Les effets méconnus du sport sur le cerveau

Sport et cerveau

Le sport est souvent mis en avant, et avec raison, pour ses effets bénéfiques sur la santé en général, et notamment sur la santé cardiovasculaire. Cependant, et c’est moins connu, une activité physique régulière a également des effets positifs sur le cerveau, notamment sur le bon fonctionnement de la mémoire et sur la création de nouveaux neurones. Une nouvelle raison de se mettre au sport si ce n’est pas encore le cas ! 😉

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Intellectuel ou sportif ?

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 :

Seules les pensées qu’on a en marchant valent quelque chose.

Et que :

Il ne faut prêter foi à aucune pensée qui n'ait été composée au grand air, dans le libre mouvement du corps - à aucune idée où les muscles n'aient été eux aussi de la fête.

Mais ce qui va évidemment nous intéresser ici, ce n’est pas l’aspect philosophique, mais les preuves scientifiques qui démontrent l’importance de l’activité physique pour le cerveau.

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

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.

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Le BDNF ou Brain-Derived Neurotrophic Factor

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. L’exercice physique augmente la production de BDNF2,3, c’est donc un très bon marqueur des effets du sport sur le cerveau.

Quel type d’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 parce qu’il y a moins d’études sur le sujet. En se basant sur les travaux disponibles6,7,8,9,10, on peut tout de même dégager quelques tendances.

Un temps minimum de pratique sportive est nécessaire

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.

Un volume minimum d’entrainement est nécessaire

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 ».

Privilégier les exercices polyarticulaires et des poids libres

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 encore : plus vous utilisez tout votre corps, plus vous sollicitez de muscles à la fois, plus vous aurez d’effet.

S’entrainer proche de l’échec

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.

Pour résumer cet effet du sport sur la production de BDNF, il semble que l’idéal est d’inclure les 2 types d’effort, cardio et musculation, pour bénéficier du meilleur des 2 mondes.

Les dangers de l’inactivité physique

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, d’une dépense physique minimum ?

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De nombreuses personnes sont sédentaires

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…

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 elles bouger librement.

La zone sous-ventriculaire pour générer de nouveaux neurones

Avant de vous donner les résultats, 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.

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.

En résumé, pensez encore une fois à marcher le plus possible, et n’oubliez pas vos séances de squats si vous voulez fabriquer de nouveaux neurones ! 😉

L’activité physique : 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.

Pour étudier les effets du sport sur la mémoire, l’hippocampe sera donc un bon sujet, que nous avions déjà évoqué dans notre article sur les 10 meilleurs aliments pour la mémoire.

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De la marche rapide pour augmenter le volume de l’hippocampe

Il existe justement des travaux qui se sont servis de ce dernier. On a par exemple une étude12 qui a montré qu’un petit programme de 6 mois d’exercice aérobie régulier, à savoir de la marche rapide, avait 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.

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.

Il est donc logique de penser que cela aurait un effet positif sur les fonctions du cerveau comme la mémoire.

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, 3 à 4 séances par semaine ; et 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, et le résultat, comme on s’y attendait, est que le groupe faisant du cardio a vu une amélioration de la circulation sanguine dans le cerveau, en particulier dans des régions liées à la mémoire comme l’hippocampe et le cortex cingulaire antérieur, ainsi qu’une amélioration de 47% sur le score d’un test de mémoire logique, entre le début et la fin de l’étude.

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Le sport a-t-il un effet sur la dépression ?

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.

Activité physique et 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.

Plusieurs travaux montrent bien cette association entre un niveau d’activité physique plus élevé et une diminution du risque de dépression, mais c’est un lien de corrélation : cela peut aussi vouloir dire que les personnes souffrant de dépression font moins de sport en moyenne.

Une randomisation mendélienne pour tenter de répondre à cette question

Pour répondre à cette question, des chercheurs ont réalisé une étude17, en faisant ce qu’on appelle une « randomisation mendélienne » ; c’est 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.

