ARTICLE N° 56 Par Luc Ruidant

L’effet bénéfique d’une activité sportive régulière sur notre santé ne fait plus de doute depuis longtemps. Désormais, s’accumulent aussi les preuves d’un lien direct entre l’exercice physique et la dynamique cérébrale. De récentes études montrent que le sport joue un rôle non négligeable dans le développement du cerveau et que les sportifs de haut niveau possèdent des capacités cognitives particulières, expliquant leur rendement de calibre supérieur. Pareils travaux infirment les préjugés antisport et confirment que le corps sain et l’esprit sain sont les deux faces d’une même médaille somatopsychique.

Pendant longtemps, la croyance populaire a véhiculé l’idée que des gros muscles étaient forcément contrebalancés par un petit cerveau. D’où des expressions comme « tout dans les jambes, rien dans la tête », « les grands sportifs n’ont pas de cervelle », « ce n’est pas une lumière » et autres amabilités du genre. Pourquoi cette mauvaise image du sportif ? La cause est probablement culturelle, dans une société qui prône la supériorité du travail intellectuel sur toutes les autres formes de réalisation de soi.

Le cerveau aux commandes

De plus en plus contredit par la science, le cliché « sportif = idiot » entre aussi en collusion frontale avec le célèbre adage de Juvénal, au début du IIe siècle de notre ère : « Mens sana in corpore sano » (un esprit sain dans un corps sain).
Le satiriste romain pensait, à juste titre d’ailleurs, que pour conserver un équilibre, il fallait que l’être humain exerce à la fois des activités physiques et intellectuelles. Et pourtant, il était loin de se douter à quel point la pratique sportive pouvait être profitable pour le cerveau comme l’attestent les multiples recherches menées ces dernières années sur ce sujet.
En réalité, tout effort physique commence et finit au cerveau, précisément au niveau du système nerveux central qui réceptionne, traite, intègre, et émet les influx nerveux. Il n’y a pas dans le corps une fibre musculaire qui ne se contracte afin de participer à une performance physique sans qu’un signal ne soit à l’origine donné par le système nerveux central.

Synapses et ondes bêta

Parmi les bénéfices inventoriés, on a découvert que le sport produisait un état euphorique dans notre cerveau. On sait désormais que cette sensation de bien-être est due à la libération d’endorphines dans le système nerveux central. Des endorphines dont le rôle euphorisant permet en outre de résoudre des situations délicates ou encore d’éloigner la dépression.
On prête aussi à l’exercice physique la faculté non seulement de conserver en bonne santé les neurones déjà existants mais également d’en créer de nouveaux dans certaines parties du cerveau, entre autres dans l’hippocampe, et de favoriser les connexions nerveuses, autrement dit d’augmenter le potentiel synaptique. Or, dans le cerveau, ce n’est pas le nombre total de cellules qui importe le plus mais leurs interactions. Ces interactions élargissent notamment le champ des solutions lorsqu’on est confronté à un problème.
On a également remarqué que l’activité sportive augmentait l’intensité des ondes bêta qui sont produites dans le cortex et qui apparaissent en période d’activité intense, de concentration, ou d’anxiété. Cela signifie qu’après un effort physique maximal le cerveau est plus alerte et plus actif.

Autres bénéfices intellectuels

De nombreuses études ont par ailleurs permis d’établir avec certitude un lien entre l’activité physique et le développement cérébral d’un individu. Chez un enfant, des exercices sportifs réguliers stimulent et accélèrent la maturation de ses cellules nerveuses, favorisant ainsi son éveil intellectuel, sa vitesse d’apprentissage et l’éclosion de ses capacités cognitives, mesurées notamment par ses résultats scolaires, mais aussi non cognitives, déterminées par son état émotionnel ou sa sociabilité. De même chez un adolescent.
Chez la personne âgée, plutôt que d’une amélioration, c’est d’un maintien de la fonction cognitive dont il convient de parler. Les aînés qui pratiquent le plus d’activités physiques sont statistiquement davantage épargnés par le vieillissement du cerveau, la démence et certaines maladies neurodégénératives telles que l’Alzheimer.
Parmi les vertus intellectuelles attribuées à la pratique d’un sport, quel que soit l’âge de la personne, citons encore une mémoire plus performante, une meilleure concentration, une capacité supérieure de raisonnement et d’analyse des situations nouvelles, une plus grande motivation pour entreprendre…

Le test « 3D-MOT »

