L’exercice stimule la santé du cerveau avec des si chimiques

L’activité physique est fréquemment citée comme un moyen d’améliorer la santé physique et mentale. Des chercheurs du Beckman Institute for Advanced Science and Technology ont montré que cela pouvait également améliorer plus directement la santé du cerveau. Ils ont étudié comment les signaux chimiques libérés par l’exercice des muscles favorisent le développement neuronal dans le cerveau.

Leurs travaux paraissent dans la revue Neurosciences.

Lorsque les muscles se contractent pendant l’exercice, comme un biceps travaillant pour soulever un poids lourd, ils libèrent une variété de composés dans la circulation sanguine. Ces composés peuvent se déplacer vers différentes parties du corps, y compris le cerveau. Les chercheurs étaient particulièrement intéressés par la manière dont l’exercice pouvait bénéficier à une partie particulière du cerveau appelée l’hippocampe.

“L’hippocampe est une zone cruciale pour l’apprentissage et la mémoire, et donc pour la santé cognitive”, a déclaré Ki Yun Lee, titulaire d’un doctorat. étudiant en sciences mécaniques et en génie à l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign et auteur principal de l’étude. Comprendre comment l’exercice profite à l’hippocampe pourrait donc conduire à des traitements basés sur l’exercice pour une variété de conditions, y compris la maladie d’Alzheimer.

Pour isoler les produits chimiques libérés par la contraction des muscles et les tester sur les neurones de l’hippocampe, les chercheurs ont collecté de petits échantillons de cellules musculaires de souris et les ont cultivés dans des boîtes de culture cellulaire en laboratoire. Lorsque les cellules musculaires ont mûri, elles ont commencé à se contracter d’elles-mêmes, libérant leurs signaux chimiques dans la culture cellulaire.

L’équipe de recherche a ajouté la culture, qui contenait désormais les signaux chimiques des cellules musculaires matures, à une autre culture contenant des neurones hippocampiques et d’autres cellules de soutien appelées astrocytes. En utilisant plusieurs mesures, y compris l’imagerie immunofluorescente et calcique pour suivre la croissance cellulaire et les réseaux multi-électrodes pour enregistrer l’activité électrique neuronale, ils ont examiné comment l’exposition à ces signaux chimiques affectait les cellules de l’hippocampe.

Les résultats ont été saisissants. L’exposition aux signaux chimiques des cellules musculaires en contraction a amené les neurones de l’hippocampe à générer des signaux électriques plus importants et plus fréquents, signe d’une croissance et d’une santé robustes. En quelques jours, les neurones ont commencé à émettre ces signaux électriques de manière plus synchrone, ce qui suggère que les neurones formaient ensemble un réseau plus mature et imitaient l’organisation des neurones dans le cerveau.

Cependant, les chercheurs avaient encore des questions sur la façon dont ces signaux chimiques conduisaient à la croissance et au développement des neurones de l’hippocampe. Pour découvrir davantage la voie reliant l’exercice à une meilleure santé cérébrale, ils se sont ensuite concentrés sur le rôle des astrocytes dans la médiation de cette relation.

“Les astrocytes sont les premiers intervenants dans le cerveau avant que les composés des muscles n’atteignent les neurones”, a déclaré Lee. Peut-être ont-ils alors joué un rôle en aidant les neurones à répondre à ces signaux.

Les chercheurs ont découvert que l’élimination des astrocytes des cultures cellulaires provoquait l’émission par les neurones d’encore plus de signaux électriques, suggérant que sans les astrocytes, les neurones continuaient à se développer – peut-être à un point où ils pourraient devenir ingérables.

“Les astrocytes jouent un rôle essentiel dans la médiation des effets de l’exercice”, a déclaré Lee. “En régulant l’activité neuronale et en prévenant l’hyperexcitabilité des neurones, les astrocytes contribuent à l’équilibre nécessaire au fonctionnement optimal du cerveau.”

Comprendre la voie chimique entre la contraction musculaire et la croissance et la régulation des neurones de l’hippocampe n’est que la première étape pour comprendre comment l’exercice contribue à améliorer la santé du cerveau.

“En fin de compte, notre recherche peut contribuer au développement de régimes d’exercices plus efficaces pour les troubles cognitifs tels que la maladie d’Alzheimer”, a déclaré Lee.

En plus de Lee, l’équipe comprenait également des membres du corps professoral de Beckman Justin Rhodes, professeur de psychologie; et Taher Saïfprofesseur de sciences mécaniques et d’ingénierie.

Notes de l’éditeur

L’article intitulé “La transduction médiée par les astrocytes des contractions des fibres musculaires synchronise le développement du réseau neuronal de l’hippocampe” peut être consulté à : https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2023.01.028

Tous les auteurs ne déclarent aucun conflit d’intérêts dans ce travail.

La recherche rapportée dans ce communiqué de presse a été soutenue en partie par les National Institutes of Health sous le numéro R21 NS 109894. Le contenu relève de la seule responsabilité des auteurs et ne représente pas nécessairement les opinions officielles des National Institutes of Health.

Contact média : Jenna Kurtzweil, kurtzwe2@illinois.edu

Clause de non-responsabilité: AAAS et EurekAlert ! ne sont pas responsables de l’exactitude des communiqués de presse publiés sur EurekAlert! par les institutions contributrices ou pour l’utilisation de toute information via le système EurekAlert.