MADRID, 18 (EUROPA PRESS)
Une étude du Centre de neurosciences Cajal (CNC) du Conseil national de la recherche scientifique (CSIC) montre que le microbiote est capable de moduler l'impact positif de l'exercice physique modéré sur la mémoire.
Tout d'abord, les chercheurs ont observé sur des modèles animaux qu'une activité physique d'environ 40 minutes à vitesse moyenne améliore la diversité bactérienne intestinale. Ils ont également constaté que ces modifications du microbiote intestinal modulent considérablement les effets de l'exercice physique sur le cerveau, notamment l'amélioration de la mémoire et de la neurogenèse.
Les résultats, publiés dans eBioMedicine, une revue du groupe The Lancet, ouvrent une nouvelle voie pour le développement de futures thérapies basées sur le microbiote pour lutter contre les maladies neurodégénératives et les troubles cognitifs.
Les chercheurs soulignent que les effets du sport sur le cerveau sont connus depuis longtemps, comme sa capacité à faire face au vieillissement ou à améliorer la progression de maladies comme la maladie d'Alzheimer.
Cependant, ils préviennent que l'obtention de ces effets positifs dépend de l'hormèse, la courbe qui détermine son évolution jusqu'à atteindre un seuil, appelé point d'inflexion. Au-delà, augmenter l'intensité ou la durée de l'exercice non seulement fait disparaître ses effets, mais devient également contre-productif. La courbe hormétique varie d'un individu à l'autre ; l'intensité spécifique qui détermine le point d'inflexion est donc encore à l'étude.
Aujourd'hui, les travaux coordonnés par José Luis Trejo, chercheur au Centre de neurosciences Cajal (CNC-CSIC), ont démontré sur un modèle animal qu'un exercice modéré, d'une durée d'environ 40 minutes à vitesse moyenne, améliore les performances cognitives, la discrimination spatiale et le développement de nouveaux neurones dans l'hippocampe, une région clé pour la mémoire et l'apprentissage.
Par conséquent, tous ces bénéfices cognitifs dépendent de l'exercice physique, mais surtout de sa pratique modérée, car une augmentation excessive de son intensité ou de sa durée lui fait perdre son efficacité, comme le montrent les résultats neutres observés chez la souris. « Il existe un niveau optimal d'exercice à partir duquel des bénéfices sont obtenus, et dépasser cette dose peut non seulement ne pas aider, mais même empêcher ces améliorations », souligne Elisa Cintado, chercheuse au CNC-CSIC et première auteure de l'étude.
Outre la détermination de l'activité physique idéale pour obtenir des effets sur les fonctions cognitives et la neurogenèse (c'est-à-dire la génération de nouveaux neurones dans le cerveau adulte), la principale conclusion de l'étude révèle que ces bénéfices sont médiés par des modifications de la composition du microbiote intestinal. À cette fin, les chercheurs ont conçu différents protocoles d'exercice, comprenant des entraînements modérés, prolongés et de haute intensité, et ont analysé leurs effets sur la mémoire, le cerveau et le microbiote des souris.
« Notre modèle expérimental nous a permis de vérifier que, même si nous savons depuis longtemps que l’exercice régulier améliore la santé du cerveau, nous ignorions le rôle spécifique du microbiote intestinal dans ce processus », explique Trejo.
L'IMPORTANCE DU MICROBIOTE
Le microbiote intestinal, l'ensemble des micro-organismes qui peuplent les intestins, varie selon le mode de vie. En particulier, une activité physique modérée joue un rôle important dans l'augmentation de la diversité bactérienne (indicateur d'un microbiote sain) et de certains genres bactériens, ont observé les chercheurs.
La présence de certains de ces genres, comme « Acetatifor » ou certaines espèces de la famille de bactéries « Lachnospiraceae », a contribué positivement à l’amélioration des performances cognitives des animaux.
Pour déterminer si ces changements microbiens étaient simplement corrélés ou jouaient un rôle causal dans les effets de l'exercice, les scientifiques sont allés plus loin : ils ont procédé à des transplantations de microbiote fécal. Ils ont prélevé des échantillons de selles de souris ayant pratiqué un exercice modéré ou prolongé et les ont transférés à des souris sédentaires.
Les résultats ont montré que les animaux sédentaires ayant reçu le microbiote de coureurs (modérés) ont amélioré leur mémoire et augmenté leur neurogenèse, tout comme les animaux pratiquant un exercice physique. En revanche, ceux ayant reçu le microbiote de coureurs de longue date n'ont pas montré cette amélioration. « Cela démontre de manière causale que les effets cognitifs de l'exercice peuvent être largement médiés par le microbiote intestinal », explique Cintado.
LA SYMBIOSE COMPLEXE ENTRE L'INTESTIN ET LE CERVEAU
L'équipe a également étudié les mécanismes cérébraux impliqués dans l'amélioration cognitive chez les animaux ayant fait de l'exercice ou ayant reçu le microbiote issu d'animaux ayant pratiqué un exercice modéré. Les résultats montrent que les effets bénéfiques sur le cerveau étaient dus à une augmentation des cellules souches neurales (progéniteurs neuronaux) et des neurones immatures dans l'hippocampe.
« Les corrélations statistiques entre les niveaux de certaines bactéries intestinales et les marqueurs cellulaires de la neurogenèse étaient cohérentes, renforçant l'hypothèse selon laquelle le microbiote intestinal agit comme un modulateur de la plasticité cérébrale », explique Trejo.
De plus, les chercheurs ont constaté que cet effet ne se limitait pas au cerveau ; les animaux soumis à un exercice modéré présentaient une meilleure préservation de la barrière hémato-encéphalique (un réseau de vaisseaux sanguins qui protège le cerveau des substances nocives) et de l'épithélium intestinal (cellules qui empêchent le passage des toxines et des agents pathogènes dans l'intestin). En revanche, les modèles animaux soumis à une activité physique plus intense présentaient des altérations des deux barrières biologiques.
Bien que les expériences aient été menées sur des modèles animaux, les résultats ont des implications pour la santé humaine. Selon les auteurs, l'étude soutient l'idée que l'impact de l'exercice sur le cerveau dépend significativement du type, de la durée et de l'intensité de l'exercice, et que personnaliser l'exercice physique en fonction des caractéristiques physiologiques et microbiennes de chaque individu pourrait en maximiser les bénéfices. « Nous devrions reconsidérer l'idée selon laquelle faire plus d'exercice n'est pas toujours bénéfique. Un exercice modéré, régulier et adapté à chaque individu peut être plus efficace pour le corps et le cerveau », déclare le chercheur du CNC-CSIC.
Ces recherches ouvrent également une nouvelle voie pour le développement de futures thérapies basées sur le microbiote. La possibilité d'utiliser le microbiote comme médiateur pour moduler les fonctions cérébrales constitue un domaine prometteur en neurobiologie, avec des applications dans les maladies neurodégénératives et les troubles cognitifs.
