Que se passe-t-il dans notre cerveau lorsque nous faisons de l'exercice ?

Pourquoi le sport améliore-t-il notre humeur, notre mémoire et nous aide même à récupérer de lésions cérébrales ? Nous vous expliquons ici ce qui se produit dans notre cerveau lorsque nous augmentons son oxygénation à travers l'exercice.

Rédigé et vérifié par le psychologue María Vélez.

Dernière mise à jour : 04 janvier, 2023

L’exercice apporte de nombreux bénéfices sur le plan psychologique, physique et social. En plus d’améliorer le système immunitaire et de prévenir certaines maladies, il améliore l’humeur, l’estime de soi et l’aspect physique.

D’un point de vue physiologique, il est bénéfique pour la santé cardiovasculaire et respiratoire. Cependant, lorsque nous faisons de l’exercice de façon considérable, le cerveau est aussi avantagé.

Le sport intervient en modulant la sécrétion de neurotransmetteurs, des cellules chimiques qui se chargent de la communication entre les neurones. Et, de l’autre côté, la neurogenèse se met en place.

Il s’agit d’un processus à travers lequel des neurones se régénèrent ou se créent, en favorisant une bonne santé cérébrale et un bon fonctionnement cognitif. Nous allons maintenant détailler ces processus.

L’exercice et la neurogenèse

On a longtemps pensé que le vieillissement et certaines habitudes menaient à la mort neuronale. Cependant, depuis quelques années, la science a démontré que ce n’était pas le cas. On a pu observer que les neurones pouvaient se réparer, chercher des mécanismes compensatoires et augmenter l’efficacité des réseaux qu’ils forment.

Cette capacité porte le nom de plasticité cérébrale : elle est fondamentale pour le développement, l’apprentissage et la récupération de certaines lésions.

Au sein de cette plasticité cérébrale, dans le contexte du changement du cerveau lorsque nous faisons de l’exercice, l’un des principaux mécanismes est la neurogenèse. La création de nouveaux neurones n’est pas un processus qui se déroule dans toutes les aires du cerveau. Ce phénomène a lieu dans l’hippocampe, le bulbe olfactif et la zone sous-ventriculaire du ventricule latéral. 

Au cours de cette dernière décennie, les chercheurs ont cherché à déterminer les facteurs qui encourageaient la neurogenèse et ceux qui l’empêchaient. Ils ont fini par voir qu’elle était favorisée par un environnement enrichissant et l’exercice physique.

Comment cela se passe-t-il ?

La façon dont l’exercice physique influe sur la neurogenèse n’est pas du tout claire. Cependant, de nombreuses preuves indiquent que les niveaux de BDNF et de VEGF augmentent après l’exercice.

Le BDNF, ou facteur neurotrophique issu du cerveau, et le VEGF, facteur de croissance de l’endothélium vasculaire, sont des sortes de protéines qui favorisent respectivement la survie des neurones et la formation de vaisseaux sanguins.

• BDNF

Le BDNF augmente de 2 à 3 fois dans notre cerveau lorsque nous faisons de l’exercice physique. Ses niveaux se rétablissent environ une heure plus tard. L’augmentation de cette protéine est liée à une augmentation de 2% annuel du volume de l’hippocampe, qui décroit de 1-2% en raison de l’âge.

Pour résumer, l’exercice physique augmente l’expression du récepteur NMDA dans les neurones de l’hippocampe. L’activation de ces récepteurs augmente les niveaux de calcium dans la synapse, ce qui active des voies qui finissent par réguler l’expression des protéines BDNF.

Le BDNF active alors à son tour un autre récepteur (TrkB) qui est très présent dans les cellules souches de l’hippocampe, favorisant ainsi la création de nouveaux neurones.

• VEGF

Même si le mécanisme qui lie le VEGF à la neurogenèse n’est pas très clair, ce dernier a été relié à la neurogenèse de façon directe, en générant un changement dans les cellules souches neurales, et de façon indirecte, en augmentant le nombre et le périmètre des vaisseaux sanguins.

L’augmentation du nombre des vaisseaux sanguins et l’élargissement de leur périmètre favorisent une meilleure circulation, ce qui conduit à une meilleure santé cellulaire.

Ainsi, dans le contexte du changement du cerveau lorsque nous faisons de l’exercice, on a pu voir que le VEGF provoque l’augmentation des cellules souches et réduit la mort cellulaire, en modulant l’expression de macrophages (cellules du système immunitaire qui éliminent des substances étrangères).

Les neurotransmetteurs et l’exercice physique

D’un autre côté, l’exercice physique provoque une augmentation de plusieurs neurotransmetteurs. Nous assistons par exemple à la multiplication des catécholamines. Les catécholamines sont des neuro-hormones qui préparent le corps à répondre à des situations de stress, à une menace ou à une activité physique.

Au sein de ce groupe, nous retrouvons la noradrénaline, la dopamine et l’adrénaline. L’augmentation de ces substances et de l’endorphine, lorsque nous faisons de l’exercice physique, nous fait nous sentir plus actifs. Notre bien-être augmente alors.

Une diminution du cortisol a aussi lieu, ce qui fait baisser le stress et l’effet nocif qu’a cette hormone sur les neurones.

Apprentissage et fonctionnement cognitif

Le processus de neurogenèse décrit antérieurement et, en général, de neuroprotection, a principalement lieu dans l’hippocampe. Cette région du cerveau est spécialisée dans l’apprentissage spatial et la consolidation de la mémoire à court et long terme.

Ainsi, dans le contexte du changement du cerveau lorsque nous faisons de l’exercice, on a pu observer dans de nombreuses études que l’exercice physique réalisé de façon régulière améliorait l’apprentissage et la mémoire.

Il semblerait également que cet effet, dû à l’amélioration de l’humeur et à la réduction du stress, touche d’autres habiletés cognitives, comme la rapidité de traitement, la prise de décisions et l’attention sélective. Ceci, en définitive, relie l’exercice physique à une amélioration du rendement cognitif en général.