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Comment le cerveau contrôle notre fatigue musculaire

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Tous les sportifs le savent : la performance passe par un bon mental et un dépassement de soi. La physiologie a déjà révélé le rôle du cerveau, qui freine l'activité physique quand l'effort devient trop intense. Des chercheurs suisses viennent de découvrir la région cérébrale qui réalise ce contrôle : c'est le cortex insulaire.

Les scientifiques ont compris le rôle clé de l'insula dans la fatigue musculaire grâce à ce dispositif. © Université de Zurich

Dès lors que l'organisme doit effectuer un mouvement, le cerveau envoie un message nerveux aux muscles concernés pour qu'ils se contractent ou se relâchent. En contrepartie, le muscle informe l'encéphale de son état de forme. De fait, lorsque le muscle ne peut plus suivre le rythme imposé, le cerveau lui donne l'ordre de s'arrêter. Apparaît alors l'épuisement, qui conduit l'organisme à réduire ses efforts. Si le concept était connu, personne n'avait réussi à comprendre quelle région cérébrale prenait la décision de stopper les machines.

Désormais, le mystère est levé. Kai Lutz et des chercheurs de l'université de Zurich ont révélé leur découverte dans les pages de la revue European Journal of Neuroscience. Une recherche qui s'est effectuée en trois temps.

Ils ont tout d'abord demandé à des volontaires courageux de faire des flexions des cuisses, jusqu'à épuisement. En étudiant en parallèle les influx nerveux émanant des muscles en direction du cerveau, ils ont identifié que les efforts trop intenses conduisaient à l'inhibition du cortex moteur primaire, la région de l'encéphale qui contrôle les mouvements volontaires. En anesthésiant temporairement la moelle épinière avec une drogue, c'est-à-dire en empêchant l'information musculaire de remonter jusqu'au cerveau, l'inhibition s'est révélée beaucoup moins forte, soulignant l'importance du message afférent.

L’insula, la clef de voûte

Jusque-là, rien de bien surprenant. Dans une deuxième phase, les chercheurs ont observé les clichés obtenus à partir d'IRM fonctionnelle pour repérer quelles zones s'activaient de plus en plus intensément à mesure que la fatigue augmentait. Deux régions sont sorties du lot : le thalamus et le cortex insulaire, également appelé insula. La précision s'est donc nettement affinée.

Le cortex insulaire, ici au milieu de la coupe, est impliqué dans de nombreuses fonctions, notamment l'aptitude à la dépendance ou à la conscience. © Henry Gray, Gray's Anatomy DP

La réponse se trouve dans le troisième et dernier épisode. Forts de leurs résultats précédents, les chercheurs ont placé des volontaires sur un vélo stationnaire et les ont bardés de capteurs pour étudier les relations entre le cortex moteur primaire et les deux régions qu'ils suspectent. L'analyse des données montre que la communication entre l'insula et les zones motrices s'intensifie au fur et à mesure que la fatigue progresse. C'est donc le cortex insulaire qui prend la décision de stopper le mouvement.

Le lien entre insula et fatigue musculaire étant démontré, Kai Lutz espère désormais « développer des stratégies pour optimiser la performance musculaire, mais aussi enquêter sur les maladies qui induisent une réduction des aptitudes physiques ». Une découverte prometteuse en physiologie du sport qui entrouvre la voie vers de nouvelles approches thérapeutiques et pratiques. Ainsi, les coachs sportifs ne demanderont peut-être plus à leurs athlètes de muscler leur jeu, mais de développer leur insula...

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