Combien de sport faut-il faire pour booster ses neurones ?

Après une bonne course, qui n’a pas soudain eu l’impression d’avoir l’esprit nettement plus clair et de faire fonctionner son cerveau à 100% ?  Eh bien, ce n’est pas qu’une impression. On sait aujourd’hui, preuves scientifiques à l'appui, qu’immédiatement après de courtes séances d'exercice modéré, nos performances dans les tâches cognitives sont améliorées. Nous ne le ressentons pas forcément tous, ni avec la même intensité, mais la bonne nouvelle, c’est qu’on peut reproduire ce phénomène extrêmement satisfaisant. Reste à savoir jusqu’où aller pour obtenir l’effet maximal, se sont interrogés des chercheurs australiens, à l'origine d'une étude qui vient de paraître.

Beaucoup de questions restent en suspens sur l’impact de la pratique sportive sur l’activité cérébrale, comme le montre clairement une étude publiée récemment dans le très sérieux « Journal of Sports Sciences ». Quelle serait la dose de sport à pratiquer pour déclencher ce merveilleux effet ? En faire trop serait-il contreproductif ? Est-ce vrai pour tous les sportifs, en petite ou grande forme ? L’impact est-il notable quelle que soit la tâche cognitive à accomplir (perception, concentration, acquisition de connaissances, raisonnement etc ?). C’est précisément sur ces points qu’une équipe de chercheurs de l'Université de Sydney et de l'Université Griffith en Australie, dirigée par Danielle McCartney, a planché afin de combler ces lacunes.

Leur étude a porté sur 21 cyclistes et triathlètes entraînés (11 hommes, 10 femmes), qui pendant deux jours ont suivi le protocole de tests suivant : 15 minutes de cyclisme modéré ; une série de deux tests cognitifs d'une durée d'environ quatre minutes ; 30 minutes supplémentaires de cyclisme modéré ; répétition des mêmes tests cognitifs ; un parcours progressif jusqu'à épuisement d'une durée moyenne de 11 à 12 minutes ; et enfin une dernière série de tests cognitifs. Le cyclisme modéré a été effectué à 50-55% de la puissance maximale d'un test conduit auparavant, ce qui a permis aux participants d'atteindre une moyenne d'environ 75% de la fréquence cardiaque maximale après 15 minutes et 80% après 45 minutes.

Deux jours de tests intensifs

Le premier test cognitif évaluait le temps de réaction : quatre cases noires apparaissaient sur un écran, et chaque fois que l'une d'entre elles passait au rouge, le sujet devait appuyer le plus rapidement possible sur un bouton correspondant à cette case. Le deuxième test cognitif, connu sous le nom de « test de Stroop », évaluait des éléments plus complexes de la fonction exécutive, comme la capacité à passer outre sa réponse instinctive. Il consistait en une série de quatre mots ("rouge", "vert", "bleu", "noir") apparaissant dans des couleurs aléatoires (rouge, vert, bleu, noir). Les sujets devaient appuyer sur un bouton correspondant à la couleur des lettres, et non à la signification du mot. Parfois la couleur correspondait au mot, parfois non. Un test qui est nettement plus difficile qu’il n’y parait.  

Sur le même sujet, en 2015, des chercheurs taïwanais ont mis en évidence que 20 minutes d'exercice modéré suffisaient pour obtenir l'amélioration cognitive maximale. Mais que, contre toute attente, pousser l’expérience à 45 minutes n’était pas aussi efficace ! Leur étude était très différente de l’australienne, notamment sur la composition du panel. Les Taïwanais ont étudié le cas d'étudiants universitaires en bonne santé, certes, mais non sportifs. Or, pour cette population, pratiquer 45 minutes d'exercice n'est pas forcément évident et certains en sont sortis épuisés, ce qui, au final, a pu nuire à leurs performances cognitives. La nouvelle étude à laquelle nous nous intéressons s’est focalisée, elle, sur des athlètes d'endurance entraînés qui pouvaient peut-être tirer un meilleur profit d'une séance longue.