Évoquons maintenant le cas des sportifs confirmés au top niveau, ceux-là mêmes qui ont suscité l’intérêt du Pr Jocelyn Faubert de l’École d’optométrie de l’Université de Montréal.(1)
Avec ses collègues, il a mis à contribution 275 athlètes – 102 professionnels (footballeurs, rugbymen et hockeyeurs) et 173 amateurs de haut niveau, recrutés aux États-Unis et en Europe – mais également 33 étudiants canadiens de niveau universitaire, plutôt réfractaires à l’activité physique. La moyenne d’âge de chacun des trois groupes se situait entre 23 et 24 ans.
A 15 reprises, tous les participants ont été soumis à un test d’activité cérébrale, élaboré par le Pr Faubert, le « 3D-MOT ». Ce test met en scène des séries d’objets se déplaçant à différentes vitesses. L’exercice consiste à suivre quatre sphères identifiées pendant une seconde, parmi huit sphères semblables, en mouvement dans un espace virtuel représenté en trois dimensions sur un écran, puis à décrire les scènes simulées. L’objectif était d’évaluer les capacités visuelles, perceptives et cognitives des participants, jugées essentielles pour interpréter correctement les scènes complexes qui s’apparentent à des situations comme conduire une voiture, traverser la rue, ou encore s’adonner à un sport.

Capacités cérébrales supérieures

« Même si le contexte n’avait rien à voir avec quelque sport que ce soit et même si chacun des trois groupes a amélioré ses résultats tout au long des 15 séances, nous avons constaté que les athlètes professionnels apprennent à un rythme nettement supérieur comment suivre des objets se déplaçant rapidement, qu’ils sont plus habiles pour interpréter le monde réel en mouvement, qu’ils sont capables de concentrer leur attention avec une plus grande acuité et qu’ils sont en mesure d’analyser les scènes visuelles beaucoup mieux que les athlètes amateurs, qui à leur tour réussissent mieux que les étudiants non sportifs, » commente le Pr Faubert.
« Le processus mental et les aptitudes d’apprentissage sont manifestement la clé de l’excellente performance des sportifs professionnels, » énonce-t-il. « Reste à déterminer s’il s’agit de capacités innées qui leur ont permis d’être sélectionnés par leur équipe respective, ou si leurs compétences ont été acquises dans le cadre d’un entraînement poussé. » Un peu des deux si l’on en croit d’autres travaux.
De surcroît, les auteurs ont observé « une épaisseur accrue du cortex dans certaines régions spécifiques du cerveau des sportifs d’élite » et ils ont constaté que « cette augmentation était corrélée avec leur niveau d’entraînement. »

Mésencéphale plus volumineux

Cette dernière conclusion est corroborée par d’autres travaux dont l’un qui vient d’être réalisé à l’Université de Californie par l’équipe de Theodore Garland, professeur de biologie et auteur principal de la recherche.(2) Cette équipe travaille depuis près de 20 ans et sur plus de 65 générations de souris domestiques, élevées de manière sélective pour pratiquer plus d’exercices physiques.
En analysant par IRM la masse du cerveau, du cervelet et des zones non cérébelleuses des souris, les scientifiques américains ont découvert un volume du mésencéphale de près de 13 % plus important chez les rongeurs « athlétiques » que chez leurs congénères, mais pas plus de cervelet ou de masse totale du cerveau. Le mésencéphale est une partie de la zone non cérébelleuse qui contient une série de noyaux sensitifs et moteurs, essentielle pour l’apprentissage de la récompense et la motivation. Il joue un rôle dans la vision, l’ouïe, le contrôle moteur, le cycle veille-sommeil, la vigilance et la régulation de la température.
La question qui peut se poser pour l’Homme est si la propension ou la capacité d’exercice sont associées à des différences dans la taille du cerveau moyen et si la taille de celui-ci chez le nouveau-né va influencer sa capacité athlétique à l’âge adulte.

Meilleur rendement cognitif

Toujours dans la même veine, il convient encore de mentionner une autre recherche menée à bien par des scientifiques du Département de psychologie expérimentale de l’Université de Grenade.(3) Elle prouve qu’une bonne forme physique suppose un meilleur fonctionnement du système nerveux central et du système nerveux autonome et atteste que les personnes qui pratiquent habituellement du sport présentent un meilleur rendement cognitif que celles qui sont en mauvaise forme physique.
Les chercheurs espagnols ont travaillé avec un groupe de 28 jeunes hommes dont 14 ont étudié à l’Université de Grenade entre 17 et 23 ans, et qui présentaient un niveau bas d’aptitude physique, selon les valeurs normatives établies par le Collège américain de médecine du sport. Les 14 restants avaient entre 18 et 29 ans et un niveau élevé d’aptitude physique : 11 étaient membres de la Fédération de cyclisme Sub-23 d’Andalousie, et les trois autres étudiaient à la Faculté des sciences de l’activité physique et du sport de l’Université de Grenade.
Les auteurs ont comparé chez tous leurs sujets le rendement cognitif de mécanismes spécifiques tels que l’attention soutenue, l’orientation de l’attention dans le temps et la perception du temps.

