Le sport améliore les connexions neuronales avec les muscles

[Gilles]

Morphological and functional remodelling of the neuromuscular junction by skeletal muscle PGC-1α
Anne-Sophie Arnold et al.
Nature Communications 5, Article number: 3569, Published 01 April 2014

Abstract

The neuromuscular junction (NMJ) exhibits high morphological and functional plasticity. In the mature muscle, the relative levels of physical activity are the major determinants of NMJ function. Classically, motor neuron-mediated activation patterns of skeletal muscle have been thought of as the major drivers of NMJ plasticity and the ensuing fibre-type determination in muscle. Here we use muscle-specific transgenic animals for the peroxisome proliferator-activated receptor γ co-activator 1α (PGC-1α) as a genetic model for trained mice to elucidate the contribution of skeletal muscle to activity-induced adaptation of the NMJ. We find that muscle-specific expression of PGC-1α promotes a remodelling of the NMJ, even in the absence of increased physical activity. Importantly, these plastic changes are not restricted to post-synaptic structures, but extended to modulation of presynaptic cell morphology and function. Therefore, our data indicate that skeletal muscle significantly contributes to the adaptation of the NMJ subsequent to physical activity.


Jonction neuromusculaire : le neurone moteur (rouge) est relié à la plaque synaptique sur la fibre musculaire (en vert).

Source

[Gilles]

Reprise de l'étude :

Le sport améliore la symbiose entre les muscles et les nerfs

Les sports d’endurance améliorent non seulement la condition et la forme physique des muscles, mais ils améliorent aussi simultanément les connections neuronales en direction des fibres musculaires. Ce lien a été découvert par un groupe de recherche du Biozentrum de l’Université de Bâle. Le groupe de chercheurs a aussi été en mesure de provoquer le même effet par l’élévation de la concentration d’une protéine dans les muscles, la PGC1α. Leurs résultats pourraient intéresser les secteurs de la recherche relatifs aux maladies musculaires ou nerveuses.

Le printemps est souvent le signal de la reprise des joggings. On sait que le fait de courir régulièrement dans la forêt améliore la condition physique des muscles. La protéine PGC1α est responsable de cet effet, car elle joue un rôle central dans l’adaptation des muscles à l’entrainement. L’équipe de recherche, dirigée par le Professeur Christoph Handschin, a découvert qu’un tel entrainement d’endurance modifiait non seulement la condition des muscles, mais aussi le flux de connections synaptiques neuronales en amont dépendant des muscles.

Comment les muscles changent pendant un entrainement sportif ou lors d’une maladie musculaire ? Handschin et son équipe cherchent à répondre à cette question depuis plusieurs années. Dans le passé, ils avaient déjà montré que la protéine PGC1α jouait un rôle clé dans l’adaptation des muscles en régulant les gènes qui provoquaient des modifications des muscles pour qu’ils puissent s’adapter à ce qu’on exige d’eux. Quand un muscle est inactif ou malade, seule une faible concentration en PGC1α est présente. Cependant, quand le muscle est mis à forte contribution, les niveaux de PGC1α augmentent. Par une élévation artificielle de la concentration de PGC1α, il est possible de stimuler l’endurance musculaire.

Les scientifiques ont été capables de démontrer que l’augmentation de la concentration en PGC1α dans le muscle améliore aussi les connexions nerveuses synaptiques en amont, comme résultat de ce retour du muscle vers le moteur neuronal : la santé des synapses s’améliore, et son mode d’activation s’adapte pour répondre aux exigences du muscle. Jusqu’à maintenant, l’influence du muscle sur la connexion synaptique était principalement reconnue dans le développement embryonnaire. "Le fait que chez les adultes, où les nerfs et les systèmes musculaires sont pleinement développés, non seulement les muscles changent grâce à une augmentation de la concentration en PGC1α, mais il s’installe aussi une amélioration du contrôle musculaire dans le système nerveux et musculaire tout entier" explique Handschin. "Notre objectif actuel est d’identifier le signal exact qui conduit à une stabilisation des connexions synaptiques, afin de l’appliquer au traitement des maladies musculaires".

L’une des applications thérapeutiques directe issue des résultats de cette recherche pourrait concerner l’atrophie musculaire ou la sclérose latérale amyotrophique. "Chez les patients dont les muscles sont devenus trop faibles pour bouger à cause d’une maladie , une augmentation de la protéine PGC1α pourrait renforcer les muscles et les nerfs jusqu’à ce que les patients puissent suffisamment bouger pour réaliser des mouvements de thérapie physique et améliorer leur mobilité" explique le chercheur. Après une amélioration pharmacologique de la santé des muscles et des nerfs, le patient pourrait continuer tout seul son traitement par la pratique d’un sport d’endurance.

