Faire de l’exercice ou grignoter ? Comment notre cerveau décide

Dois-je faire du sport ou plutôt aller au café et déguster un délicieux milkshake à la fraise ? Jusqu’à présent, la science ne savait pas exactement ce qui se passe dans notre cerveau lorsque nous prenons cette décision. Mais des chercheurs de l’ETH Zurich ont trouvé la solution. Ils ont déchiffré quelle substance chimique cérébrale et quelles cellules nerveuses interviennent dans cette décision : l’orexine, substance messagère, et les neurones qui la produisent.

Ces principes neuroscientifiques sont d’une grande actualité car beaucoup de gens ne font pas assez d’exercice. La plupart d’entre nous ont probablement déjà décidé une ou même plusieurs fois de renoncer à faire du sport au profit d’une des nombreuses tentations alternatives de la vie quotidienne. Selon l’Organisation mondiale de la santé, 80 % des adolescents et 27 % des adultes ne font pas assez d’exercice. Et l’obésité augmente à un rythme alarmant non seulement chez les adultes, mais aussi chez les enfants et les adolescents.

Focus sur l’orexine

« Malgré ces statistiques, de nombreuses personnes parviennent à résister aux tentations constantes et à faire suffisamment d’exercice », explique Denis Burdakov, professeur de neurosciences à l’ETH Zurich. « Nous avons voulu savoir ce qui, dans notre cerveau, nous aide à prendre ces décisions. »

Lors de leurs expériences sur des souris, les chercheurs ont pu montrer que l’orexine joue un rôle clé dans ce processus. Elle fait partie de la centaine 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 leur rôle est largement décrypté. La situation est différente pour l’orexine : les chercheurs l’ont découverte relativement tard, il y a environ 25 ans, et ils en élucident maintenant les fonctions étape par étape. Burdakov fait partie des scientifiques qui se sont consacrés à l’étude de l’orexine.

Les connaissances existantes ne peuvent pas expliquer le choix

« En neurosciences, la dopamine est une explication courante pour expliquer pourquoi nous choisissons de faire certaines choses et d’en éviter d’autres », explique 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 », poursuit 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 comprendre ce phénomène, les chercheurs ont mis au point une expérience comportementale sophistiquée sur des souris, qui pouvaient choisir librement entre huit options différentes au cours d’essais de dix minutes. Parmi celles-ci figuraient une roue sur laquelle elles pouvaient courir et un « bar à milkshakes » où elles pouvaient déguster un milkshake classique au goût de fraise.

« Les souris aiment le milkshake pour la même raison que les humains : il contient beaucoup de sucre et de graisse et a bon goût », explique Burdakov.

Moins de temps au bar à milkshakes

Dans leur expérience, les scientifiques ont comparé différents groupes de souris : un groupe composé de souris normales et un autre dont les systèmes d’orexine des souris ont été bloqués, soit par un médicament, soit par une modification génétique de leurs cellules.

Les souris dont le système d’orexine était intact passaient deux fois plus de temps sur la roue et deux fois moins de temps au bar à milkshakes que les souris dont le système d’orexine était bloqué. Il est toutefois intéressant de noter que le comportement des deux groupes ne différait pas dans les expériences au cours desquelles les scientifiques ne proposaient 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 de prendre la décision entre l’une ou l’autre option, lorsque les deux sont disponibles. » Sans orexine, la décision a été fortement en faveur du milkshake, et les souris ont abandonné l’exercice pour se nourrir.

Aider les personnes qui font peu d’exercice

Les chercheurs de l’ETH Zurich supposent que l’orexine pourrait également être responsable de cette décision chez l’homme ; on sait que les fonctions cérébrales impliquées ici sont pratiquement les mêmes chez les deux espèces.

« Il s’agit maintenant de vérifier nos résultats sur des êtres humains », explique Daria Peleg-Raibstein, responsable du groupe à l’ETH Zurich. Elle a mené l’étude avec Denis Burdakov. Il pourrait s’agir d’examiner des patients dont le système orexine est restreint pour des raisons génétiques – c’est le cas d’environ une personne sur deux mille. Ces personnes souffrent de narcolepsie (un trouble du sommeil). Une autre possibilité serait d’observer des personnes qui reçoivent un médicament qui bloque l’orexine. De tels médicaments sont autorisés pour les patients souffrant d’insomnie.

« Si nous comprenons comment le cerveau arbitre entre la consommation alimentaire et l’activité physique, nous pouvons développer des stratégies plus efficaces pour lutter contre l’épidémie mondiale d’obésité et les troubles métaboliques qui y sont associés », explique Peleg-Raibstein.

En particulier, des interventions pourraient être mises au point pour aider à surmonter les obstacles à l’exercice chez les personnes en bonne santé et celles dont l’activité physique est limitée. Cependant, Burdakov souligne que ces questions seraient importantes pour les scientifiques impliqués dans la recherche clinique sur les humains. Lui et son groupe se consacrent à la recherche neuroscientifique fondamentale. Il souhaite maintenant 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.