Concentration et attention

Un des résultats les plus intéressants a sans doute été de montrer comment l’exécution de chacune des trois tâches cognitives prises en considération affectait différemment le fonctionnement du système nerveux autonome, mesuré à partir de changements dans la variabilité de la fréquence cardiaque.
Ainsi, la tâche de perception temporelle est celle qui a le plus affecté cette variabilité de la fréquence cardiaque, entraînant une réduction majeure de celle-ci, tandis que l’attention soutenue est la tâche qui a provoqué le moindre effet sur cet indice. De plus, les données ont révélé, mais uniquement au sein du groupe de participants ayant des habitudes sédentaires, une diminution en continu de la variabilité de la fréquence cardiaque, avec le temps, lors de la réalisation des tâches.
« Il est important de souligner qu’aussi bien les résultats physiologiques que comportementaux obtenus dans notre étude suggèrent que le bénéfice principal de la bonne forme physique de nos participants cyclistes, dû à la pratique régulière d’exercices, est associé aux processus impliquant l’attention soutenue », explique l’auteur principal, Antonio Luque Casado.
Et ce dernier de préciser : « les personnes qui pratiquent habituellement du sport possèdent une capacité de concentration et d’attention plus grande lors d’une action ponctuelle, elles réagissent plus rapidement face à un stimulus externe imprévu au cours d’une tâche monotone et elles sont plus efficientes lorsqu’elles s’engagent dans un ensemble de tâches cognitives s’inscrivant dans la durée. »

Une aide pour mieux penser

Ces résultats vont dans le même sens que ceux qui ont été présentés l’an dernier par d’autres chercheurs canadiens lors d’un Congrès des maladies cardiovasculaires à Toronto.(4)
Pendant 4 mois, des adultes sédentaires et en surpoids, âgés en moyenne de 49 ans, ont suivi un programme d’entraînement sportif alliant vélo en salle et circuit de musculation à raison de 75 minutes au total, 2 fois par semaine. Avant et après l’expérience les chercheurs ont mesuré divers paramètres : les fonctions cognitives (la capacité à réfléchir, se souvenir et prendre des décisions rapides), la composition corporelle (masse musculaire et masse grasse), les capacités cardiovasculaires et le flux sanguin envoyé au cerveau.
Au bout de 4 mois, les participants ont perdu du poids et ont amélioré leurs performances physiques de 15 % mais ils ont aussi bonifié leurs capacités intellectuelles de manière proportionnelle.
« Les gens peuvent faire baisser leur taux de cholestérol ou leur tension artérielle avec un médicament mais essayez donc de trouver un médicament qui augmente les capacités intellectuelles », questionne le Dr Martin Juneau, directeur de la prévention à l’Institut de cardiologie de Montréal et principal auteur de l’étude. « L’activité physique peut donc nous aider à nous sentir mieux mais aussi à nous faire penser mieux. »

Le NeuroTracker pour s’entraîner

Les sportifs eux-même déclarent fréquemment que le fait de pratiquer un sport et de s’oxygéner leur permet d’avoir ensuite les idées plus claires et d’être plus aptes à raisonner de manière efficace. A contrario, l’entraînement de leur cerveau pourrait donc être l’un des facteurs qui permet d’atteindre des sommets dans un sport et ainsi d’appartenir à l’élite.
D’où d’ailleurs la mise au point par le Pr Jocelyn Faubert du NeuroTracker, un logiciel qui exerce le cerveau à gérer les informations reçues le plus rapidement possible et qui repose sur le principe des sphères en mouvement comme on l’a vu dans l’expérience du « 3D-MOT ».
Cet exercice atypique pourrait améliorer les capacités perceptivo-cognitives et donc la prise de décision et l’anticipation, des aptitudes tout aussi importantes pour les sportifs que les qualités physiques comme la vitesse, l’agilité ou la puissance. Les joueurs de football sont particulièrement susceptibles d’en tirer avantage et d’accroître ainsi leurs performances.

