Épuisé mentalement? Une étude accuse l’accumulation de glutamate

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Dans une nouvelle étude publiée dans Current Biology, des scientifiques ont explorés la fatigue cognitive avec la spectroscopie par résonance magnétique au cours d’une journée de travail chez des personnes. Ils ont trouvé qu’un travail cognitif intense conduit à une accumulation de glutamate dans le cortex préfrontal latéral. Le besoin de régulation de ce glutamate réduit le contrôle exercé sur la prise de décision, et un contrôle réduit favorise le choix d’actions à faible effort avec des récompenses à court terme. Mais certains experts sont sceptiques.


Vous connaissez le sentiment. Vous avez préparé un test ou une présentation toute la journée, quand soudain vous ne vous souvenez plus de choses simples, comme ce que vous avez mangé au petit-déjeuner ou où se trouve exactement le Belize. Maintenant, une étude indique pourquoi nous sommes si démêlés après des heures de dur labeur : une accumulation toxique de glutamate, le signal chimique le plus abondant du cerveau.

L’étude n’est pas la première à tenter d’expliquer la fatigue cognitive – et elle ne manquera pas de susciter la controverse, déclare Jonathan Cohen, neuroscientifique à l’Université de Princeton qui n’a pas participé aux travaux. De nombreux scientifiques pensaient autrefois que les tâches mentales difficiles utilisaient plus d’énergie que les tâches faciles, épuisant le cerveau comme l’exercice peut le faire pour les muscles. Certains ont même suggéré que boire un milk-shake sucré vous rendrait mentalement plus vif qu’un milk-shake sucré artificiellement, dit-il. Mais Cohen et bien d’autres dans le domaine sont sceptiques face à de telles explications simplistes. «Tout a été démystifié», dit-il.

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Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont cherché à savoir si les niveaux de glutamate étaient liés au comportement qui se manifeste si souvent lorsque nous sommes mentalement épuisés. Chercher une gratification facile et immédiate, par exemple, ou agir de manière impulsive. Le glutamate excite généralement les neurones, jouant un rôle clé dans l’apprentissage et la mémoire, mais une trop grande quantité peut faire des ravages sur le fonctionnement du cerveau, causant des problèmes allant de la mort cellulaire aux convulsions.

Les scientifiques ont utilisé une technique non invasive appelée spectroscopie par résonance magnétique, qui peut détecter le glutamate grâce à une combinaison d’ondes radio et d’aimants puissants. Ils ont choisi de se concentrer sur une région du cerveau appelée le cortex préfrontal latéral, qui nous aide à rester concentré et à faire des plans. Lorsqu’une personne devient mentalement épuisée, cette région devient moins active.

Les chercheurs ont divisé 39 participants rémunérés à l’étude en deux groupes, en attribuant un à une série de tâches cognitives difficiles conçues pour induire un épuisement mental. Dans l’un, les participants devaient décider si les lettres et les chiffres qui clignotent sur un écran d’ordinateur en succession rapide étaient verts ou rouges, majuscules ou minuscules, et d’autres variations. Dans un autre, les volontaires devaient se rappeler si un nombre correspondait à celui qu’ils avaient vu trois caractères plus tôt. L’expérience a duré environ 6 heures, avec deux pauses de 10 minutes et un simple déjeuner composé d’un sandwich et d’un fruit. Dans le deuxième groupe, les gens ont fait des versions beaucoup plus faciles des mêmes tâches.

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Alors que la journée s’éternisait, les chercheurs ont mesuré à plusieurs reprises la fatigue cognitive en demandant aux participants de faire des choix qui nécessitaient de la maîtrise de soi, en décidant de renoncer à l’argent immédiatement disponible afin de pouvoir gagner un montant plus important plus tard, par exemple. Le groupe qui avait été affecté à des tâches plus difficiles a fait environ 10% de choix impulsifs en plus que le groupe avec des tâches plus faciles, ont observé les chercheurs. Dans le même temps, leurs niveaux de glutamate ont augmenté d’environ 8 % dans le cortex préfrontal latéral, un schéma qui ne s’est pas manifesté dans l’autre groupe, rapportent aujourd’hui les scientifiques dans Current Biology.

“Nous sommes encore loin du point où nous pouvons dire que travailler dur mentalement provoque une accumulation toxique de glutamate dans le cerveau”, déclare le premier auteur de l’étude, Antonius Weihler, psychiatre computationnel au GHU Paris Psychiatrie et Neurosciences. Mais si c’est le cas, cela souligne les pouvoirs réparateurs bien connus du sommeil, qui “nettoie” le cerveau en éliminant les déchets métaboliques. Il pourrait être possible d’utiliser les niveaux de glutamate dans le cortex préfrontal pour détecter une fatigue intense et surveiller la récupération de conditions telles que la dépression ou le cancer, suggère l’équipe.

Une signalisation anormale du glutamate se produit dans de nombreux troubles cérébraux. Il existe déjà des médicaments qui ciblent les récepteurs neuronaux du glutamate, notamment l’eskétamine, une forme de kétamine anesthésique utilisée pour traiter la dépression, et la mémantine, utilisée pour traiter les symptômes de la maladie d’Alzheimer. Les chercheurs explorent également des thérapies à base de glutamate pour un certain nombre d’autres troubles, tels que la schizophrénie et l’épilepsie.

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Une limitation importante de l’étude est que les scanners utilisés ne sont pas assez puissants pour faire la distinction entre le glutamate et une autre molécule étroitement apparentée, la glutamine, note Alexander Lin, spectroscopiste clinique au Brigham and Women’s Hospital. Mais les résultats “fournissent la base pour examiner comment le glutamate pourrait potentiellement être modulé par des médicaments ou des dispositifs tels que la neurostimulation”, dit-il.

Sebastian Musslick, neuroscientifique à l’Université Brown, doute que les déchets métaboliques se révèlent être un facteur clé de la fatigue cognitive. Il soupçonne plutôt que la hausse du glutamate lorsque le cerveau se fatigue sert à quelque chose. Les organes de notre corps sont en communication constante avec notre cerveau, nous indiquant quand nous devons manger, dormir, boire de l’eau et aller aux toilettes. Peut-être que le glutamate du cortex préfrontal envoie une mise à jour de statut similaire au système de surveillance interne du cerveau, suggère Musslick.

Pour Cohen, la raison la plus convaincante d’être sceptique quant à l’idée que les déchets jouent un rôle important dans la fatigue cognitive est qu’elle ne peut pas expliquer la capacité humaine à surmonter souvent la fatigue cognitive ou à effectuer sans effort des tâches informatiques exigeantes telles que la reconnaissance faciale. qui nécessitent des mégawatts d’énergie pour que les ordinateurs fonctionnent. Pour jongler avec ces nombreuses tâches exigeantes, le cerveau doit disposer d’un système de calcul plus sophistiqué pour répartir l’effort que la simple accumulation ou l’épuisement des sous-produits métaboliques, dit-il. “Cela ne peut tout simplement pas être aussi facile”.

Source : 10.1126/science.ade3733

Voir la publication

Wiehler, A., Branzoli, F., Adanyeguh, I., Mochel, F. & Pessiglione, M. Curr. Biol. https://doi.org/10.1016/j.cub.2022.07.010 (2022).

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