Selon une étude menée sur des souris par des chercheurs de la Perelman School of Medicine de l’Université de Pennsylvanie, certaines espèces de bactéries intestinales activent les nerfs de l’intestin pour favoriser l’envie de faire de l’exercice. L’étude, publiée aujourd’hui dans la revue Nature, révèle la voie qui relie l’intestin au cerveau et qui explique pourquoi certaines bactéries stimulent les performances sportives.
Dans cette étude, les chercheurs ont constaté que les différences de performances de course au sein d’un grand groupe de souris de laboratoire étaient largement attribuables à la présence de certaines espèces de bactéries intestinales chez les animaux les plus performants. Les chercheurs ont attribué cet effet à de petites molécules appelées métabolites produites par les bactéries – des métabolites qui stimulent les nerfs sensoriels dans l’intestin pour accroître l’activité d’une région du cerveau contrôlant la motivation pendant l’exercice.
« Si nous pouvons confirmer la présence d’une voie similaire chez l’homme, cela pourrait constituer un moyen efficace d’augmenter le niveau d’exercice physique des gens afin d’améliorer la santé publique en général », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Christoph Thaiss, PhD, professeur adjoint de microbiologie à Penn Medicine.
Thaiss et ses collègues ont mis en place l’étude pour rechercher de manière générale les facteurs qui déterminent les performances en matière d’exercice physique. Ils ont enregistré les séquences du génome, les espèces bactériennes intestinales, les métabolites sanguins et d’autres données pour des souris génétiquement diverses. Ils ont ensuite mesuré la quantité de course volontaire quotidienne sur roue que les animaux effectuaient, ainsi que leur endurance.
Les chercheurs ont analysé ces données à l’aide de l’apprentissage automatique, en recherchant les attributs des souris qui pourraient le mieux expliquer les différences interindividuelles considérables dans les performances de course. Ils ont été surpris de constater que la génétique ne semblait expliquer qu’une petite partie de ces différences de performance, alors que les différences dans les populations de bactéries intestinales semblaient être beaucoup plus importantes. En fait, ils ont observé que le fait de donner à des souris des antibiotiques à large spectre pour se débarrasser de leurs bactéries intestinales réduisait de moitié environ leurs performances de course.
En fin de compte, au terme d’un travail de détective scientifique qui a duré des années et qui a mobilisé plus d’une douzaine de laboratoires distincts à Penn et ailleurs, les chercheurs ont découvert que deux espèces bactériennes étroitement liées à de meilleures performances, Eubacterium rectale et Coprococcus eutactus, produisent des métabolites appelés amides d’acides gras (FAA). Ces derniers stimulent des récepteurs appelés récepteurs endocannabinoïdes CB1 sur les nerfs sensoriels situés dans l’intestin, qui sont reliés au cerveau par la colonne vertébrale. La stimulation de ces nerfs pourvus de récepteurs CB1 entraîne une augmentation des niveaux de dopamine, un neurotransmetteur, pendant l’exercice, dans une région du cerveau appelée le striatum ventral.
Le striatum est un nœud essentiel du réseau de récompense et de motivation du cerveau. Les chercheurs ont conclu que la dopamine supplémentaire dans cette région pendant l’exercice améliore les performances en renforçant le désir de faire de l’exercice.
« Cette voie de motivation entre l’intestin et le cerveau pourrait avoir évolué pour relier la disponibilité des nutriments et l’état de la population bactérienne intestinale à la volonté de s’engager dans une activité physique prolongée », a déclaré le co-auteur de l’étude, J. Nicholas Betley, PhD, professeur associé de biologie à la School of Arts and Sciences de l’Université de Pennsylvanie. « Cette ligne de recherche pourrait se développer en une toute nouvelle branche de la physiologie de l’exercice ».
Les résultats ouvrent de nombreuses nouvelles voies d’investigation scientifique. Par exemple, les expériences ont montré que les souris les plus performantes ont connu un « état d’euphorie du coureur » plus intense – mesuré dans ce cas par une réduction de la sensibilité à la douleur – ce qui laisse penser que ce phénomène bien connu est également contrôlé, au moins en partie, par les bactéries intestinales. L’équipe prévoit maintenant d’autres études pour confirmer l’existence de cette voie de l’intestin au cerveau chez l’homme.
Outre le fait qu’elle pourrait offrir des moyens peu coûteux, sûrs et basés sur l’alimentation pour faire courir les gens ordinaires et optimiser les performances des athlètes d’élite, l’exploration de cette voie pourrait également déboucher sur des méthodes plus faciles pour modifier la motivation et l’humeur dans des situations telles que la dépendance et la dépression.