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Comment le cerveau gère la déshydratation pendant l’exercice

lundi 4 août 2014

Quand il s’agit d’exercice physique, nous ne prenons pas toujours en compte l’importance de l’action du cerveau dans la gestion de tout notre corps. Mais notre capacité à contrôler les muscles, à les garder en contraction et à les relâcher, à bouger nos corps exactement de la manière que nous désirons, est de façon ultime déterminé par notre cerveau.

Cet organe vital est aux commandes pour générer ces si précieuses impulsions électriques qui déclenchent de façon répétée les contractions musculaires, et mettent nos corps en mouvement comme nous le voulons. La manière exacte par laquelle le cerveau humain fait face aux conditions extrêmes de stress environnemental et à l’exercice physique n’est pas encore complètement comprise. Mais une recherche récente de l’Université Brunel [1] montre comment le cerveau réagit à la déshydratation pendant un exercice intensif.

On sait que quand les gens travaillent ou font du sport dans des environnements chauds, et deviennent nettement déshydratés d’avoir perdu d’importantes quantités de fluides corporels par la transpiration, ils se sentent plus vite fatigués et leurs performances se détériorent radicalement. Mais le fait de travailler sur le rôle qu’a le cerveau sur cette fatigue est un véritable défi.

Il a été établi depuis longtemps que la déshydratation provenant de l’exercice dans la chaleur affecte de façon préjudiciable l’afflux de sang dans les muscles du corps - ce qui est très important dans le transport de l’oxygène et pour la production de l’énergie nécessaire pour conserver des muscles en parfait état de marche [2]. Avec cette expérience, les chercheurs se sont demandés si le cerveau pouvait aussi vivre un déficit en énergie, ce qui pourrait expliquer pourquoi les athlètes se sentent plus rapidement fatigués et ralentissent ou arrêtent prématurément leur exercice quand ils sont sensiblement déshydratés.

Les scientifiques ont cherché à mieux comprendre l’impact de la déshydratation sur l’apport de sang et d’oxygène vers le cerveau, et les conséquences que ces réductions pouvaient avoir sur les processus métaboliques qui produisent l’énergie nécessaire afin que le cerveau fonctionne de façon optimale. L’association de mesures précises du flux sanguin et d’échantillons de sang depuis et en direction du cerveau leur a permis d’obtenir de nouveaux aperçus du cerveau humain à l’œuvre pendant que des sujets faisaient du sport.

Un mécanisme futé

En même temps que d’établir l’importance pour le cerveau de rester hydraté, les chercheurs ont trouvé que le cerveau humain possède un mécanisme "intelligent" pour faire face au défi de la diminution de sang et d’apport en oxygène. Ils ont collecté des données sur le flux sanguin vers le cerveau en utilisant des nouvelles techniques pour mesurer la vélocité du sang et le diamètre de l’artère carotide interne, le principal vaisseau qui fournit le cerveau en sang. Ils ont aussi mesuré les niveaux d’oxygène dans l’approvisionnement en sang du cerveau et de la veine interne jugulaire, qui draine le sang directement depuis le cerveau.

Ces mesures leur ont permis de déterminer les différences entre la quantité d’oxygène qui va dans le cerveau et la quantité qui est sortie de la circulation pour un usage métabolique. Ils ont ensuite calculé le métabolisme aérobique pour différentes étapes et conditions d’exercice physique. Ces mesures ont été obtenues sur dix hommes entrainés pendant qu’ils s’épuisaient sur un vélo dont la résistance allait croissante, dans des conditions de chaleur, comparés à des états contrôlés de déshydratation et de réhydratation.

Les données ont montré que quand les êtres humains faisaient de l’exercice physique jusqu’à un point d’épuisement, la déshydratation causait une réduction rapide du flux de sang dans le cerveau. Mais pour compenser cela, il y avait une augmentation de l’extraction de l’oxygène du sang qui circule dans le cerveau, ce qui protège la capacité du cerveau à utiliser l’oxygène pour fonctionner.

Les données ont montré que le cerveau gère mieux que les muscles du corps le stress de la déshydratation et de l’exercice épuisant. D’un point de vue évolutionniste, ceci a du sens, car le fonctionnement du cerveau se situe tout en haut de la hiérarchie des systèmes corporels humains, et des petites déficiences dans son fonctionnement pourraient être fatales.

La déshydratation réduit la masse du corps, augmente la température interne du corps, diminue le flux de sang dans le cerveau et altère la capacité à faire de l’exercice. Inversement, une consommation régulière de liquides empêche la masse du corps et la température de changer, restaure la capacité normale d’exercice et la dynamique des flux sanguins cérébraux.

Ces découvertes améliorent notre compréhension de la façon dont le cerveau humain réagit à un exercice épuisant. Il est maintenant clair que les conditions qui impliquent un stress extrême sur le corps réduisent l’afflux de sang vers de nombreuses parties du corps y compris vers le cerveau. Mais cet organe vital est capable de préserver la consommation d’oxygène qui est de la plus haute importance pour maintenir son fonctionnement normal

Ces découvertes confirment aussi la recommandation selon laquelle les gens doivent boire pendant qu’ils font de l’exercice, car cela permet d’optimiser la performance.

Références :

[1] Dehydration affects cerebral blood flow but not its metabolic rate for oxygen during maximal exercise in trained humans. The Journal of Physiology, 2014, 592, 3143-3160.

[2] Journal of Physiology (1998), 513.3, pp. 895 - 905 895. Muscle blood flow is reduced with dehydration during prolonged exercise in humans.


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