Ce projet serait sous la direction de : M. Olivier DUPUY
Unité de recherche : MOVE
École doctorale : Rosalind Franklin – Énergie, Environnement, Bio santé
Intitulé du sujet :
Effet du lactate sur les performances cognitive
Impact of lactacte on cognitive performance
Début de thèse : à partir du 01/10/2025
Mots clés : Lacate, couplage neuro-vasculaire, exercice, cognition
Résumé:
Basé sur des évidences scientifiques, l’Organisation mondiale de la Santé préconise l’activité physique régulière pour prévenir les maladies neurodégénératives et la démence précoce. Parmi les nombreux mécanismes neurophysiologiques impliqués/évoqués pour expliquer l’amélioration cognitive, le mécanisme du couplage neurovasculaire (NVC) semble revêtir une importance primordiale. Ce mécanisme est particulièrement crucial, car une diminution du NVC peut expliquer le déclin cognitif lié à l’âge et contribuer également à l’apparition de maladies neurodégénératives. Néanmoins, plusieurs études transversales ont observé que les individus présentant des niveaux élevés de condition physique, grâce à une activité physique régulière, affichent un meilleur NVC dans le cortex préfrontal, associé à de meilleures performances cognitives exécutives. Cependant, une compréhension approfondie des mécanismes cellulaires et moléculaires associés au NVC chez les humains nécessite l’utilisation de modèles animaux. Longtemps considéré comme un produit de déchet métabolique, le lactate pourrait désormais jouer un rôle clé entre l’exercice physique et le fonctionnement cognitif, principalement grâce à ses fonctions en tant que messager cellulaire et substrat. L’objectif principal de ce projet de recherche, adoptant des approches translationnelles et multidisciplinaires, est de déterminer le rôle spécifique du lactate endogène résultant de l’exercice physique dans le couplage neurovasculaire associé aux améliorations cognitives. Pour atteindre cet
objectif, ce projet multidisciplinaire sera réalisé grâce à 4 volets de travail. Deux d’entre eux seront consacrés à des études sur les animaux, et les deux autres à des études sur les humains. L’investigation des mécanismes neurophysiologiques sous-jacents entre l’exercice physique et les performances cognitives possède un impact direct sur la société : prescrire le type approprié d’exercice physique pour favoriser la santé cognitive.
Contexte et problématique :
**Positionnement et hypothèse de recherche**
La relation entre l’exercice physique et la cognition suscite un intérêt croissant au sein de la communauté scientifique. Compte tenu des preuves indiquant qu’une pratique régulière de l’exercice physique améliore les performances cognitives tout au long de la vie, l’Organisation mondiale de la santé (OMS) recommande une activité physique régulière pour prévenir les maladies neurodégénératives et la démence précoce¹. Dans un contexte mondial préoccupant, où un mode de vie sédentaire pourrait entraîner un « tsunami » de maladies chroniques², notamment une augmentation des maladies neurodégénératives, une meilleure compréhension du lien entre l’exercice et la cognition est essentielle. Au-delà de son intérêt scientifique, cette compréhension a un impact sociétal direct.
Parmi les mécanismes neurophysiologiques expliquant l’amélioration cognitive induite par l’exercice physique, le couplage neurovasculaire (CNV) semble être d’une importance capitale. Ce mécanisme fait référence à la régulation homéostatique du flux sanguin cérébral local, garantissant ainsi un apport énergétique adéquat lors d’une activité neuronale. Typiquement, le CNV entraîne une augmentation de l’hémoglobine oxygénée (HBO₂) et une diminution de l’hémoglobine désoxygénée (HHB) dans la région cérébrale concernée lors d’une tâche motrice ou cognitive, comme l’observent l’IRM fonctionnelle (signal BOLD) ou la spectroscopie proche infrarouge fonctionnelle (fNIRS) chez l’humain³. Ce mécanisme est crucial, car une diminution de la réponse du CNV peut expliquer le déclin cognitif lié à l’âge et pourrait également contribuer à l’apparition de maladies neurodégénératives⁴. Les études menées sur des modèles animaux sont nécessaires pour mieux comprendre les mécanismes cellulaires et moléculaires du cerveau impliqués dans le CNV, car il est encore technologiquement impossible d’apporter de telles preuves directes chez l’humain.
