Depuis plus d’une décennie, les neuroscientifiques tentent de comprendre comment la neurogenèse (la naissance de nouveaux neurones) et la neuroplasticité (la malléabilité des circuits neuronaux) fonctionnent ensemble pour remodeler la façon dont nous pensons, nous nous souvenons et nous comportons.

Cette semaine, une nouvelle étude révélatrice, « Adult-Born Neurons Modify Excitatory Synaptic Transmission to Existing Neurons » a rapporté comment les neurones nouveau-nés (créés via la neurogenèse) se tissent eux-mêmes dans une tapisserie neuronale « nouvelle et améliorée ». Les résultats de janvier 2017 ont été publiés dans la revue eLife.

Durant cette étude de pointe sur des souris, les neuroscientifiques de l’Université d’Alabama à Birmingham (UAB) ont constaté que la combinaison de la neurogenèse et de la neuroplasticité faisait que les neurones plus anciens moins adaptés tombaient dans l’oubli et mouraient alors que les jeunes neurones nouveau-nés et pleins d’entrain prenaient en charge les circuits neuronaux existants en établissant des connexions synaptiques plus robustes.

Pour leur dernière étude à l’UAB, Linda Overstreet-Wadiche et Jacques Wadiche – qui sont tous deux professeurs associés au département de neurobiologie de l’Université d’Alabama à Birmingham – se sont concentrés sur la neurogenèse dans la région du gyrus denté de l’hippocampe.

Le gyrus denté est un épicentre de la neurogenèse responsable de la formation de nouveaux souvenirs épisodiques et de l’exploration spontanée de nouveaux environnements, entre autres fonctions.

Plus spécifiquement, les chercheurs se sont concentrés sur les neurones à cellules granule nouvellement nés dans le gyrus denté qui doivent se connecter à un réseau neuronal en formant des synapses via la neuroplasticité afin de rester en vie et de participer à la fonction continue du circuit neuronal.

Il n’y a que deux régions cérébrales majeures dont on pense actuellement qu’elles ont la capacité de donner continuellement naissance à de nouveaux neurones via la neurogenèse chez l’adulte ; la première est l’hippocampe (hub de la mémoire à long terme et spatiale) la seconde est le cervelet (hub de la coordination et de la mémoire musculaire). Les cellules granuleuses présentent notamment le taux de neurogenèse le plus élevé. L’hippocampe et le cervelet sont tous deux remplis, gorgés de cellules de granule.

Il est intéressant de noter que l’activité physique modérée à vigoureuse (MVPA) est l’un des moyens les plus efficaces pour stimuler la neurogenèse et la naissance de nouvelles cellules de granule dans l’hippocampe et le cervelet. (En tant que pierre angulaire de la plateforme The Athlete’s Way, j’écris sur le lien entre MVPA et neurogenèse depuis plus de dix ans. Pour lire un large éventail d’articles de Psychology Today sur le sujet, cliquez sur ce lien.)

Les cellules granuleuses ont été identifiées pour la première fois par Santiago Ramón y Cajal, qui a réalisé de magnifiques croquis en 1899 illustrant comment les cellules granuleuses créent des connexions synaptiques avec les cellules de Purkinje dans le cervelet. Ses illustrations à couper le souffle et récompensées par le prix Nobel font actuellement l’objet d’une tournée des musées à travers les États-Unis (en prêt de l’Instituto Santiago Ramón y Cajal de Madrid, en Espagne) dans le cadre de l’exposition d’art itinérante « The Beautiful Brain ».

(En passant, le bulbe olfactif est la seule autre zone cérébrale sous-corticale connue pour avoir des taux élevés de neurogenèse. De manière spéculative, cela pourrait être l’une des raisons pour lesquelles l’odeur joue un rôle si indélébile et en constante évolution dans la formation de notre mémoire et le  » souvenir des choses passées « .

La neurogenèse et la neuroplasticité travaillent ensemble pour recâbler les circuits neuronaux

L’un des aspects clés de la plasticité neuronale est appelé darwinisme neuronal, ou « élagage neuronal », ce qui signifie que tout neurone qui n’est pas « tiré et câblé » ensemble dans un réseau est susceptible d’être éteint. Les dernières recherches de l’UAB suggèrent que les neurones nouveau-nés jouent un rôle dans l’accélération de ce processus en  » gagnant  » dans une bataille neuronale de type survie du plus apte contre leurs homologues plus âgés ou usés.

