Une étude menée par des scientifiques de l'Université Rutgers au Nouveau-Brunswick a montré que des cellules spécialisées impliquées dans la façon dont le corps réagit à l'insuline sont activées dans le cerveau après l'exercice, ce qui suggère que l'activité physique peut améliorer directement la fonction cérébrale.
Une étude, publiée dans Cellule vieillissanteune revue axée sur la biologie du vieillissement, indique que des thérapies ciblant cette action de l'insuline pourraient être développées pour compenser, voire prévenir la progression de la démence.
« Nous pensons que ces travaux sont importants car ils suggèrent que l'exercice pourrait améliorer la cognition et la mémoire en améliorant la capacité de l'insuline à agir sur le cerveau », a déclaré Steven Malin, professeur agrégé au département de kinésiologie et de santé de la Rutgers School of Science. Arts et Sciences et auteur principal de l’étude.
Menés en collaboration avec l'Institut national sur le vieillissement des National Institutes of Health, les chercheurs se sont concentrés sur le rôle des vésicules extracellulaires neuronales, des cellules spécialisées libérées par le cerveau.
Les vésicules extracellulaires, autrefois considérées par les chercheurs comme de la « poussière cellulaire », ont connu une croissance exponentielle au cours des 15 dernières années et sont devenues des acteurs importants du monde microscopique du corps humain, facilitant le transport de molécules clés telles que les protéines entre les cellules. Pour cette étude, les scientifiques ont ciblé les vésicules produites dans le cerveau qui transportent plusieurs protéines impliquées dans la sensibilité à l’insuline, dont l’une s’appelle Akt.
La sensibilité à l'insuline est une mesure de la façon dont le corps réagit à l'insuline, une hormone qui contrôle la glycémie. Les personnes présentant une sensibilité élevée à l’insuline peuvent utiliser la glycémie plus efficacement dans le corps, par exemple dans les muscles, ce qui réduit la glycémie. Les personnes atteintes de diabète, dont le principal symptôme est une faible sensibilité à l’insuline ou une résistance à l’insuline, ont des cellules cérébrales moins sensibles à l’insuline. Cela peut avoir des impacts négatifs sur la cognition.
Les chercheurs ont pu étudier les vésicules en les isolant dans le sang des participants à une étude expérimentale. L'essai, mené sur deux semaines, comprenait un groupe de 21 volontaires âgés en moyenne de 60 ans et atteints de prédiabète. Au cours de l’étude, ils ont participé à 12 séances d’exercices individuelles supervisées de 60 minutes d’intensité modérée à élevée. Les participants ont ingéré une boisson au glucose avant et après l'entraînement. Les chercheurs ont ensuite collecté des échantillons de sang avant et pendant la boisson auprès des participants au début et à la fin de l’entraînement physique.
Les échantillons de sang ont montré que le nombre de vésicules neuronales transportant des protéines impliquées dans la sensibilité à l'insuline augmentait après chaque entraînement, Akt étant le plus remarquable.
« Nous avons montré pour la première fois que l'exercice avait un impact sur la signalisation de l'insuline provenant des vésicules extracellulaires neuronales en relation avec les améliorations cliniques de la glycémie », a déclaré Malin. « Et nous utilisons ces vésicules extracellulaires neuronales comme indicateur de la sensibilité cérébrale à l'insuline. »
L'exercice est donc potentiellement capable d'améliorer la capacité du cerveau à répondre à l'insuline pour la fonction neuronale, a-t-il déclaré.
L'insuline est une hormone de plus en plus reconnue pour réguler la cognition, le processus mental d'acquisition de connaissances par la pensée, l'expérience et les sens. Le prédiabète est un problème de santé grave qui survient lorsque la glycémie est supérieure à la normale, mais pas suffisamment pour être diagnostiquée comme un diabète de type 2. Les personnes atteintes de prédiabète courent le risque d'avoir des niveaux d'insuline insuffisants dans leur corps, en particulier dans le cerveau, ce qui augmente les risques de développer des maladies de démence telles que la maladie d'Alzheimer, a déclaré Malin.
L'insuline joue également un rôle crucial dans la formation de la mémoire, le rappel, la vitesse de traitement et le fonctionnement des synapses, structures qui permettent aux cellules cérébrales de communiquer entre elles.
« Si l'insuline est insuffisante dans le cerveau, cela signifie non seulement que les cellules cérébrales deviendront potentiellement dysfonctionnelles, mais qu'elles risqueront également de ne pas interagir correctement entre elles », a déclaré Malin. « C'est comme jouer au téléphone avec un ami. À un moment donné, le message se perd lorsque le cerveau devient résistant à l'insuline. »
On pense depuis longtemps que l’exercice améliore la cognition, mais les mécanismes impliqués restent flous. Des études antérieures ont mis en évidence qu'une glycémie élevée contribue à une diminution de la capacité du cerveau à mémoriser des informations et à en apprendre de nouvelles.
Malin a déclaré que l'insuline, qui est produite par le pancréas et se déplace vers le cerveau pour remplir ses fonctions, joue un rôle central dans la promotion du flux sanguin cérébral et du fonctionnement neuronal pour la cognition.
« Nos travaux suggèrent que les thérapies ciblant l'action de l'insuline dans le cerveau pourraient prévenir la démence », a déclaré Malin.
Dans une nouvelle étude, Malin et ses collègues examinent si une seule séance d’exercice peut améliorer la capacité de l’insuline intranasale à soutenir la santé cognitive des adultes vieillissants obèses en mesurant le flux sanguin cérébral et les vésicules extracellulaires neuronales. Leurs projets futurs sont de mener une étude d’entraînement physique à long terme qui évalue les améliorations de la sensibilité cérébrale à l’insuline par rapport à la cognition chez les personnes âgées.
Parmi les autres scientifiques de Rutgers participant à l'étude figuraient Michal Beeri, directeur du centre de recherche Herbert et Jacqueline Krieger Klein sur la maladie d'Alzheimer à la faculté de médecine Rutgers Robert Wood Johnson ; et Daniel Battillo, doctorant au programme d'études supérieures en kinésiologie et physiologie appliquée. Parmi les scientifiques de l'Institut national sur le vieillissement de l'Institut national de la santé impliqués dans l'étude figuraient Dimitrios Kapogiannis, Maja Mustapic et Francheska Delgado-Peraza.