La virtuosité de Messi

A propos du ballon rond, des chercheurs de l’université de Brunel (Londres) viennent de publier une étude surprenante, qui réfute le stéréotype du footballeur dénué d’intelligence.(5) Selon eux, Lionel Messi, le virtuose argentin du FC Barcelone, devrait ses légendaires feintes de corps à son cerveau, plus sollicité que celui d’un joueur lambda.
L’étude révèle en effet qu’à l’approche d’un adversaire, les footballeurs de haut niveau sont en réalité capables d’activer plus de zones cervicales que les amateurs, ce qui leur permet d’éviter plus facilement cet adversaire.
Au cours de la recherche, 39 joueurs, de niveau débutant à semi-professionnel, ont été soumis à une IRM cérébrale et ont regardé des vidéos mettant en scène un jeune joueur de niveau international courant vers eux, balle au pied. Face à ce joueur, effectuant par moments une feinte, les participants devaient décider de la direction à prendre pour le contrer. Les meilleurs étaient les plus attentifs aux actions et aux mouvements de leur adversaire.
« Nos données montrent clairement une meilleure activation des structures cérébrales pour les footballeurs de haut niveau, lorsqu’il s’agit d’un exercice d’anticipation, » explique le chercheur britannique Daniel Bishop. « Nous pensons que cette activité cérébrale supérieure se développe lors d’entraînements de haut niveau. »

Corrélation établie

A en croire une publication un peu plus ancienne, les athlètes de très haut niveau ont effectivement une capacité peu commune à analyser très rapidement certains mouvements et donc à réagir de manière très spécifique et en tout cas beaucoup plus vite que leurs concurrents ou leurs adversaires. (6) Selon les auteurs de ce travail, une telle aptitude ne peut être que le fruit d’un entraînement soutenu et très ciblé. Pour le dire encore autrement, chacun d’entre nous possède des automatismes acquis au cours du temps mais ceux-ci sont beaucoup plus développés chez les champions, ce qui va leur permettre d’enchaîner des mouvements de manière beaucoup plus fluide et de donner plus de disponibilité à leur esprit pour anticiper ou viser.
Et pour conclure, sur la base des résultats des nombreuses recherches menées sur le thème du sport et de l’intelligence, on peut prétendre sans trop de risque de se tromper qu’il existe bel et bien une corrélation entre l’activité physique et les performances intellectuelles, mais aussi qu’il y a une intelligence propre aux sportifs.

NOTES

  1. Scientific Reports (Nature) et communiqué de l’Université de Montréal, 31 janvier 2013
  2. Journal of Experimental Biology, 1er février 2013
  3. Plos One, 20 février 2013
  4. Canadian Journal of Cardiology, volume 28, issue 5, septembre-octobre 2012
  5. Journal of Sport and Exercise Psychology, février 2013
  6. Nature Reviews Neuroscience, août 2009, 10, 585-596

Boris Cyrulnik : « Le sport a un rôle énorme sur le développement du cerveau »

Psychiatre et psychanalyste français, neurologue spécialiste de l’éthologie, bien connu pour ses travaux sur le concept de la résilience, Boris Cyrulnik n’hésite pas lui aussi à détricoter le mythe du « gros muscles et petit cerveau » concernant les sportifs de haut niveau(*).
« Grâce aux neurosciences et contrairement à ce qu’on pouvait penser, nous sommes en train de découvrir que le sport a un rôle énorme sur le développement du cerveau et des apprentissages, » confirme-t-il. « On peut faire un parallèle entre les sportifs et les musiciens. Le fait de jouer du violon ou du piano active la zone postérieure gauche du cerveau, qui est située autour de la zone du langage. Elle est quatre fois plus étendue et plus épaisse chez un instrumentiste que chez les gens qui écoutent de la musique. Chez un skieur en compétition, qui a pour habitude de visualiser mentalement son parcours avant de s’élancer, cette zone a les mêmes dimensions que chez un instrumentiste. C’est donc bien l’action physique, l’action musculaire, qui stimule le volume cérébral et le fonctionnement du cerveau. »
Selon Boris Cyrulnik, à l’heure actuelle, on en train de bouleverser complètement la vision que l’on avait du sportif. « La pratique d’un sport de haut niveau développe une aptitude à l’intelligence qui se transforme en performance intellectuelle, » ajoute-t-il. « La science a également prouvé que le sport est un facteur de renforcement neurologique qui permet d’acquérir de la confiance en soi. »
(L. R.)
(*) Extraits d’une interview de la revue spéciale Londres 2012 : regards sur le sport, l’olympisme et la société, publiée par le think tank européen Sport et Citoyenneté.