2024-08-06 22:27:35
Jusqu’à présent, la science ne savait pas exactement ce qui se passe dans notre cerveau lorsque nous décidons de faire de l’exercice ou de grignoter quelque chose de particulièrement tentant. Des études menées sur des souris par des chercheurs de l’ETH Zurich indiquent désormais que l’orexine, une substance chimique du cerveau, et les neurones qui la produisent, pourraient jouer un rôle dans cette décision. L’équipe a mis au point une tâche qui leur a permis d’étudier comment les souris alternent librement entre la course à pied et d’autres activités volontaires, comme le choix d’un délicieux milk-shake à la fraise au lieu de faire de l’exercice. Ils ont découvert que les animaux dont le système d’orexine était bloqué pharmacologiquement ou génétiquement opteraient plus fréquemment pour le milk-shake proposé et moins pour l’exercice volontaire.
Ces principes fondamentaux des neurosciences sont pertinents car de nombreuses personnes ne font pas assez d’exercice. Et même si des recherches supplémentaires seront nécessaires pour appliquer leurs études précliniques aux humains, les chercheurs s’attendent à ce que l’orexine soit également responsable de prises de décision similaires chez les humains – les fonctions cérébrales impliquées étant pratiquement les mêmes chez les deux groupes.
Peleg-Raibstein, en collaboration avec le codirecteur de recherche Denis Burdakov, professeur de neurosciences à l’ETH Zurich, et ses collègues, ont présenté leurs conclusions dans Neurosciences de la nature. Leur article est intitulé «Les neurones à orexine favorisent l’exercice volontaire résistant à la tentation.”
La plupart d’entre nous ont probablement déjà décidé une fois ou même plusieurs fois de renoncer à faire de l’exercice au profit d’une des nombreuses tentations alternatives de la vie quotidienne. Selon les statistiques de l’Organisation mondiale de la santé relevées par les auteurs, 80 % des adolescents et 27 % des adultes ne font pas assez d’exercice. L’obésité augmente à un rythme alarmant non seulement chez les adultes, mais aussi chez les enfants et les adolescents. « Alors que certaines personnes choisissent de faire de l’exercice plutôt que de participer à d’autres activités sociales et récréatives, de nombreuses personnes ne font pas assez d’exercice et mangent trop d’aliments très appétissants (HPF) qui sont largement disponibles dans de nombreuses sociétés », a déclaré l’équipe. « C’est considéré comme un problème de santé mondial. »
Mais comme l’a ajouté Burdakov, « malgré ces statistiques, de nombreuses personnes parviennent à résister aux tentations constantes et à faire suffisamment d’exercice. Nous avons voulu savoir ce qui se passe dans notre cerveau et qui nous aide à prendre ces décisions ».
Les études classiques et plus récentes suggèrent que la région de l’hypothalamus latéral du cerveau est importante pour la motivation à bouger, ont noté les auteurs. Pourtant, « … on ne sait pas si les neurones hypothalamiques latéraux régulent l’attirance et l’engagement dans l’exercice volontaire, et si cela dépend de la disponibilité d’activités alternatives », ont-ils souligné. On pense que les neurones hypothalamiques latéraux à hypocrétine/orexine (HON) régulent à la fois la consommation alimentaire et l’équilibre énergétique sur des échelles de temps chroniques, ont-ils poursuivi. Ces HON produisent et libèrent les neurotransmetteurs peptidiques orexines/hypocrétines. « Cependant, le rôle aigu des HON dans l’alimentation n’est pas clair, et on ne sait pas s’ils sont impliqués dans l’arbitrage rapide entre HPF et exercice lorsque plusieurs choix sont disponibles. »
L’orexine est l’une des centaines de substances messagères actives dans le cerveau. D’autres messagers chimiques, comme la sérotonine et la dopamine, ont été découverts il y a longtemps et leurs rôles sont largement décryptés. La situation est différente pour l’orexine : les chercheurs l’ont découverte relativement tard, il y a environ 25 ans, et ils clarifient maintenant ses fonctions étape par étape. Burdakov est l’un des scientifiques qui ont consacré leurs efforts à l’étude de l’orexine.
