Une carte moléculaire du corps entier explique pourquoi l'exercice est si bon pour Vous

L’exercice physique améliore non seulement la force musculaire, améliore la santé cardiaque et abaisse le taux de sucre dans le sang, mais présente également de nombreux autres avantages pour la santé. Mais comment le fait de courir régulièrement sur un tapis roulant, de faire du vélo sur une pente raide ou de marcher rapidement à l’heure du déjeuner peut-il produire un éventail aussi vertigineux de bienfaits pour la santé?

Nous sommes sur le point de répondre à cette question grâce à une nouvelle étude approfondie menée par la Stanford Medical School. Les chercheurs ont pris près de 10 000 mesures dans près de 20 types de tissus pour examiner les effets de huit semaines d'exercice d'endurance chez des rats de laboratoire entraînés à courir sur des tapis roulants de la taille d'un rongeur.

Leurs découvertes mettent en évidence les effets spectaculaires de l'exercice sur le système immunitaire, la réponse au stress, la production d'énergie et le métabolisme. Ils ont découvert des liens significatifs entre l'exercice, des molécules et des gènes déjà connus pour jouer un rôle dans diverses maladies humaines et dans la réparation des tissus.

L'étude fait partie d'une série d'articles publiés le 1er mai par les membres d'une équipe de recherche multidisciplinaire conçue pour jeter les bases de la compréhension, au niveau du corps entier et au niveau moléculaire, de la façon dont nos tissus et nos cellules réagissent à l'exercice. p>

« Nous savons tous que l'exercice est bon pour nous », déclare le professeur de pathologie Stephen Montgomery, Ph.D. "Mais nous savons peu de choses sur les signaux moléculaires qui se produisent dans tout le corps lorsque les gens font de l'exercice, ni sur la façon dont ils peuvent changer avec l'exercice. Notre étude est la première à examiner les changements moléculaires à l’échelle du corps entier, depuis les protéines jusqu’aux gènes, en passant par les métabolites, les graisses et la production d’énergie. Il s'agit du profil le plus complet des effets de l'exercice à ce jour, et il crée une carte importante de la façon dont l'exercice modifie le corps. "

Montgomery, qui est également professeur de génétique et de science des données biomédicales, est l'auteur principal de l'article publié dans Nature.

Une vision coordonnée de l'exercice

Les chercheurs impliqués dans l'étude et d'autres publications simultanées font partie d'un groupe national appelé Molecular Transducers of Physical Activity Consortium, ou MoTrPAC, organisé par les National Institutes of Health. Cette initiative a été lancée en 2015 pour étudier en détail comment l'exercice améliore la santé et prévient les maladies.

L'équipe de médecine de Stanford a fait le gros du travail, en étudiant les effets de huit semaines d'entraînement d'endurance sur l'expression des gènes (transcriptome), des protéines (protéome), des graisses (lipidome), des métabolites (métabolome) et du schéma. De marques chimiques placées sur l'ADN (épigénome), le système immunitaire, etc.

Ils ont effectué 9 466 analyses sur plusieurs tissus de rats entraînés à courir des distances croissantes et ont comparé les résultats avec ceux de rats qui se prélassaient dans leurs cages. Ils ont accordé une attention particulière aux muscles des jambes, au cœur, au foie, aux reins et au tissu adipeux blanc (un type de graisse qui s'accumule à mesure que le poids augmente); d'autres tissus comprenaient les poumons, le cerveau et le tissu adipeux brun (un type de graisse plus métaboliquement actif qui aide à brûler des calories).

La combinaison de plusieurs tests et types de tissus a donné des résultats se chiffrant en centaines de milliers pour des changements non épigénétiques et plus de 2 millions de changements différents dans l'épigénome. Ces résultats occuperont les scientifiques pendant des années.

Bien que cette étude ait principalement servi à créer une base de données pour des analyses futures, certains résultats intéressants ont déjà émergé. Premièrement, ils ont noté que l'expression de 22 gènes changeait avec l'exercice dans les six tissus sur lesquels ils se sont concentrés.

Beaucoup de ces gènes étaient impliqués dans les voies dites de choc thermique, qui stabilisent la structure des protéines lorsque les cellules sont exposées à un stress, notamment des changements de température, une infection ou un remodelage tissulaire. D'autres gènes ont été impliqués dans des voies qui abaissent la tension artérielle et augmentent la sensibilité du corps à l'insuline, ce qui abaisse la glycémie.

Les chercheurs ont également noté que l'expression de plusieurs gènes associés au diabète de type 2, aux maladies cardiaques, à l'obésité et aux maladies rénales était réduite chez les rats qui faisaient de l'exercice par rapport à leurs homologues sédentaires, ce qui indique clairement un lien entre leurs recherches et la santé humaine.

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Différences entre les sexes

Enfin, ils ont découvert des différences entre les sexes dans la façon dont les différents tissus des rats mâles et femelles réagissaient à l'exercice. Les rats mâles ont perdu environ 5 % de leur graisse après huit semaines d’exercice, tandis que les rats femelles n’ont pas perdu une quantité significative de graisse. (Cependant, elles ont maintenu leur pourcentage de graisse corporelle initial, tandis que les femelles sessiles ont gagné 4 % de graisse corporelle supplémentaire au cours de l'étude.)

Mais la plus grande différence a été observée dans l'expression des gènes dans les glandes surrénales des rats. Après une semaine, les gènes associés à la production d'hormones stéroïdes telles que l'adrénaline et la production d'énergie ont augmenté chez les rats mâles mais ont diminué chez les rats femelles.

Malgré ces premières associations tentantes, les chercheurs préviennent que la science de l'exercice est loin d'être complète. Au contraire, ce n’est que le début. Mais l'avenir s'annonce prometteur.

« À long terme, il est peu probable que nous trouvions une intervention magique qui reproduira tout ce que l’exercice peut faire pour une personne », a déclaré Montgomery. « Mais nous pouvons nous rapprocher de l'idée d'exercices de précision, c'est-à-dire de recommandations personnalisées en fonction de la génétique, du sexe, de l'âge ou d'autres conditions médicales d'une personne pour obtenir des réponses bénéfiques pour tout le corps. »