Répercussions de l’exercice physique sur la plasticité cérébrale et les fonctions sensorimotrices et cognitives chez le rongeur sain et ayant subi une ischémie cérébrale

Jérôme LAURIN

Equipe « Activités précoses dans le cerveau en développement »

Résumé :

Ce manuscrit couvre mes travaux de recherche initiés depuis mon recrutement de MCF à la Faculté des Sciences du Sport (FSS) au sein de l’Institut des Sciences du Mouvement (ISM). Depuis décembre 2019, je suis rattaché l’Institut de Neurobiologie de la Méditerranée (INMED) pour continuer mes travaux portant sur les répercussions de l’entraînement en endurance sur les fonctions cérébrales chez le rat sain et atteint d’ischémie cérébrale.

La première partie de ce manuscrit est réservée au curriculum vitae faisant un bilan de mes activités de recherche et d’enseignement ainsi que de mes tâches administratives au sein de la FSS de Marseille. Mes principaux travaux de recherche réalisés à l’ISM et à l’INMED sont ensuite exposés dans les 3 premiers chapitres. Les 7 études choisies couvrent les thèses de mes 3 premiers doctorants. Le chapitre 1 porte sur la relation entre l’exercice physique aigu isométrique et l’AVC où nous avons initié la thématique AVC avec ma première étudiante de thèse, Caroline PIN-BARRE. Les mesures comportementales et électrophysiologiques prédominent dans ce chapitre. Quant au chapitre 2, l’enjeu est de déceler la spécificité et l’efficacité des 2 grandes méthodes d’entrainement en endurance chez le rat sain. Cela a été optimisé au cours de la thèse d’Annabelle CONSTANS. Dans le chapitre 3, ces protocoles d’entraînement sont adaptés aux rats ayant une occlusion de l’artère cérébrale moyenne (tMCAO). Dans ces 2 chapitres, il ne s’agit pas de déterminer quelle méthode est la plus efficace mais plutôt de contribuer à définir la place de chaque méthode dans un programme d’entraînement et/ou de rééducation fonctionnelle. L’originalité de mes travaux est liée à l’individualisation des séances d’entraînement à partir de repères physiologiques communs aux rongeurs et aux humains qui optimiserait le transfert des données précliniques vers le patient AVC. De plus, les répercussions spécifiques de ces entraînements sont étudiées à partir de l’évolution des gains de performance d’endurance, l’expression de marqueurs moléculaires clefs de plasticité corticale et/ou hippocampique et les fonctions sensorimotrices et cognitives. Les problématiques propres à l’AVC et l’exercice d’endurance sont également prises en compte dans le chapitre 3. Il ressort de nos travaux que les MICT et HIIT induisent des effets bénéfiques complémentaires chez le sujet sain car ils n’agissent pas nécessairement sur les mêmes marqueurs neurotrophiques et métaboliques dont l’évolution est différente au cours du protocole. Le HIIT améliore davantage les paramètres de la performance d’endurance que les MICT sur une durée d’entraînement donnée chez les rats sains et tMCAO. Le HIIT favorise la neuroplasticité dans les 2 hémisphères au cours de la période critique de rééducation post AVC chez le rongeur. Le cortex et l’hippocampe controlésionnels semblent impliqués dans la récupération fonctionnelle ce qui n’avait jamais été étudié. Les HIIT et MICT seuls n’améliorent pas suffisamment les fonctions sensorimotrices et n’agissent pas directement sur les fonctions cognitives bien qu’ils stimulent l’expression de marqueurs neurotrophiques et métaboliques. C’est pour cette raison qu’avec Nicolas HUGUES, nous avons combiné les séances de HIIT avec des séances d’entraînement cognitifs (Barnes maze) afin de tester l’hypothèse selon laquelle l’endurance peut potentialiser les effets des exercices cognitifs. Le chapitre 4 est réservé aux projets de recherche dans la continuité de mes travaux principaux axés sur la relation « exercice physique – cerveau » où cette thématique est abordée sous des angles différents. Un des projets de thèse intègre le projet de thèse de ma 4ème et dernière doctorante, Cécile MARCOURT.

Jury :

Anne TESSIER                         PR, Université de Dijon                Rapporteur
Denis VIVIEN                           PR-PH, Université de Caen          Rapporteur
Mathieu GRUET                       PR, Université de Toulon             Rapporteur
Hervé DEVANNE                     MCF-HDR, Université de Lille    Examinateur
Philippe GARNIER                  PR, Université de Dijon                Examinateur
Jean-Jacques TEMPRADO    PR, Aix-Marseille Université       Tuteur

Mercredi 21 juin à 14h – salle de conférence de l’Inmed