C’est donc bien l’activité physique qui diminue ce risque, et la bonne nouvelle, c’est que ces effets s’observent dès 15 minutes par jour d’exercice à intensité élevée, ou 60 minutes à intensité modérée, un niveau qui réduit déjà le risque de 25% !

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 question18,19,20, 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.

En revanche, il semble qu’une combinaison des 2, cardio + musculation, soit un peu plus efficace pour réduire les symptômes dépressifs.

Differents-types-de-sport

Il y a encore d’autres aspects par lesquels l’activité physique aide notre cerveau, par exemple en stimulant la synthèse de certains neurotransmetteurs comme le GABA ou le glutamate, ce qui permet au cerveau de mieux fonctionner ; ou bien en augmentant notre résistance au stress, car un taux élevé de glucocorticoïdes, qui sont les hormones du stress, peut impacter négativement la mémoire. Cela ne fait donc aucun sens de séparer le mental et le physique.

Si vous êtes par exemple étudiant(e) ou que vous avez un métier très intellectuel, l’activité physique sera indispensable pour vous aider à mieux retenir des nouvelles informations ; si vous êtes manageur(euse), cela améliorera le fonctionnement de votre cortex préfrontal, qui est responsable des décisions rationnelles ; et si vous avez plus de 50 ans, c’est fondamental pour retarder au maximum le déclin cognitif.

Pour la mise en pratique, l’idéal est d’avoir autant que possible les 3 composantes de l’activité physique, à savoir :

  • du mouvement quotidien, comme la marche ;
  • du cardio à intensité modérée, qui sur certains aspects comme la circulation sanguine a certainement les meilleurs effets ;
  • du renforcement musculaire, qui apporte quelques bénéfices spécifiques, même si on manque encore un peu d’études sur ce point précis.

