Des études de plus en plus nombreuses associent maintenant la pratique régulière de l’exercice et les performances cognitives, suggérant même que l’activité physique à un âge avancé permet de ralentir le déclin lié à l’âge et le développement de la démence. Cette étude, présentée dans la revue Nature Communication, nous explique comment certains changements dans les neurotransmetteurs du cerveau, associés à l’exercice, contribuent à améliorer l'apprentissage, ici, de nouvelles capacités motrices.
L'énergie, l'humeur, le sommeil sont autant de facteurs de bien-être, qui s'améliorent avec un programme ou une pratique régulière de l’exercice. On sait aussi que l’exercice booste l’immunité, et cela est vrai contre COVID-19. Enfin l’exercice booste la cognition, et ces scientifiques de l’Université de Californie – San Diego identifient des modifications dans la messagerie chimique qui constituent « un prélude clé » voire une condition à l'acquisition d’habiletés motrices. Ainsi, un groupe de neurones du cerveau moyen qui expriment l'acétylcholine, se mettent à exprimer un autre type de neurotransmetteur, le glutamate.
Jusqu’ici les changements neurologiques sous-jacents à ces bénéfices restaient mal compris
L’équipe du Pr Nick Spitzer de l'Université de Californie à San Diego identifie ces modifications neurologiques clés qui suivent un exercice soutenu : en comparant le cerveau des souris actives au cerveau de souris « sédentaires », les scientifiques constatent que des neurones spécifiques commutent leurs signaux chimiques, appelés neurotransmetteurs, après l'exercice, conduisant à un meilleur apprentissage pour l'acquisition de compétences motrices. Le groupe « exercice » a bien acquis plusieurs capacités motrices exigeantes, ce qui n’est pas le cas des souris sédentaires. Et lorsque le cerveau des souris est examiné durant l’exercice, un groupe de neurones dans la zone du noyau pédonculopontin caudal qui régule la coordination motrice « a changé » de neurotransmetteurs (de l'acétylcholine au GABA).
La conversion des neurones cholinergiques excitateurs en neurones GABAergiques inhibiteurs : lorsque les chercheurs bloquent le commutateur du GABA résultant de l'exercice, l'apprentissage de la motricité est soudainement bloqué. L’étude révèle ainsi un processus par lequel la conversion des neurones cholinergiques excitateurs en neurones GABAergiques inhibiteurs apporte un contrôle de rétroaction qui régule la coordination et l'apprentissage des compétences motrices.
Ces travaux, menés chez la souris, apportent un nouvel aperçu moléculaire de la façon dont nous nous perfectionnons dans certains domaines cognitifs. Ici, c’est la capacité des neurones à changer l'identité de leurs neurotransmetteurs en réponse à ce stimulus soutenu qui est mise en lumière. Plus généralement, les chercheurs expliquent que ces changements de messagers chimiques sont à l’origine de changements de comportement.
Enfin, ces résultats confirment le rôle clé de l'exercice dans la plasticité cérébrale : « Pour les personnes qui souhaitent améliorer leurs capacités motrices, l'exercice est bénéfique à cette forme de plasticité. Autrement dit, courir régulièrement sur un tapis roulant ou pratiquer le yoga à la maison est un bon prélude à l’apprentissage de sports de glisse ou extrêmes, comme le surf ou l'escalade !«
Cette nouvelle compréhension a aussi ses implications thérapeutiques : Les chercheurs vont tester la possibilité de commuter délibérément des neurotransmetteurs au profit de la motricité, même sans exercice. Ils prévoient également de mener des recherches pour savoir si l'exercice peut favoriser l'apprentissage de la motricité chez les personnes atteintes de troubles neurologiques.
« Chez l'individu blessé ou malade, cela pourrait être un moyen de renverser la situation … ».
Source: Nature Communications 04 May 2020 Exercise enhances motor skill learning by neurotransmitter switching in the adult midbrain
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