Quels sont les effets du sport sur le cerveau ?

Les effets du sport sur le cerveau : comment ça marche ?

Une opposition systématique entre intellectuels et sportifs

Dans l’imaginaire collectif, au travers notamment de nombreux films et séries télé depuis de nombreuses années, il y a toujours eu une séparation binaire entre les intellectuels d’une part, et les sportifs de l’autre.

Mais cette dichotomie est trompeuse, notamment car de nombreux philosophes à travers l’histoire ont défendu l’importance de l’activité physique. Aristote considérait ainsi que les 4 piliers d’une bonne éducation étaient les lettres, la musique, la poésie et la gymnastique, pour non seulement exercer son corps mais aussi la vertu de son âme, en particulier son courage.

Et le plus célèbre défenseur du corps en mouvement, c’est évidemment Nietzsche, qui a dit que :

Et que :

Qu’est-ce que la neurodégénérescence ?

La neurodégénérescence est la perte progressive de la structure et des fonctions des neurones, qui peut aller jusqu’à la mort de ces cellules.

Elle est à la source des maladies neurodégénératives telles que Parkinson, Alzheimer ou la sclérose en plaques¹, et elle est fortement liée à l’âge : plus on vieillit, plus le risque de déclin cognitif augmente.

Le BDNF : la molécule au cœur des effets du sport sur le cerveau

Pour comprendre comment le sport peut protéger notre cerveau de cette neurodégénérescence, il faut zoomer sur une molécule, le facteur neurotrophique issu du cerveau (ou Brain-Derived Neurotrophic Factor en anglais), aussi connu sous son acronyme de BDNF.

Le BDNF est une protéine que l’on trouve dans le cerveau et qui aide à la survie des neurones et au développement de nouveaux neurones.

Effet du sport sur le cerveau : effort aérobie ou anaérobie ?

C’est un sujet d’étude très récent qui a vraiment émergé depuis une vingtaine d’années. Si on synthétise les études disponibles, comme l’ont fait par exemple 2 méta-analyses en 2015⁴ et 2018⁵, on remarque que les efforts « aérobie » (le cardio pour faire simple) boostent la production de BDNF de manière très claire.

Pour les efforts « anaérobie », c’est-à-dire tout ce qui est renforcement musculaire, force, musculation, et efforts à haute intensité, c’est un peu plus complexe, mais surtout il y a moins d’études sur le sujet. En se basant sur les travaux disponibles^6,7,8,9,10, on peut tout de même dégager quelques tendances.

Premièrement, l’effet ne se voit qu’au bout de plusieurs semaines de pratique. Si vous êtes débutant(e), il faudra donc attendre un peu pour voir votre taux de BDNF augmenter.

Deuxièmement, il faut un volume minimum d’entrainement, rien d’étonnant là non plus. Pour ceux qui font de la musculation ou suivent des programmes de force en haltérophilie ou en CrossFit par exemple, il vaut mieux faire du 4 x 10 répétitions à poids moyen par exemple, que du 5 x 5 à charge plus lourde.

On est donc plus sur des programmations d’hypertrophie, de prise de muscle que sur des programmations de pure « prise de force ».

Troisièmement, un point important, l’effet est beaucoup plus clair avec des exercices polyarticulaires et avec des poids libres : donc par exemple avec un squat ou un soulevé de terre à la barre, plutôt qu’avec des exercices en isolation et à la machine.

Rien d’étonnant là non plus : plus vous utilisez tout votre corps, plus vous sollicitez de muscles à la fois, plus vous aurez d’effet.

Enfin dernier point, au-delà du volume, il semble important de s’entraîner proche de l’échec pour vraiment stimuler la synthèse de BDNF (même si on manque de données sur ce sujet spécifique pour affirmer s’il faudrait s’entraîner systématiquement comme cela, ou juste une partie des séances).

Effet du sport sur le cerveau : quels sont les dangers du manque d’activité physique ?

Le manque d’activité physique : de nombreuses personnes sont sédentaires

A l’inverse, au lieu de regarder les effets d’une activité physique supérieure à la normale, quelles seraient au contraire les conséquences d’une inactivité physique, ou d’une dépense physique minimum ?

C’est intéressant de se poser cette question dans ce sens, car de nombreuses personnes ne font pas de sport et bougent très peu même au quotidien, restant assises toute la journée.

Pour des raisons éthiques, les études sur ce sujet ne sont faites que sur modèle animal, pas sur l’homme. En effet, pour simuler le fait de rester alité, on va par exemple attacher des souris pour les empêcher de se servir de leurs pattes arrière…

Les dangers du manque d’activité physique sur le cerveau : une nouvelle étude

Dans une étude de ce type¹¹, les chercheurs ont immobilisé des souris pendant 14 jours avant d’analyser leur cerveau, en comparant avec des souris qui pouvaient bouger librement.

Avant toute chose, il faut comprendre un point important : dans le cerveau, y compris chez les humains adultes, il n’y a que quelques zones précises qui sont capables de générer de nouveaux neurones à partir de cellules souches, l’une d’entre elles étant la zone sous-ventriculaire.

