L'activité de certains neurones peut influencer notre endurance à l'exercice, et ceux-ci pourraient être ciblés pour nous aider à courir plus vite et plus longtemps.
Vos limites lorsque vous faites de l'exercice pourraient vraiment être toutes dans votre tête
Les chercheurs ont identifié chez la souris des neurones qui aident à développer l’endurance après la course. Ils soupçonnent qu’il existe des cellules similaires chez l’homme, qui pourraient être ciblées par des médicaments ou d’autres thérapies pour amplifier les effets de l’exercice.
Nous savons depuis des décennies que le cerveau évolue avec l’activité physique. Pourtant, les scientifiques pensaient généralement que ces effets étaient distincts de ceux qui se produisent ailleurs dans le corps, comme le renforcement des muscles, explique Nicholas Betley de l'Université de Pennsylvanie. Les dernières découvertes suggèrent le contraire : les changements cérébraux « sont ce qui coordonne toutes ces autres choses », dit-il.
Pour mieux comprendre comment l'exercice influence le cerveau, Betley et ses collègues ont surveillé l'activité neuronale chez la souris avant, pendant et après l'exercice sur tapis roulant. Ils se sont concentrés sur les cellules de l'hypothalamus ventromédian, car des recherches antérieures ont montré qu'un développement altéré dans cette région du cerveau entrave l'amélioration de la condition physique des rongeurs. La même chose est probablement vraie chez les humains, car la structure et la fonction de la région ont tendance à être cohérentes entre les mammifères, explique Betley.
L’équipe a découvert qu’après la course des souris, l’activité augmentait dans un groupe de neurones dotés d’un récepteur appelé SF1, qui joue un rôle dans le développement et le métabolisme du cerveau. De plus, la proportion de ces cellules activées par l’exercice augmentait avec chaque jour supplémentaire de course. Au huitième jour, la course à pied activait environ 53 pour cent des neurones, contre moins de 32 pour cent le premier jour. « Ainsi, tout comme vos muscles se développent lorsque vous les exercez, votre activité cérébrale se développe », explique Betley.
Ensuite, les chercheurs ont utilisé l’optogénétique – une technique qui active ou inhibe l’activité neuronale avec la lumière – pour désactiver ces neurones dans un groupe distinct de souris. Les animaux se sont entraînés sur un tapis roulant cinq jours par semaine pendant trois semaines. Après chaque séance, les neurones étaient inhibés pendant une heure. À la fin de chaque semaine, les souris effectuaient un test d’endurance, courant jusqu’à épuisement.
Au cours de l'expérience, les souris ont augmenté la distance parcourue lors de ces tests d'environ 400 mètres en moyenne, mais cela représentait environ la moitié de l'amélioration observée chez un autre groupe de souris dont les neurones étaient restés intacts.
Le rôle de ces neurones n'est pas clair, mais cela pourrait être lié à l'utilisation du carburant, explique Morgan Kindel, membre de l'équipe, également à l'Université de Pennsylvanie. Pendant les activités d’endurance, le corps se nourrit de graisses, car les réserves de glucides s’épuisent plus rapidement. Mais l’inhibition de ces neurones chez les souris les a amenées à « commencer à utiliser des glucides beaucoup plus tôt dans la course », explique Kindel. « Ensuite, ils sont en quelque sorte à court de carburant. » L’équipe a découvert que l’inhibition de ces neurones empêche la libération d’une protéine appelée PGC-1 alpha dans les muscles, ce qui aide les cellules à utiliser le carburant plus efficacement. Ces neurones libèrent également une substance qui augmente la glycémie et reconstitue les réserves d’énergie, favorisant ainsi la récupération musculaire.
L’optogénétique nécessite une chirurgie cérébrale invasive et n’est donc pas réalisable chez l’homme. Mais il pourrait être possible de développer d’autres interventions susceptibles d’agir sur ces neurones, explique Betley. « Je pense vraiment que si nous pouvions trouver un moyen – un sel, un supplément – d'activer ces neurones, nous pourrions augmenter l'endurance », explique Betley.
Lorsque les chercheurs ont répété l’expérience, en stimulant plutôt qu’en inhibant l’activité de ces neurones, ils ont découvert que les souris développaient une endurance herculéenne, parcourant plus du double de la distance des souris témoins.
Une intervention similaire pourrait particulièrement bénéficier aux personnes qui ont des difficultés à faire de l'exercice, comme les personnes âgées ou celles qui ont subi un accident vasculaire cérébral, explique Betley.
Mais il y a de nombreux obstacles sur le chemin. D’une part, nous ne savons pas avec certitude si ces résultats se répercutent sur les gens. Se pose également la question des effets secondaires potentiels, explique Thomas Burris de l'Université de Floride. Ces neurones semblent réguler la consommation d'énergie dans les muscles, donc les stimuler trop pourrait provoquer une baisse dangereuse de la glycémie, dit-il.
Même si nous parvenons à activer ces neurones en toute sécurité chez les humains, cela ne constituera pas une solution miracle pour une bonne santé, explique Betley. « Toutes sortes de choses formidables se produisent lorsque vous faites de l'exercice : vous êtes moins déprimé, moins anxieux. Il y a des améliorations cognitives, cardiovasculaires et musculaires », dit-il. « Je ne pense pas que l'activation de (ces) neurones constituera nécessairement le goulot d'étranglement par lequel toutes ces bonnes choses se produiront. »
