Comprendre le système nerveux central et l'entrainement.

Le cerveau est l’organe le plus complexe du corps. Une partie de cette complexité vient de son architecture et de sa fonction uniques, et une autre partie résulte du réseau d’interactions complexes et bidirectionnelles qui se produisent en permanence entre le cerveau, le corps et le monde extérieur.

Bien qu’il soit solidement enfermé dans la protection du crâne, le cerveau est activement impliqué dans tout ce que le corps vit et dans tout ce que le corps fait, grâce à l’immense réseau de nerfs qui le relie à chaque partie de l’organisme. Ce réseau est divisé en système nerveux central (SNC), qui comprend le cerveau lui-même et la moelle épinière,[2] et en système nerveux périphérique, qui regroupe tout le reste des structures assurant la transmission nerveuse.

Le cerveau influence la manière dont nous pensons, ressentons et bougeons, et la moelle épinière constitue la principale voie de communication par laquelle des milliards de cellules appelées neurones transmettent des messages du cerveau vers le corps, via une interaction complexe de signaux chimiques et électriques.[3] Les signaux chimiques proviennent des neurotransmetteurs, et les signaux électriques résultent d’impulsions qui apparaissent lorsque des particules chargées s’accumulent[4] dans certaines régions du cerveau impliquées dans le contrôle exécutif et la prise de décision.

Même si cette description est une simplification extrême, elle reste impressionnante. Elle donne une idée de la complexité en jeu : un changement apparemment mineur, par exemple dans l’environnement ou dans notre état interne (disons une indigestion), peut déclencher une cascade d’événements qui finit par influencer tout ce que nous faisons et la manière dont nous nous sentons.

Il est logique de penser que si nous comprenons mieux le fonctionnement de notre système nerveux central (SNC), nous serons mieux placés pour l’influencer à notre avantage. Parce que nous sommes un organisme vivant, nous sommes considérés comme un système ouvert, en changement constant. Notre corps et notre cerveau s’adaptent en permanence à l’environnement afin de maintenir un état stable et durable. C’est ce qu’on appelle l’homéostasie.[5]

Plus il nous est facile de maintenir cet état stable, plus nous disposons de ressources à consacrer à des fonctions comme la prise de décision, la réparation cellulaire et la construction de nouvelles cellules — tout ce qui influence notre bonheur et notre santé. L’un des moyens les plus simples d’intervenir dans cette complexité et de la « diriger » à notre avantage, c’est l’activité physique et l’exercice.

Dans les six sections suivantes, nous verrons précisément comment l’exercice intervient dans le fonctionnement du système nerveux central (SNC) et comment, en retour, le SNC influence notre capacité à nous entraîner — et détermine souvent le type d’activité physique que nous pratiquons.

Le système nerveux central et la génétique

La nature n’est jamais « juste », du moins pas de la manière dont on l’imagine, et ce cas n’échappe pas à la règle. De la même façon qu’il existe des personnes naturellement plus fortes ou plus rapides en raison de leur constitution, il existe aussi des personnes naturellement plus fortes, plus agiles et mieux coordonnées parce que leur système nerveux central est câblé différemment.[6]

La majorité des recherches a été menée sur des rongeurs. Il est toutefois raisonnable de supposer (cela reste une hypothèse à ce stade) qu’au plus haut niveau de performance sportive, un certain pourcentage d’athlètes possède des traits génétiques qui permettent à leur système nerveux central de traiter la douleur différemment, et de mieux réguler les émotions et la thermogenèse (le processus métabolique par lequel le corps brûle des calories pour produire de la chaleur).

Comme pour des avantages physiques visibles (taille, poids, allonge), une prédisposition n’est pas une victoire automatique. Notre compréhension actuelle des interactions entre le corps et l’environnement suggère que l’activité physique déclenche des modifications épigénétiques qui activent ou désactivent certains gènes et contribuent à révéler des capacités latentes (des prédispositions) ou à en développer de nouvelles.

Autrement dit : au niveau élite, les prédispositions donnent un avantage compétitif ; mais à tous les niveaux en dessous du sommet absolu, tout le monde a, globalement, une chance similaire à condition de travailler et d’avoir la concentration nécessaire.

L’exercice et la « soupe » du cerveau

Dès que nous commençons une activité physique, nous modifions l’état interne du corps. L’adénosine triphosphate (ATP) est utilisée dans les muscles et, selon la durée et l’intensité de l’effort, le corps enchaîne plusieurs étapes : utilisation du sucre sanguin (glucose), dégradation du glycogène stocké dans les muscles via un processus appelé glycolyse, puis mobilisation des réserves de graisse à travers un processus appelé lipolyse. La lipolyse s’inscrit aussi dans le cycle de Krebs, au cours duquel l’organisme utilise l’oxygène lors de la respiration aérobie et produit de l’eau et du dioxyde de carbone, entre autres sous-produits.

