaires pour réguler la libération de facteurs neurotrophiques dans le cerveau. »

L'étude a stimulé les muscles avec du glutamate afin d'observer la réaction de la fonction nerveuse. Les chercheurs ont utilisé des modèles de tissu musculaire, l'un innervé et l'autre non innervé, et ont constaté que le tissu innervé envoyait davantage de signaux au cerveau.

Étant donné que certaines fonctions neuronales des muscles peuvent décliner avec l’âge ou une blessure, les chercheurs se sont intéressés à la manière dont cette perte affecterait la santé du cerveau.

Comment l’exercice affecte-t-il la fonction cérébrale?

Dans cette étude, les chercheurs n'ont pas observé de personnes faisant de l'exercice. Ils ont plutôt étudié des modèles de tissu musculaire, ce qui signifie qu'il était impossible de tirer des conclusions directes sur des formes d'exercice spécifiques et leurs effets sur la santé cérébrale.

Kong a déclaré que des études antérieures sur l'exercice et la santé cérébrale avaient montré une corrélation directe entre la taille de l'hippocampe et la pratique d'une activité physique régulière. Mais pour cette nouvelle étude, les chercheurs ont examiné le système nerveux et les fonctions musculo-squelettiques afin de mieux comprendre les interactions entre le cerveau et le corps.

« Notre étude n'a pas démontré que l'exercice physique pouvait directement améliorer les fonctions cognitives », a averti Kong. « Plusieurs études ont déjà montré que l'exercice régulier pouvait améliorer les fonctions cognitives chez les adultes. Dans ces études, les participants ont été invités à pratiquer une activité physique régulière et l'évolution de la taille de leur hippocampe a été suivie. »

« Les résultats montrent que les personnes pratiquant régulièrement des exercices aérobiques ont un hippocampe plus grand et de meilleures performances aux tests de mémoire spatiale. Nous nous sommes concentrés sur l'influence des neurones musculaires sur l'une des voies reliant les muscles au cerveau. » — Hyunjun Kong, PhD

Ryan Glatt, CPT, NBC-HWC, coach senior en santé cérébrale et directeur du programme FitBrain au Neuroscience Institute de Santa Monica, en Californie, qui n'a pas participé à l'étude, a déclaré qu'il faudra du temps pour comprendre pleinement les effets de l'exercice sur le cerveau, et que les futures études sur l'homme devront en tenir compte.

« La durée nécessaire pour observer les effets de l’exercice sur la fonction cognitive peut varier en fonction du type, de l’intensité et de la fréquence de l’exercice, ainsi que des différences individuelles en termes d’âge, de fonction cognitive de base et d’état de santé », a déclaré Glatt.

« Les études montrent généralement des effets sur une période de quelques semaines à quelques mois. Il est important que les études futures prennent en compte ces variables pour évaluer précisément la période concernée », a-t-il déclaré.

Quels types d’exercices sont les meilleurs pour la santé du cerveau?

L'exercice régulier présente des bienfaits significatifs pour la santé cérébrale. Par exemple, la boxe a été utilisée pour aider les personnes atteintes de la maladie de Parkinson.

Glatt a noté que certains types d’exercices peuvent être plus efficaces que d’autres pour améliorer la santé du cerveau, en particulier ceux qui nécessitent une fonction cognitive.

« Les exercices aérobiques tels que la course à pied, la natation et le vélo, qui améliorent la santé cardiovasculaire, sont largement connus pour leurs effets positifs sur la fonction cérébrale », a-t-il déclaré.

« Cependant, les activités qui combinent des exigences physiques et cognitives – comme la danse et les sports d’équipe – peuvent offrir des avantages supplémentaires en raison des exigences en matière de coordination, de rythme et de fonctions exécutives », a-t-il ajouté.

L’exercice peut-il inverser ou ralentir le déclin cognitif?

Kong a suggéré que l’activité physique pourrait potentiellement inverser ou ralentir le déclin cognitif associé au vieillissement.

« À mesure que les gens vieillissent, ils perdent progressivement des jonctions neuromusculaires bien formées entre les nerfs et les muscles, ce qui altère la capacité des muscles à être régulés par les signaux nerveux et, par conséquent, réduit leur capacité à sécréter des facteurs essentiels au fonctionnement du cerveau », a expliqué Kong.

« Grâce à un entraînement approprié ou à une stimulation des contractions musculaires, les muscles peuvent produire des facteurs qui contribuent au maintien de ces jonctions neuromusculaires, prévenant ainsi la dénervation. Ainsi, les personnes âgées peuvent conserver des muscles fonctionnellement innervés, capables de produire des facteurs importants améliorant les fonctions cognitives du cerveau », a-t-il noté.

Glatt a souligné qu’un mode de vie sédentaire avec des niveaux d’activité physique relativement faibles peut être associé à un risque plus élevé de déclin cognitif.

Il a toutefois averti qu’il existe diverses différences individuelles liées à la génétique, au mode de vie et aux facteurs environnementaux.

« L'exercice physique est de plus en plus reconnu comme un soutien pour les personnes souffrant de troubles cognitifs, notamment celles souffrant de déclin lié à l'âge ou de maladies comme la maladie d'Alzheimer. L'activité physique peut améliorer la circulation sanguine vers le cerveau, réduire l'inflammation et stimuler la libération de facteurs de croissance, contribuant ainsi au maintien ou à l'amélioration des fonctions cognitives », a déclaré Glatt.

« Bien que l'exercice soit bénéfique pour maintenir la santé cognitive et potentiellement ralentir la progression du déclin, les preuves de sa capacité à inverser les troubles cognitifs existants restent peu concluantes. La plupart des recherches suggèrent que l'exercice pourrait favoriser un ralentissement du déclin et une meilleure santé cérébrale globale, mais des recherches plus approfondies sont nécessaires pour inverser les déficits cognitifs établis », a-t-il averti.