« En neurosciences, la dopamine est une explication courante pour expliquer pourquoi nous choisissons de faire certaines choses et d’en éviter d’autres », a déclaré Burdakov. Ce messager cérébral est essentiel à notre motivation générale. « Cependant, nos connaissances actuelles sur la dopamine ne permettent pas d’expliquer facilement pourquoi nous décidons de faire de l’exercice au lieu de manger », a poursuivi le scientifique. « Notre cerveau libère de la dopamine à la fois lorsque nous mangeons et lorsque nous faisons de l’exercice, ce qui n’explique pas pourquoi nous choisissons l’une plutôt que l’autre. »
Pour découvrir ce que cela signifie, les chercheurs ont mis au point une expérience comportementale sophistiquée sur des souris, qui pouvaient choisir librement parmi huit options différentes au cours d’essais de dix minutes. Parmi ces expériences figuraient une roue sur laquelle elles pouvaient courir et un « bar à milkshakes » où les animaux pouvaient déguster un milkshake classique au goût de fraise, un aliment très appétissant. « Les souris aiment le milkshake pour la même raison que les humains : il contient beaucoup de sucre et de gras et a bon goût », a déclaré Burdakov. La course sur roue volontaire est également « … un modèle bien établi d’exercice volontaire bénéfique pour la santé humaine », a ajouté l’équipe. Les séances étaient courtes pour capturer le processus de prise de décision initial des animaux.
Les scientifiques ont comparé les activités entre différents groupes de souris : l’un composé de souris normales et l’autre dans lequel le système d’orexine de l’animal a été bloqué, soit en utilisant un médicament appelé almorexant (ALMO) qui bloque les récepteurs d’orexine, soit par modification génétique de leurs cellules.
Ils ont constaté que les souris dont le système d’orexine était intact passaient deux fois plus de temps sur la roue et la moitié moins de temps au bar à milkshakes que les souris dont le système d’orexine avait été bloqué. Il est intéressant de noter que les comportements des deux groupes ne différaient pas dans les expériences au cours desquelles les scientifiques n’offraient aux souris que la roue ou le milkshake.
« Cela signifie que le rôle principal du système d’orexine n’est pas de contrôler la quantité de mouvement ou de nourriture des souris », explique Burdakov. « Il semble plutôt essentiel pour prendre la décision entre l’une et l’autre, lorsque les deux options sont disponibles. » Sans orexine, la décision était fortement en faveur du milkshake, et les souris ont abandonné l’exercice au profit de la nourriture. Ces résultats indiquent que les HON et la signalisation des récepteurs d’orexine sont nécessaires à « l’exercice volontaire résistant à la tentation » (TRVE), ont noté les scientifiques. « Nous avons identifié l’activité endogène de HON comme un régulateur du processus qui maintient l’exercice en présence d’une alternative HPF », ont-ils déclaré. « Dans notre paradigme de labyrinthe, qui examinait la prise de décision aiguë dans un scénario à choix multiples, l’effet de la perturbation pharmacologique ou optogénétique de l’activité de HON sur l’exercice ou la consommation de HPF était plus important lorsque les deux options étaient disponibles que lorsqu’une seule de ces options était disponible. »
Les chercheurs de l’ETH Zurich estiment que leurs résultats obtenus sur les souris pourraient également être utiles à l’homme, mais ils reconnaissent que des études plus approfondies seront nécessaires. « Étant donné que les HON sont présents chez l’homme, il est tentant de supposer que nos résultats pourraient être utiles à l’homme, même si des tests directs à ce sujet restent à réaliser », soulignent-ils.
En particulier, des interventions pourraient être développées pour aider à surmonter les obstacles à l’exercice chez les personnes en bonne santé et celles dont l’activité physique est limitée. « … une meilleure compréhension des choix adaptatifs et inadaptés liés à l’exercice pourrait éclairer les décisions individuelles ayant un impact sur la santé humaine mondiale, comme l’obésité induite par l’alimentation ou le manque d’exercice, ou l’exercice pendant l’anorexie », ont suggéré les auteurs.
Burdakov et son équipe se concentrent eux-mêmes sur la recherche neuroscientifique fondamentale. « Nos résultats décrivent une méthode et un point d’entrée génétiquement défini pour une étude plus approfondie des fondements biologiques de l’exercice volontaire dans un environnement à multiples alternatives », ont noté les scientifiques. Ensuite, il souhaite découvrir comment les neurones à orexine interagissent avec le reste du cerveau lors de la prise de décisions comme celle entre faire de l’exercice et grignoter.
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