En parallèle, la température des muscles augmente et le corps déclenche les mécanismes de refroidissement. La transpiration fait partie de l’arsenal de thermorégulation que nous utilisons pour maintenir l’homéostasie lors d’un exercice intense.

Pendant que tout cela se produit, une série de changements biochimiques parallèles et successifs impliquant plus de 9 000 molécules[7] se déroule également au niveau cellulaire dans tout le corps et dans le sang. Ces changements influencent ensuite l’activation ou la désactivation de certains gènes, atténuant par exemple certaines prédispositions (comme l’hypertension et les maladies cardiovasculaires) et renforçant des attributs plus favorables, comme une fréquence cardiaque de repos plus basse et une meilleure résistance à l’inflammation.

Ce qui est remarquable, c’est que le corps connaît ces changements même après une seule minute d’exercice. Malgré cette durée très courte, les modifications internes sont suffisantes pour réduire le risque de mortalité toutes causes confondues et même diminuer l’incidence de certains cancers.[8]

De plus, les substances libérées dans le sang lors de l’activité physique s’accompagnent de libérations de neurochimiques dans le cerveau[9] qui influencent l’humeur, protègent les capacités cognitives[10] et soutiennent la santé mentale.

Enfin, les preuves scientifiques s’accumulent montrant que l’activité physique « débloque » des voies neuronales qui influencent tout, de la réponse immunitaire à la prise de décision,[11] en passant par la résolution de problèmes et la planification. Autrement dit, l’exercice nous rend plus performants dans notre fonctionnement global et plus efficaces sur le plan énergétique.

L’exercice et les fonctions du système nerveux central

Le cerveau est un organe. Comme tous les organes du corps, il est constitué de tissus, a besoin de cellules en bonne santé et d’un bon apport sanguin riche en oxygène pour fonctionner. Contrairement aux autres organes, le cerveau ne possède pas de récepteurs de la douleur.[12] Cela, combiné au fait que son activité n’est pas « visible » (comme la digestion ou les battements du cœur), le rend souvent négligé lorsqu’il s’agit de pathologies.

Comme tout organe, le cerveau souffre aussi de troubles liés à de mauvais choix de mode de vie. « Neuroinflammation, dysfonctionnement de la barrière hémato-encéphalique (BHE), lésions/mort des neurones et des cellules gliales, et dommages à la myéline »[13] figurent parmi les plus fréquents, et l’exercice peut contribuer à les atténuer.[14]

L’exercice aide à protéger la santé cérébrale en maintenant un environnement interne stable et durable (c’est-à-dire un état physiologique favorable) dans lequel le cerveau peut fonctionner.[15] En conséquence, l’activité physique améliore des attributs cognitifs tels que la résilience,[16] la gestion du stress,[17] la régulation émotionnelle,[18] les fonctions exécutives et l’attention.[19]

Ce sont des éléments essentiels pour vivre longtemps, de manière productive, en bonne santé et avec un bon niveau de bien-être dans le monde moderne.

Cognition sociale et exercice

La cognition sociale regroupe des capacités complexes et adaptatives qui guident le traitement de l’information, les choix, la prise de décision et les comportements dans un cadre social. D’un point de vue évolutif, elle a été déterminante pour la survie : elle nous permet d’identifier des menaces, de repérer des opportunités et d’optimiser nos actions grâce à la coopération. Autrement dit, nous avons besoin de cognition sociale pour travailler, vivre en société et fonctionner au sein d’une communauté. Le cerveau y consacre donc une part importante de ses ressources.

Dès que nous faisons une activité physique, le corps envoie un signal au cerveau : il doit allouer davantage d’énergie et de ressources pour soutenir l’adaptation à l’effort (force, vitesse, agilité, endurance). Le cerveau, à son tour, maintient un dialogue constant et complexe avec le corps via le système nerveux central et le microbiome.

C’est notamment par l’impact de l’exercice sur les voies neuronales et neurochimiques[20] qu’il devient un outil permettant d’intervenir dans ce dialogue entre le microbiote intestinal et le cerveau, et d’utiliser cette intervention pour améliorer la santé mentale.[21]

Neurogenèse et « recâblage » du cerveau par l’exercice

On sait depuis un certain temps que des mouvements complexes — comme les entraînements basés sur des sports de combat — augmentent le QI tout en améliorant la condition physique. Des preuves scientifiques supplémentaires montrent désormais que les entraînements inspirés des arts martiaux contribuent à une meilleure attention,[22] un meilleur contrôle émotionnel et une prise de décision plus efficace.