En résumé : bougez, bougez, bougez ! 😉

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Références scientifiques

  1. Gold SM, Schulz KH, Hartmann S, et al. Basal serum levels and reactivity of nerve growth factor and brain-derived neurotrophic factor to standardized acute exercise in multiple sclerosis and controls. J Neuroimmunol. 2003;138(1-2):99-105. doi:10.1016/s0165-5728(03)00121-8 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12742659/
  2. Hurtado E, Cilleros V, Nadal L, et al. Muscle Contraction Regulates BDNF/TrkB Signaling to Modulate Synaptic Function through Presynaptic cPKCα and cPKCβI. Front Mol Neurosci. 2017;10:147. Published 2017 May 18. doi:10.3389/fnmol.2017.00147 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28572757/
  3. Dinoff A, Herrmann N, Swardfager W, et al. The Effect of Exercise Training on Resting Concentrations of Peripheral Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF): A Meta-Analysis. PLoS One. 2016;11(9):e0163037. Published 2016 Sep 22. doi:10.1371/journal.pone.0163037 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27658238/
  4. Szuhany KL, Bugatti M, Otto MW. A meta-analytic review of the effects of exercise on brain-derived neurotrophic factor. J Psychiatr Res. 2015;60:56-64. doi:10.1016/j.jpsychires.2014.10.003 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25455510/
  5. Li Z, Peng X, Xiang W, Han J, Li K. The effect of resistance training on cognitive function in the older adults: a systematic review of randomized clinical trials. Aging Clin Exp Res. 2018;30(11):1259-1273. doi:10.1007/s40520-018-0998-6 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30006762/
  6. Church DD, Hoffman JR, Mangine GT, et al. Comparison of high-intensity vs. high-volume resistance training on the BDNF response to exercise. J Appl Physiol (1985). 2016;121(1):123-128. doi:10.1152/japplphysiol.00233.2016 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27231312/
  7. Marston KJ, Newton MJ, Brown BM, et al. Intense resistance exercise increases peripheral brain-derived neurotrophic factor. J Sci Med Sport. 2017;20(10):899-903. doi:10.1016/j.jsams.2017.03.015 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28511848/
  8. Yarrow JF, White LJ, McCoy SC, Borst SE. Training augments resistance exercise induced elevation of circulating brain derived neurotrophic factor (BDNF). Neurosci Lett. 2010;479(2):161-165. doi:10.1016/j.neulet.2010.05.058 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20553806/
  9. Goekint M, De Pauw K, Roelands B, et al. Strength training does not influence serum brain-derived neurotrophic factor. Eur J Appl Physiol. 2010;110(2):285-293. doi:10.1007/s00421-010-1461-3 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20467874/
  10. Correia PR, Pansani A, Machado F, et al. Acute strength exercise and the involvement of small or large muscle mass on plasma brain-derived neurotrophic factor levels. Clinics (Sao Paulo). 2010;65(11):1123-1126. doi:10.1590/s1807-59322010001100012 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2999707/
  11. Adami R, Pagano J, Colombo M, et al. Reduction of Movement in Neurological Diseases: Effects on Neural Stem Cells Characteristics. Front Neurosci. 2018;12:336. Published 2018 May 23. doi:10.3389/fnins.2018.00336 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5974544/
  12. ten Brinke LF, Bolandzadeh N, Nagamatsu LS, et al. Aerobic exercise increases hippocampal volume in older women with probable mild cognitive impairment: a 6-month randomised controlled trial. Br J Sports Med. 2015;49(4):248-254. doi:10.1136/bjsports-2013-093184 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24711660/
  13. Basso JC, Shang A, Elman M, Karmouta R, Suzuki WA. Acute Exercise Improves Prefrontal Cortex but not Hippocampal Function in Healthy Adults. J Int Neuropsychol Soc. 2015;21(10):791-801. doi:10.1017/S135561771500106X https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26581791/
  14. Ogoh S, Ainslie PN. Cerebral blood flow during exercise: mechanisms of regulation. J Appl Physiol (1985). 2009;107(5):1370-1380. doi:10.1152/japplphysiol.00573.2009 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19729591/
  15. Thomas BP, Tarumi T, Sheng M, et al. Brain Perfusion Change in Patients with Mild Cognitive Impairment After 12 Months of Aerobic Exercise Training. J Alzheimers Dis. 2020;75(2):617-631. doi:10.3233/JAD-190977 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32310162/
  16. Drevets WC, Price JL, Furey ML. Brain structural and functional abnormalities in mood disorders: implications for neurocircuitry models of depression. Brain Struct Funct. 2008;213(1-2):93-118. doi:10.1007/s00429-008-0189-x https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18704495/
  17. Choi KW, Chen CY, Stein MB, et al. Assessment of Bidirectional Relationships Between Physical Activity and Depression Among Adults: A 2-Sample Mendelian Randomization Study. JAMA Psychiatry. 2019;76(4):399-408. doi:10.1001/jamapsychiatry.2018.4175 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30673066/
  18. Doyne EJ, Ossip-Klein DJ, Bowman ED, Osborn KM, McDougall-Wilson IB, Neimeyer RA. Running versus weight lifting in the treatment of depression. J Consult Clin Psychol. 1987;55(5):748-754. doi:10.1037//0022-006x.55.5.748 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/3454786/
  19. Martinsen EW, Hoffart A, Solberg O. Comparing aerobic with nonaerobic forms of exercise in the treatment of clinical depression: a randomized trial. Compr Psychiatry. 1989;30(4):324-331. doi:10.1016/0010-440x(89)90057-6 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/2667882/
  20. Bennie JA, Teychenne MJ, De Cocker K, Biddle SJH. Associations between aerobic and muscle-strengthening exercise with depressive symptom severity among 17,839 U.S. adults. Prev Med. 2019;121:121-127. doi:10.1016/j.ypmed.2019.02.022 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30786252/

Benjamin Dariouch

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Après une première carrière de consultant auprès de la grande distribution et de l’agroalimentaire, Benjamin se consacre depuis plus de 10 ans à la vulgarisation scientifique en nutrition sur le web et à la lutte contre la malbouffe, au travers de ses vidéos et de ses articles. Il écrit principalement pour son site https://www.naturacademy.com/



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