Les dangers du manque d’activité physique sur le cerveau : les résultats de l’étude

Dans cette étude, la prolifération cellulaire dans cette zone, c’est-à-dire le nombre de cellules souches qui se divisaient pour former de nouveaux neurones, était réduite de 70% dans le groupe immobilisé. De plus, ces nouveaux neurones avaient plus de mal à devenir complètement matures et fonctionnels dans ce même groupe.

Apparemment, ces effets viendraient de l’expression de 2 gènes, Cdk5 et Cdk6, qui seraient impactés par l’activité physique, notamment des jambes.

Effet du sport sur le cerveau : un pilier du bon fonctionnement de la mémoire

Le rôle de l’hippocampe

Dans notre cerveau, la mémoire fait appel à des mécanismes complexes. Il existe différents types de mémoire, qui vont être stockés dans différentes régions du cerveau. Mais pour simplifier, focalisons-nous uniquement sur l’hippocampe, qui est formé de 2 structures au centre et à la base du cerveau, et qui joue un rôle central dans la mémoire, et notamment dans la création de nouveaux souvenirs.

L’hippocampe est comme une mémoire « tampon » qui stocke les souvenirs de la journée : c’est en quelque sorte la mémoire à court terme, avant que le cerveau ne les stocke ailleurs dans la mémoire à long terme. C’est un mécanisme qui se déroule pendant le sommeil.

Effet du sport sur le cerveau : de la marche rapide pour augmenter le volume de l’hippocampe

Il existe justement des travaux qui se sont servis de ce dernier. Par exemple, dans une étude de 2015¹², un petit programme de 6 mois d’exercice aérobie régulier, à savoir de la marche rapide, a augmenté le volume de l’hippocampe chez des femmes de plus de 70 ans souffrant de déclin cognitif léger, ce qui laisse présager un effet positif sur la mémoire.

Effet du sport sur le cerveau : Alzheimer et activité physique

L’un des premiers symptômes de la maladie d’Alzheimer est la perte de mémoire. Donc tout ce qui pourrait contribuer à préserver le fonctionnement de la mémoire serait un outil indispensable, d’autant plus si c’est une méthode non-invasive et sans coût pour le système de santé, comme le sport.

Certaines molécules, comme le BDNF, vont avoir une action directe, mais l’activité physique va aussi avoir un effet plus global sur la circulation sanguine¹⁴. Une meilleure circulation dans le cerveau signifie une meilleure irrigation des tissus, une meilleure oxygénation, afin que toutes les cellules puissent recevoir les différents nutriments, etc.

Effet du sport sur le cerveau : une étude sur des personnes âgées souffrant de déclin cognitif

C’est cette hypothèse qu’ont testée des chercheurs de l’Université du Texas très récemment, dans une étude publiée en 2020¹⁵. Ils ont pris un groupe de 30 personnes âgées de plus de 60 ans souffrant d’un léger déclin cognitif :

• La moitié a suivi pendant 12 mois un programme d’exercices cardio, à raison de 3 à 4 séances par semaine ;
• L’autre moitié faisait des séances d’étirements pour pouvoir faire la comparaison.

Les chercheurs ont réalisé des scanners du cerveau des participants au début et à la fin des 12 mois.

Sport et dépression : quel lien ?

Il s’agit d’une question complexe, car il faut déterminer si c’est l’exercice qui prévient la dépression, ou si c’est à l’inverse la dépression qui entraîne une diminution de l’activité physique.

Sport et dépression : la production de dopamine et de sérotonine

Il y a de plus en plus de travaux¹⁶ qui montrent un changement dans la taille et la structure de certaines zones du cerveau pendant les épisodes dépressifs.

L’activité physique pourrait avoir des effets thérapeutiques, car on sait qu’elle augmente la capacité du cerveau à produire et à utiliser la dopamine et la sérotonine, des neurotransmetteurs qui jouent un rôle dans la dépression. L’activité physique réduit aussi l’activité des hormones du stress et stimulent la croissance de nouveaux neurones.

Une randomisation mendélienne pour évaluer les effets du sport sur la dépression

Pour répondre à cette question, des chercheurs ont réalisé une étude¹⁷, en faisant ce qu’on appelle une « randomisation mendélienne ». Il s’agit d’une analyse en épidémiologie qui se base sur les variations génétiques et qui permet justement de mieux distinguer les liens de corrélation et ceux de causalité. Cette étude s’est basée sur les données de plus de 600.000 adultes en Angleterre.

Résultats : les gènes qui favorisent une plus grande activité physique sont bien liés à une réduction du risque de dépression, alors qu’à l’inverse, les gènes qui favorisent la dépression ne sont pas liés à une réduction de l’activité physique.

Sport et dépression : cardio ou musculation ?

Y a-t-il une différence dans leurs effets entre les différents types d’effort, plus spécifiquement entre le cardio et le renforcement musculaire ?

Plusieurs travaux ont étudié la question^18,19,20, en faisant suivre par exemple à un groupe de personnes souffrant de dépression un programme soit de course à pied, soit de musculation, sans voir une différence significative entre les 2.

FAQ : Effet du sport sur le cerveau