De plus, des données indiquent que l’exercice — en particulier celui qui implique des mouvements complexes dans l’espace en trois dimensions — a des bénéfices neuroprotecteurs, améliore la mémoire et l’apprentissage, et favorise la production de nouveaux neurones via un processus activé par l’exercice appelé neurogenèse.[23]

La musculation, l’entraînement aérobie et les mouvements complexes jouent un rôle clé dans le ralentissement du vieillissement cérébral et la régénération de certaines structures.[24] Cela signifie que l’exercice physique est central pour ralentir le vieillissement, à l’intérieur comme à l’extérieur des organes, et augmenter la durée de vie en bonne santé ainsi que le bien-être général.

La fatigue du SNC pendant l’exercice

Nous avons vu différentes façons dont le système nerveux central (SNC) contribue à la forme et à la santé — et comment il est lui-même influencé par l’état du corps. Ce qui est moins évident, bien que crucial, c’est la manière dont le SNC est affecté par l’exercice, peut ressentir de la fatigue, et modifie la performance du corps en conséquence.

Le rôle du cerveau est de se protéger et de protéger le corps. L’une des façons d’y parvenir est de définir des paramètres qui limitent les capacités physiques afin d’éviter que le corps dépasse ses limites et ne se blesse durablement. Si, par exemple, nous courions à pleine puissance en continu, ou si nous sautions, frappions et bougions sans contrôle, nous finirions rapidement par hyper-étendre nos articulations, user le cartilage, déchirer des muscles et rompre des tendons — nous rendant physiquement incapables.

L’envers de cette protection, c’est l’apparition de la fatigue du SNC. La fatigue du SNC, ou fatigue centrale, se définit comme un échec de la tâche dû à un affaiblissement ou une interruption des signaux envoyés par le SNC vers les muscles. À l’inverse, la fatigue périphérique est un échec de la tâche lorsque les muscles eux-mêmes ne parviennent plus à répondre correctement, malgré les signaux émis par le cerveau via le SNC.

Quand la tâche exige de soulever lourd, courir vite, courir longtemps, ou tenir un match où la concentration doit rester élevée sur la durée, on comprend à quel point il est important d’éviter la fatigue centrale pour maintenir des performances optimales.

C’est un domaine de recherche difficile à explorer de manière éthique (on ne peut pas mettre des sujets dans des conditions où ils risqueraient d’être blessés), donc une partie reste encore théorique. La théorie actuelle, connue sous le nom de théorie du « gouverneur central » (Central Governor Theory) ou modèle intégratif (Integrative Governor Theory),[25] propose que le cerveau, dans son effort de protection, impose une limite en partie arbitraire à ce que le corps peut faire.

Il existe en effet des anecdotes où des personnes apparemment ordinaires manifestent des capacités physiques extraordinaires dans des conditions extrêmes. L’idée est que lorsque nos émotions, notre attention, nos pensées et nos actions s’alignent, nous pouvons dépasser une partie — ou la totalité — de ces limites auto-imposées et, dans notre cas, nous entraîner plus longtemps, augmenter l’intensité, et progresser plus facilement.

En raison des difficultés expérimentales, cette théorie est aussi contestée.[26] Globalement, elle conserve néanmoins beaucoup d’intérêt. Elle est renforcée par des études qui établissent un lien entre l’effort perçu pendant l’exercice (une mesure subjective) et la fatigue musculaire objective (mesurée par l’échec de la tâche).[27] D’autres travaux[28] sur la fatigue mentale et l’effort anticipé (composantes mentales) et leur influence sur les seuils d’effort perçu (composante physiologique) semblent également soutenir le modèle intégratif.

D’un point de vue pratique, il semble donc que le système nerveux central puisse ressentir de la fatigue pendant l’exercice, ce qui affecte la transmission des signaux et entraîne l’échec musculaire. Il a aussi besoin d’une période de récupération entre deux séances, raison pour laquelle les entraînements intenses consécutifs ne sont généralement pas recommandés.

Résumé

Même si ce texte est dense, nous n’avons fait qu’effleurer le sujet des effets du SNC sur le corps — et de la manière dont le corps influence le SNC et le cerveau. Un fait établi, c’est que le cerveau vit dans le corps et qu’il est affecté par le vieillissement et par une mauvaise santé systémique comme n’importe quel autre organe, si nous ne mangeons pas correctement, si nous ne nous entraînons pas suffisamment, et si nous ne dormons pas assez pour récupérer. Contrairement à tout autre organe, le cerveau intervient dans tout ce que nous faisons, pensons et imaginons, et il a la capacité de libérer notre potentiel physique et d’améliorer notre contrôle émotionnel en mobilisant le pouvoir de l’imagination.

En vieillissant, c’est un régime d’exercice durable, pratiqué tout au long de la vie, qui aide notre cerveau à rester jeune, vif et en bonne santé.