Temps idéal : 45 minutes

Et en effet, les chercheurs australiens ont constaté que 45 minutes d'exercice permettaient d'obtenir de meilleures performances cognitives que 15 minutes. Comme on peut le visualiser dans le graphique ci-dessous. Chaque barre indique la "taille de l'effet", c'est-à-dire les résultats des sujets aux tests cognitifs par rapport à leurs valeurs de base avant l'exercice (dans tous les cas, les valeurs les plus élevées sont les meilleures) :

Trois valeurs de temps sont indiquées (« après 15 minutes », « 45 minutes » et « seuil d’épuisement). Pour chaque valeur temporelle, trois barres représentent trois résultats cognitifs différents. En gris clair, le temps de réaction simple. En gris moyen, les réponses au « test de Stroop »( lorsque la couleur et le mot correspondent) ; et en gris foncé, les réponses au dernier test, lorsque la couleur et le mot ne correspondent pas.

Qu’observe-t-on ? Le premier point à noter est que, dans pratiquement tous les cas, une séance de 45 minutes est plus efficace qu'une de 15 minutes (la différence pour les barres gris foncé n'est pas statistiquement significative). Pour la plupart d'entre nous, il y a sans doute un moment où, si l'on fait de l'exercice pendant assez longtemps, nos performances cognitives commencent à baisser. Mais pour ces athlètes d'endurance très entraînés, cela ne s'est pas produit après 45 minutes, même pour les tests les plus complexes. Et contrairement à ce que les chercheurs supposaient, cela ne s'est pas produit non plus au stade d’épuisement complet. C’est intéressant, car des études antérieures laissaient entendre que pousser un entrainement jusqu’à l’épuisement nuisait aux performances cognitives. En cause, peut-être, les hormones du stress. Mais il convient de noter que dans le cadre de l’étude australienne, les chercheurs ont pris le soin de laisser un délai d'environ deux minutes entre le seuil d'épuisement et le début des tests cognitifs. Cela a peut-être suffit pour faire chuter le stress et permettre aux cobayes de sortir du mode "combat ou fuite" généré par l’effort physique. Leur cerveau a donc pu prendre le relais pour s’atteler à d’autres priorités, en l’occurrence, les tâches cognitives qui se présentaient.

Autre point important, les cobayes n’étaient pas autorisés à absorber de liquides pendant la durée du test. Les participants masculins ont donc perdu en moyenne 2,3 % de leur poids initial contre 1,7% pour les participantes féminines, soit bien plus que le seuil qui, selon certaines hypothèses, peut entraîner des troubles cognitifs. Pas de quoi s’en inquiéter toutefois, sachant que dans tous les cas leurs performances cognitives se sont améliorées après toutes les étapes du protocole.

Pas d'effet placébo, mais un vrai effet physiologique

Notons également que les sujets ont tous répété deux fois l'ensemble du protocole. Au cours de l'un des tests, après 15 minutes, on leur a donné deux comprimés en leur disant qu'ils étaient "conçus pour améliorer la fonction cognitive (mentale)" pendant l'exercice. En fait, il ne s'agissait que de placebos, mais les chercheurs voulaient vérifier si l'amélioration ou la détérioration des performances lors des tests était influencée par le fait que les sujets croyaient que l'exercice physique allait affecter ou soutenir leur activité cérébrale. Or les placebos n'ont eu aucun effet significatif, ce qui confirme qu'il s'agit bien d'un effet physiologique, résultant par exemple d'une augmentation du flux sanguin vers le cerveau.

Au final, personne ne se plaindra de jouir d’une brève stimulation des fonctions cérébrales à l’issue d’un bon 10K, reste qu’il n’est pas toujours possible de chausser ses baskets ou d’enfourcher son vélo avant de prendre une décision ou d'assister à réunion importante. Les résultats qui nous intéressent plus encore portent donc sur l'amélioration à long terme des facultés cognitives que l'on pourrait tirer du sport. Or sur ce point, c’est une autre étude, publiée en 2015 par des chercheurs de l'Université du Kansas, qui est la plus éclairante. D’après ces scientifiques, le meilleur prédicteur des gains cognitifs sur une longue période serait l’amélioration de la VO2 max (soit la quantité maximale d’oxygène que l’organisme peut utiliser par unité de temps, ou autrement dit, la quantité d’oxygène que les poumons sont capables d’inspirer, transmettre dans le sang et que les muscles vont devoir capter). Aussi, que vous soyez un nouvel adepte du sport ou déjà un athlète aguerri, faites en sorte d’être au mieux de votre forme physique … le cerveau suivra !