Source

[Nutrimuscle-Conseils]

The neurobiological effects of mind–body exercise: a systematic review and meta-analysis of neuroimaging studies
Yvonne M. Y. Han, Scientific Reports volume 13, Article number: 10948 (2023)

The neurobiological effects of mind–body exercise on brain activation, functional neural connections and structural changes in the brain remain elusive. This systematic review and coordinate-based meta-analysis investigated the changes in resting-state and task-based brain activation, as well as structural brain changes before and after mind–body exercise compared to waitlist or active controls based on published structural or functional magnetic resonance imaging randomized controlled trials or cross-sectional studies. Electronic database search and manual search in relevant publications yielded 34 empirical studies with low-to-moderate risk of bias (assessed by Cochrane risk-of-bias tool for randomized trials or Joanna Briggs Institute’s critical appraisal checklist for analytical cross-sectional studies) that fulfilled the inclusion criteria, with 26 studies included in the narrative synthesis and 8 studies included in the meta-analysis. Coordinate-based meta-analysis showed that, while mind–body exercise enhanced the activation of the left anterior cingulate cortex within the default mode network (DMN), it induced more deactivation in the left supramarginal gyrus within the ventral attention network (uncorrected ps < 0.05).

Meta-regression with duration of mind–body practice as a factor showed that, the activation of right inferior parietal gyrus within the DMN showed a positive association with increasing years of practice (voxel-corrected p < 0.005). Although mind–body exercise is shown to selectively modulate brain functional networks supporting attentional control and self-awareness, the overall certainty of evidence is limited by small number of studies. Further investigations are needed to understand the effects of both short-term and long-term mind–body exercise on structural changes in the brain.

[Nutrimuscle-Diététique]

Traduction de l'étude

Les effets neurobiologiques de l'exercice corps-esprit : une revue systématique et une méta-analyse des études de neuroimagerie
Yvonne M. Y. Han, Rapports scientifiques volume 13, numéro d'article : 10948 (2023)

Les effets neurobiologiques de l'exercice corps-esprit sur l'activation cérébrale, les connexions neuronales fonctionnelles et les changements structurels dans le cerveau restent insaisissables. Cette revue systématique et méta-analyse basée sur les coordonnées a étudié les changements dans l'activation cérébrale à l'état de repos et basée sur les tâches, ainsi que les changements structurels du cerveau avant et après l'exercice corps-esprit par rapport à la liste d'attente ou aux contrôles actifs basés sur le magnétique structurel ou fonctionnel publié. essais contrôlés randomisés d'imagerie par résonance ou études transversales. La recherche dans les bases de données électroniques et la recherche manuelle dans les publications pertinentes ont donné 34 études empiriques présentant un risque de biais faible à modéré (évalué par l'outil de risque de biais Cochrane pour les essais randomisés ou la liste de contrôle d'évaluation critique du Joanna Briggs Institute pour les études analytiques transversales) qui remplissaient les critères d'inclusion, avec 26 études incluses dans la synthèse narrative et 8 études incluses dans la méta-analyse. Une méta-analyse basée sur les coordonnées a montré que, alors que l'exercice corps-esprit améliorait l'activation du cortex cingulaire antérieur gauche dans le réseau du mode par défaut (DMN), il induisait plus de désactivation dans le gyrus supramarginal gauche dans le réseau d'attention ventral (ps < 0,05).

La méta-régression avec la durée de la pratique corps-esprit comme facteur a montré que l'activation du gyrus pariétal inférieur droit dans le DMN montrait une association positive avec l'augmentation des années de pratique (p < 0,005 corrigé par le voxel). Bien qu'il soit démontré que l'exercice corps-esprit module sélectivement les réseaux fonctionnels cérébraux soutenant le contrôle attentionnel et la conscience de soi, la certitude globale des preuves est limitée par un petit nombre d'études. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre les effets des exercices corps-esprit à court et à long terme sur les changements structurels du cerveau.

