Des chercheurs de Penn State rapportent que la contraction des muscles abdominaux peut transmettre une pression via un réseau veineux le long de la colonne vertébrale, provoquant un léger déplacement du cerveau à l'intérieur du crâne chez les souris. L'équipe indique que des simulations informatiques suggèrent que ce mouvement pourrait contribuer à favoriser la circulation du liquide céphalorachidien, lequel jouerait un rôle dans l'élimination des déchets, offrant ainsi une explication mécanique possible sur les raisons pour lesquelles les mouvements quotidiens et l'exercice physique sont associés à la santé cérébrale.
Des scientifiques de Penn State affirment avoir identifié un mécanisme reliant les mouvements corporels ordinaires à un léger déplacement du cerveau à l'intérieur du crâne.
Dans une étude publiée en ligne le 27 avril dans Nature Neuroscience, les chercheurs rapportent que lorsque les muscles abdominaux se contractent, ils exercent une pression sur les vaisseaux sanguins connectés à la moelle épinière et au cerveau. La pression résultante peut être transmise à travers le plexus veineux vertébral — un réseau de veines reliant l'abdomen à la cavité spinale — entraînant un léger déplacement du cerveau dans la boîte crânienne.
Patrick Drew, professeur à Penn State spécialisé dans les sciences de l'ingénierie et la mécanique, la neurochirurgie, la biologie et le génie biomédical, compare ce processus à un système hydraulique où les muscles abdominaux agiraient comme une pompe. Il précise que même de petits gestes, comme gainer sa sangle abdominale avant de se lever ou faire un pas, peuvent suffire à générer cet effet.
Pour observer ce phénomène, l'équipe a utilisé la microscopie biphotonique et la microtomodensitométrie afin d'étudier des souris en mouvement. Ils ont constaté que le cerveau se déplaçait juste avant que les animaux ne bougent, immédiatement après que les muscles abdominaux se soient contractés pour initier le mouvement.
Pour vérifier si la pression abdominale était bien le moteur de cet effet, les chercheurs ont appliqué une pression douce et contrôlée sur l'abdomen de souris légèrement anesthésiées, sans autre mouvement. Ils ont noté que cela provoquait tout de même un mouvement cérébral, et que le cerveau commençait à revenir à sa position initiale lorsque la pression était relâchée.
« Il est important de noter que le cerveau a commencé à revenir à sa position initiale dès que la pression abdominale a cessé », a déclaré Drew.
Après avoir confirmé que les contractions abdominales pouvaient induire un mouvement cérébral, l'équipe a utilisé des simulations informatiques pour explorer comment ce mouvement pouvait influencer la circulation du liquide céphalorachidien (LCR). Francesco Costanzo, professeur à Penn State ayant dirigé les travaux de modélisation, a expliqué que l'équipe avait simplifié le problème en traitant la structure du cerveau comme une éponge.
« En restant sur l'idée du cerveau comme une éponge, nous avons imaginé une éponge sale : comment nettoie-t-on une éponge sale ? On la passe sous le robinet et on l'essore », a expliqué Costanzo.
Les chercheurs indiquent que leurs simulations suggèrent que le mouvement cérébral induit par les contractions abdominales pourrait aider à favoriser la circulation du liquide à l'intérieur et autour du cerveau — un mouvement largement considéré comme essentiel pour l'évacuation des déchets métaboliques. Drew a ajouté que ces conclusions s'appuient sur des recherches antérieures portant sur la manière dont les processus liés au sommeil et les changements tels que la perte neuronale sont corrélés au rythme de circulation du LCR.
Les auteurs ont toutefois souligné que des travaux supplémentaires sont nécessaires pour déterminer comment ce mécanisme s'applique à l'être humain. Ils soutiennent néanmoins que ces résultats offrent une explication plausible sur la manière dont l'activité quotidienne pourrait contribuer à la santé cérébrale.
« Nos recherches montrent qu'un peu de mouvement est bénéfique, et cela pourrait être une raison supplémentaire pour laquelle l'exercice est bon pour la santé de notre cerveau », a conclu Drew.