De plus en plus de preuves montrent que l’exercice peut améliorer les fonctions cérébrales et retarder ou prévenir l’apparition de maladies neurodégénératives telles que la maladie d’Alzheimer et la maladie de Parkinson. Bien que les mécanismes sous-jacents restent flous, des recherches récentes suggèrent que l’activation induite par l’exercice des systèmes périphériques, tels que les muscles, les intestins, le foie et le tissu adipeux, peut affecter la plasticité neurale. Un numéro spécial de plasticité cérébrale présente de nouvelles recherches et connaissances sur la plasticité neuronale et le rôle des facteurs périphériques dans la santé cognitive.
Au moins une douzaine de facteurs périphériques ont été identifiés qui affectent les niveaux de neurotrophine, la neurogenèse adulte, l’inflammation, la plasticité synaptique et la fonction de mémoire. »
Henriette van Praag, PhD, co-rédactrice invitée et rédactrice en chef de la revue, Charles E. Schmidt College of Medicine and Brain Institute, Florida Atlantic University
La cathepsine B (CTSB), une myokine, et le facteur neurotrophique dérivé du cerveau (BNDF) se sont révélés avoir de puissants effets neuroprotecteurs. Dans une nouvelle étude présentée dans le numéro spécial, les chercheurs ont examiné si l’augmentation de l’intensité de l’exercice aérobique augmenterait la quantité de CTSB et de BDNF circulant dans le sang. Seize jeunes sujets en bonne santé ont effectué des exercices aérobies sur tapis roulant à leur capacité maximale, puis à 40 %, 60 % et 80 % de leur capacité.
Le CTSB et le BDNF circulants ont été mesurés dans des échantillons de sang prélevés après chaque séance d’exercice, et l’expression de la protéine CTSB, de la protéine BDNF et de l’ARNm a été mesurée dans le tissu squelettique. Les chercheurs ont découvert que l’exercice de haute intensité augmente la circulation du CTSB chez les jeunes adultes immédiatement après l’exercice, et que le tissu musculaire squelettique exprime à la fois le message et la protéine CTSB et BDNF.
« Le CTSB et le BDNF sont des cibles thérapeutiques prometteuses qui peuvent retarder l’apparition et la progression des troubles cognitifs », a déclaré le chercheur principal Jacob M. Haus, PhD, de la faculté de kinésiologie de l’Université du Michigan. « Des études futures sont nécessaires pour élucider les mécanismes qui régulent leur libération, leur traitement et leur fonction spécifiques au type de fibre dans le tissu musculaire squelettique. »
Le numéro spécial partage également de nouvelles recherches indiquant que le CTSB peut jouer un rôle dans le contrôle cognitif en modulant la vitesse de traitement, et que les exercices d’intervalle d’intensité modérée et de haute intensité augmentent les niveaux sériques de BDNF et les performances de la mémoire de travail chez les jeunes femmes adultes.
Cinq articles de synthèse couvrent la diaphonie interorganique entre les muscles, le foie, le tissu adipeux, le microbiome intestinal et le cerveau. S’il est bien connu que l’exercice protège le système nerveux central, ce n’est que récemment que l’on a découvert qu’il dépend de la capacité endocrinienne du muscle squelettique. Dans leur revue, les co-auteurs Mamta Rai, PhD, et Fabio Demontis, PhD, tous deux du Département de neurobiologie du développement, St. Jude Children’s Research Hospital, soulignent l’impact des myokines, des métabolites et d’autres facteurs non conventionnels médiant les effets de la musculature – la communication entre le cerveau et le muscle-rétine concernant la neurogenèse, la synthèse des neurotransmetteurs, la protéostase, l’humeur, le sommeil, la fonction cognitive et le comportement alimentaire après l’exercice.
Ils soulèvent également la possibilité que les myokines délétères résultant de l’inactivité musculaire et des états pathologiques puissent devenir un nouvel objectif d’intervention thérapeutique. « Nous proposons que l’adaptation de la signalisation des muscles au système nerveux central en modulant les myokines et les mymétabolites puisse combattre la neurodégénérescence liée à l’âge et les maladies du cerveau qui sont influencées par les signaux du système », ont-ils déclaré.
Les hommes et les femmes présentent des différences dans leurs réponses biologiques aux activités physiques et aussi dans leurs vulnérabilités à l’apparition, à la progression et aux résultats des maladies neurodégénératives. Une revue des co-auteurs Constanza J. Cortes, PhD, Université de l’Alabama à Birmingham, et Zurine De Miguel, PhD, California State University, discute des recherches émergentes sur les différences spécifiques au sexe dans la réponse du système immunitaire à l’exercice en tant que mécanisme potentiel par quelle activité physique affecte le cerveau.
« Les résultats individuels suggèrent que la réponse immunitaire à l’exercice pourrait être augmentée chez les femmes, mais des études supplémentaires sont nécessaires », ont noté le Dr Cortés et le Dr De Miguel. « Une recherche interdisciplinaire intégrant les neurosciences, la physiologie de l’exercice et les gérosciences est nécessaire pour expliquer les différences entre les sexes dans le vieillissement cognitif et les maladies neurodégénératives liées à l’âge, et pour développer de nouvelles cibles thérapeutiques. »
Recherche sur la diaphonie entre le cerveau et le tissu adipeux, en particulier sur une hormone qui peut traverser la BHE et dont il a été démontré qu’elle améliore la fonction neuronale dans des modèles animaux de la maladie d’Alzheimer ; accumuler des preuves que la neurogenèse peut être régulée par le microbiome intestinal ; et la recherche sur les effets de l’exercice et de l’alimentation sur la signalisation BDNF de l’hippocampe est également examinée, suggérant des approches pour le traitement des affections neurodégénératives.
« Les recherches compilées dans ce numéro prouvent l’importance de l’exercice pour la fonction de la mémoire », a déclaré la co-éditrice invitée Christiane D. Wrann, PhD, DVM, Massachusetts General Hospital et Harvard Medical School. « Nous sommes ravis de partager ce numéro spécial passionnant. Il est probable que de nombreuses autres molécules systémiques pertinentes pour le cerveau seront découvertes dans les années à venir et pourraient fournir une base pour de nouvelles approches thérapeutiques pour les maladies neurodégénératives. »