[Nutrimuscle-Conseils]

Patients with amnestic mild cognitive impairment have higher cerebrovascular impedance than cognitively normal older adults
Jun Sugawara JAP 23 Sep 2024

Brain hypoperfusion is associated with cognitive impairment. Higher cerebrovascular impedance modulus (Z) may contribute to brain hypoperfusion. We tested hypotheses that patients with amnestic mild cognitive impairment (aMCI) (i.e., those who have a high risk of developing Alzheimer’s disease) have higher Z than age-matched cognitively normal individuals, and that high Z is correlated with brain hypoperfusion. Fifty-eight patients with aMCI (67 ± 7 yr) and 25 cognitively normal subjects (CN, 65 ± 6 yr) underwent simultaneous measurements of carotid artery pressure (CAP, via applanation tonometry) and middle cerebral arterial blood velocity (CBV, via transcranial Doppler). Z was quantified using cross-spectral and transfer function analyses between dynamic changes in CBV and CAP. Patients with aMCI exhibited higher Z than NC (1.18 ± 0.34 vs. 1.01 ± 0.35 mmHg/cm/s, P = 0.044) in the frequency range from 0.78 to 4.29 Hz. The averaged Z in the frequency range (0.78–3.13 Hz) of high coherence (>0.9) was inversely correlated with total cerebral blood flow measured with 2-D Doppler ultrasonography normalized by the brain tissue mass (via structural MRI) across both patients with aMCI and NC (r = −0.311, P = 0.007), and in patients with aMCI alone (r = −0.306, P = 0.007). Our findings suggest that patients with aMCI have higher cerebrovascular impedance than cognitively normal older adults and that increased cerebrovascular impedance is associated with brain hypoperfusion.

NEW & NOTEWORTHY This is the first study to compare cerebrovascular impedance between patients with amnestic mild cognitive impairment (aMCI) and age-matched cognitively normal individuals. Patients with aMCI had higher cerebrovascular impedance modulus than age-matched cognitively normal individuals, which was correlated with brain hypoperfusion. These results suggest the presence of cerebrovascular dysfunction in the dynamic regulation of cerebral blood flow in older adults who have high risks of Alzheimer’s disease.

[Nutrimuscle-Diététique]

Traduction de l'étude

Les patients atteints de troubles cognitifs légers amnésiques présentent une impédance cérébrovasculaire plus élevée que les adultes âgés cognitivement normaux
Jun Sugawara JAP 23 Sep 2024

L'hypoperfusion cérébrale est associée à une déficience cognitive. Un module d'impédance cérébrovasculaire (Z) plus élevé peut contribuer à l'hypoperfusion cérébrale. Nous avons testé les hypothèses selon lesquelles les patients atteints de troubles cognitifs légers amnésiques (aMCI) (c'est-à-dire ceux qui présentent un risque élevé de développer la maladie d'Alzheimer) ont un Z plus élevé que les individus cognitivement normaux du même âge, et qu'un Z élevé est corrélé à une hypoperfusion cérébrale. Cinquante-huit patients atteints de aMCI (67 ± 7 ans) et 25 sujets cognitivement normaux (CN, 65 ± 6 ans) ont subi des mesures simultanées de la pression artérielle carotidienne (CAP, par tonométrie par aplanation) et de la vitesse sanguine artérielle cérébrale moyenne (CBV, par Doppler transcrânien). Français Le Z a été quantifié à l'aide d'analyses de fonction de transfert et de spectre croisé entre les changements dynamiques du CBV et du CAP. Les patients atteints d'aMCI présentaient un Z plus élevé que le NC (1,18 ± 0,34 contre 1,01 ± 0,35 mmHg/cm/s, P = 0,044) dans la plage de fréquences de 0,78 à 4,29 Hz. Le Z moyen dans la plage de fréquences (0,78–3,13 Hz) de cohérence élevée (> 0,9) était inversement corrélé au débit sanguin cérébral total mesuré par échographie Doppler 2D normalisée par la masse du tissu cérébral (par IRM structurelle) chez les patients atteints d'aMCI et de NC (r = −0,311, P = 0,007), et chez les patients atteints d'aMCI seul (r = −0,306, P = 0,007). Nos résultats suggèrent que les patients atteints de MCI ont une impédance cérébrovasculaire plus élevée que les adultes âgés cognitivement normaux et qu'une impédance cérébrovasculaire accrue est associée à une hypoperfusion cérébrale.

NOUVEAU ET REMARQUABLE Il s'agit de la première étude à comparer l'impédance cérébrovasculaire entre des patients atteints de troubles cognitifs légers amnésiques (MCI) et des individus cognitivement normaux du même âge. Les patients atteints de MCI présentaient un module d'impédance cérébrovasculaire plus élevé que les individus cognitivement normaux du même âge, ce qui était corrélé à une hypoperfusion cérébrale. Ces résultats suggèrent la présence d'un dysfonctionnement cérébrovasculaire dans la régulation dynamique du flux sanguin cérébral chez les adultes âgés présentant des risques élevés de maladie d'Alzheimer.