Bien avant qu’il y ait des études neuroscientifiques sur la neuroplasticité et la neurogenèse, Henry David Thoreau a involontairement décrit le processus de la façon dont les chemins que l’esprit emprunte peuvent devenir câblés (lorsque vous êtes coincé dans une ornière) en décrivant un chemin bien usé à travers les bois. Dans Walden, Thoreau écrit,

« La surface de la terre est douce et impressionnable par les pieds des hommes ; et il en est ainsi des chemins que l’esprit parcourt. Combien usées et poussiéreuses doivent donc être les autoroutes du monde, combien profondes sont les ornières de la tradition et de la conformité ! »

D’un point de vue psychologique, la dernière découverte de l’UAB présente la possibilité excitante que lorsque les neurones nés à l’âge adulte se tissent dans les réseaux neuronaux existants, de nouveaux souvenirs sont créés et les anciens souvenirs peuvent être modifiés.

Par le biais de la neurogenèse et de la neuroplasticité, il pourrait être possible de tailler un chemin frais et non usé sur lequel vos pensées pourraient voyager. On pourrait spéculer que ce processus ouvre la possibilité de se réinventer et de s’éloigner du statu quo ou de surmonter des événements traumatiques passés qui évoquent l’anxiété et le stress. Les souvenirs hérités basés sur la peur conduisent souvent à des comportements d’évitement qui peuvent vous empêcher de vivre pleinement votre vie.

Les recherches futures sur la neurogenèse pourraient conduire à de nouveaux traitements du SSPT

Les cellules granuleuses du gyrus denté font partie d’un circuit neuronal qui traite les entrées sensorielles et spatiales provenant d’autres zones du cerveau. En intégrant les informations sensorielles et spatiales, le gyrus denté a la capacité de générer des souvenirs uniques et détaillés d’une expérience.

Avant cette étude, Overstreet-Wadiche et ses collègues de l’UAB avaient quelques questions de base sur le fonctionnement des cellules granuleuses nouvellement nées dans le gyrus denté. Ils se sont posés deux questions spécifiques :

1. Puisque le nombre de neurones du gyrus denté augmente par neurogenèse alors que le nombre de neurones du cortex reste le même, le cerveau crée-t-il des synapses supplémentaires des neurones corticaux vers les nouvelles cellules granuleuses ?
2. Ou certains neurones corticaux transfèrent-ils leurs connexions des cellules granuleuses matures aux nouvelles cellules granuleuses ?

A travers une série d’expériences complexes sur des souris, Overstreet-Wadiche et al. ont découvert que certains neurones corticaux du cortex cérébral transféraient toutes leurs anciennes connexions avec des cellules granuleuses plus anciennes (qui pouvaient être usées ou dépassées) vers les cellules granuleuses fraîchement nées qui étaient prêtes à partir.

Cette découverte révolutionnaire ouvre la porte à l’examen de la façon dont la redistribution des synapses entre les anciens et les nouveaux neurones aide le gyrus denté à rester à jour en formant de nouvelles connexions.

L’une des questions clés que les chercheurs veulent approfondir au cours des prochaines expériences est la suivante : « Comment cette redistribution est-elle liée aux effets bénéfiques de l’exercice, qui est un moyen naturel d’augmenter la neurogenèse ? »

À l’avenir, il est possible que la recherche de pointe sur la neurogenèse et la neuroplasticité puisse conduire à des traitements neurobiologiques finement ajustés pour des maladies telles que le trouble de stress post-traumatique (TSPT) et la démence. Dans une déclaration à l’UAB, Overstreet-Wadiche a déclaré,

« Au cours des 10 dernières années, des preuves ont été apportées en faveur d’une redistribution des synapses entre les anciens et les nouveaux neurones, peut-être par un processus de compétition que les nouvelles cellules ont tendance à « gagner ». Nos résultats sont importants car ils démontrent directement que, pour que les nouvelles cellules gagnent des connexions, les anciennes cellules en perdent.

Donc, le processus de neurogenèse adulte n’ajoute pas seulement de nouvelles cellules au réseau, il favorise la plasticité du réseau existant. Il sera intéressant d’explorer comment la plasticité induite par la neurogenèse contribue à la fonction de cette région du cerveau.