Description du sujet :
L’objectif est d’évaluer l’effet potentiel aigu de la libération de lactate périphérique par l’exercice sur la performance cognitive et le CNV chez l’homme.
Conception générale : Étant donné que la relation entre l’intensité d’une séance aiguë de HIIT sur la performance cognitive n’est pas claire, ce projet compare deux intensités d’exercice intermittent sur la performance cognitive et le couplage neurovasculaire mesuré par les mesures combinées du Doppler transcrânien et de la fNIRS. Nous supposons qu’un exercice à des intensités plus élevées, produisant plus de lactate par les muscles, aura un impact plus positif sur la performance cognitive. Pour cette tâche, nous reproduisons les mêmes deux séances d’entraînement que celles du WP précédent de la tâche 1, à des fins de comparaison.
Performance cognitive : Les mesures cognitives seront de la même nature (inhibition et flexibilité, pour les raisons mentionnées dans le WP précédent) et évaluées avant et après l’exercice toutes les 15 minutes pendant une heure.
La performance cognitive sera évaluée par des mesures du temps de réaction et de l’exactitude. Cette procédure a déjà été utilisée dans les travaux du coordinateur.
Mesure du lactate : Les mesures de lactatémie seront prises au niveau du lobe de l’oreille pendant l’exercice et pendant la période de récupération post-exercice. L’objectif est de corréler l’accumulation de lactate dans le compartiment sanguin avec l’évolution de la performance cognitive pendant cette procédure.
Techniques de neuro-imagerie : De plus, chaque évaluation cognitive sera accompagnée de mesures du CNV et sera corrélée aux variations de lactatémie pendant cette procédure. Dans cette tâche, le CNV est mesuré à l’aide d’une combinaison de fNIRS et de Doppler transcrânien. Les régions d’intérêt sont le cortex préfrontal. Cette tâche permettra également de vérifier que le lactate produit en périphérie par les muscles joue un rôle énergétique dans l’amélioration de la performance cognitive et du CNV en condition post-exercice.
Méthodologie et mise en œuvre :
Ce projet se déroule au sein du laboratoire MOVE, mais également à Marseille et probablement dans des laboratoires à l’étranger.
Profil recherché :
Titulaire d’un master en STAPS avec une spécialisation en physiologie de l’exercice, le candidat possède une expertise approfondie dans l’étude des interactions entre activité physique, cognition et fonctionnement cérébral.
Son parcours académique et ses recherches l’ont amené à explorer les adaptations neurophysiologiques induites par l’exercice, notamment en lien avec le couplage neurovasculaire et les performances cognitives.
Le candidat maîtrise les outils de mesure en physiologie de l’exercice (analyse de la variabilité cardiaque, lactatémie..) et les techniques de neuro-imagerie fonctionnelle telles que la spectroscopie proche infrarouge (fNIRS) et le doppler transcrânien. Il possède également des compétences solides en passation et analyse de tests cognitifs (Stroop, TMT, Go/No-Go) ainsi qu’en traitement statistique des données physiologiques et neurocognitives (R, Python, SPSS).
Doté d’une appétence particulière pour la compréhension des mécanismes neurophysiologiques sous-jacents à l’adaptation cognitive à l’exercice, il s’intéresse aux approches intégratives combinant physiologie musculaire et cérébrale. Il est également sensible aux applications de ses recherches dans des contextes de prévention du déclin cognitif et de neuro-réhabilitation.
Contact pour plus d’informations et pour candidater jusqu’au 16/05/25 :
olivier.dupuy@univ-poitiers.fr