La neurogenèse est généralement associée à une meilleure acquisition de nouvelles informations, mais certaines études ont également suggéré que la neurogenèse favorise « l’oubli » des souvenirs existants. »

L’exercice aérobie est le moyen le plus efficace de stimuler la neurogenèse et de créer des neurones nés à l’âge adulte

Pendant les 10 dernières années, les conseils applicables que j’ai donnés dans The Athlete’s Way ont été ancrés dans la conviction que, par le processus quotidien de l’exercice physique, n’importe qui peut stimuler la neurogenèse et optimiser son état d’esprit et sa vision de la vie via la neuroplasticité.

Le programme est conçu pour remodeler les réseaux neuronaux et optimiser votre état d’esprit. Depuis le début, ce programme est basé sur la découverte que l’activité aérobie produit du facteur neurotrophique dérivé du cerveau (BDNF) et stimule la naissance de nouveaux neurones par la neurogenèse. Je décris ma philosophie dans l’introduction de The Athlete’s Way,

« Passer de cuisses plus fines à des esprits plus forts rend ce livre d’exercices unique. The Athlete’s Way ne se concentre pas seulement sur la sculpture d’abdos de six packs ou le moulage de chignons d’acier. Nous nous intéressons davantage au renforcement de vos neurones et au remodelage de vos synapses pour créer un état d’esprit optimiste, résilient et déterminé. L’objectif est la transformation de l’intérieur vers l’extérieur.

Ma mission est de vous transmettre ce message afin que vous puissiez utiliser la neurobiologie et les modèles comportementaux pour améliorer votre vie grâce à l’exercice. Je suis un zélateur du pouvoir de la sueur pour transformer la vie des gens en transformant leur esprit. Ma conviction est forte et authentique parce que je l’ai vécue. »

J’ai créé The Athlete’s Way avec l’aide indispensable de mon défunt père, Richard Bergland, qui était un neuroscientifique visionnaire, un neurochirurgien et l’auteur de The Fabric of Mind (Viking).

Il y a dix ans, lorsque j’ai publié The Athlete’s Way : Sweat and the Biology of Bliss (St. Martin’s Press), j’ai mis la neurogenèse et la neuroplasticité sous les projecteurs. À l’époque, la découverte de la neurogenèse était toute nouvelle et constituait encore une notion radicale dans le courant dominant des neurosciences.

Au début du XXIe siècle, la plupart des experts croyaient encore que les êtres humains naissaient avec tous les neurones qu’ils auraient pendant toute leur vie. Au contraire, on croyait que les gens ne pouvaient que perdre des neurones ou « tuer des cellules cérébrales » en vieillissant.

C’est pourquoi, lorsque j’ai publié The Athlete’s Way en 2007, il y avait beaucoup de sceptiques et de réfractaires qui pensaient que mes idées sur le remodelage de l’état d’esprit en utilisant une combinaison de neurogenèse et de neuroplasticité par le biais d’une activité physique modérée à vigoureuse étaient ridicules.

Pendant les 10 dernières années, j’ai gardé mes antennes levées et mon doigt sur le pouls de toutes les dernières recherches sur la neurogenèse et la neuroplasticité en espérant trouver des preuves empiriques supplémentaires qui donnent plus de crédibilité scientifique à mon système de croyance et de méthodologie.

Il va sans dire que j’étais aux anges et extatique ce matin lorsque j’ai lu la nouvelle recherche de Linda Overstreet-Wadiche et Jacques Wadiche qui met le doigt sur les spécificités de la façon dont les neurones nés à l’âge adulte modifient les circuits neuronaux existants. C’est fascinant !

Les neurosciences vivent une époque passionnante. Les techniques neuroscientifiques modernes sont prêtes à résoudre de nombreuses autres énigmes concernant le mécanisme complexe par lequel la neurogenèse et la neuroplasticité fonctionnent ensemble comme un duo dynamique pour remodeler nos réseaux neuronaux et la connectivité fonctionnelle entre les régions du cerveau. Restez à l’écoute des futures preuves empiriques et recherches scientifiques sur la neurogenèse et la neuroplasticité dans les mois et années à venir.

En attendant, si vous souhaitez lire un extrait gratuit de The Athlete’s Way qui fournit quelques conseils simples et pratiques pour vous permettre de stimuler la neurogenèse et de recâbler votre cerveau via la neuroplasticité et l’activité physique modérée à vigoureuse, consultez ces pages tirées d’une section de mon livre intitulée :  » Neuroplasticité et neurogenèse : Combiner les neurosciences et le sport ».