Le Cerveau de l'Enfant et de l'Adolescent: Le Cerveau a un Grand Besoin d'Énergie

samedi 19 décembre 2015

Le Cerveau a un Grand Besoin d'Énergie

Le cerveau est très gourmand en énergie pour bien fonctionner

Cet organe très protégé a la priorité sur les autres. Le cerveau représente environ 2 à 3% du poids du corps, mais il consomme à lui seul 20% de l'oxygène respiré et 20% de l'énergie alimentaire.

Le traitement de l’information est ce qui consomme le plus d’énergie au niveau cérébral.

Il existe deux modes principaux de transmission de l'information :

* À l'intérieur des neurones les signaux voyagent le long des prolongements que sont les axones et les dendrites. Ces signaux consistent en flux de charges électriques, positives ou négatives, portées par des ions de calcium, potassium ou sodium.

* Ces flux électriques déclenchent des transmissions d'information entre les neurones via les neurotransmetteurs. Le glutamate étant le plus répandu des neurotransmetteurs du cerveau, les échanges d’informations reposant sur cette molécule représente la plus grande part de l’énergie consommée par le cerveau.

Énergie mentale

L'énergie mentale a été définie comme la capacité d'accomplir des tâches mentales, l'intensité des sentiments d'énergie et de fatigue, et la motivation pour accomplir des tâches mentales et physiques.

Cognition. La cognition englobe l'ensemble des processus mentaux qui ont trait à la fonction de connaissance et qui permettent l'acquisition du savoir.

État d’esprit. Manière d'être, physique ou morale, d'un individu.

Motivation. La motivation est l’ensemble des facteurs déterminant l’action et le comportement d’un individu pour atteindre un objectif ou réaliser une activité.

Le cerveau, comme les autres organes, pour fonctionner a besoin de :

Oxygène

Le cerveau doit être bien oxygéné pour fonctionner. Pour cela, il est richement vascularisé et les millions de globules rouges qui circulent dans le corps lui apportent de l’oxygène via la molécule d’hémoglobine qu’ils contiennent. Celle-ci est riche en fer, oligoélément nécessaire à la bonne oxygénation des tissus. Le manque de fer est la première cause d’anémie, elle-même source de fatigue.

La circulation sanguine est la chose la plus importante pour le cerveau. Le sang distribue le glucose et l'oxygène. Le cerveau utilise 20% du sang envoyé par chaque battement de cœur.

Par ailleurs, il est important de pratiquer régulièrement une activité physique car elle augmente la fréquence et l’oxygénation des tissus.

Nutriments

Pour fonctionner au mieux de ses capacités, le cerveau a besoin d'apports alimentaires bien précis : au total, près de 40 nutriments, soit 13 vitamines, 15 minéraux et oligo-éléments, 2 à 4 acides gras essentiels (oméga-3 et oméga-6) et 8 à 10 acides aminés indispensables. Sans eux, le cerveau est très perturbé.

Le neurone demande un apport constant d'oxygène (comburant), de glucose (carburant) et de divers nutriments. Un régime riche en acides gras entretient la structure des membranes et la conduction de l'influx nerveux.

Glucides

Pour se concentrer et rester attentif, le cerveau doit pouvoir compter sur une source d’énergie constante. Les besoins en glucides sont plus que quotidiens, car le cerveau utilise en permanence du glucose comme carburant. S'il est insuffisant, c'est l'hypoglycémie, autrement dit le "coup de pompe". On constate souvent, et à tout âge, une baisse de l'attention et de la mémorisation vers 11 heures.

Les aliments à index glycémique (IG) bas, c’est à dire des glucides à distribution lente comme la plupart des fruits et légumes, plusieurs céréales complètes (pain, pâtes, riz) – où le cerveau puise au fur et à mesure – permettent une libération progressive du glucose dans le sang afin de rester alerte toute la journée. Cela à tous les repas, sans oublier le dîner, car le cerveau travaille autant (sinon plus) pendant la nuit. La moindre baisse de sucre dans le sang entraîne immédiatement une sensation de fatigue et une baisse des capacités de travail.

Contrairement aux sucres rapides (sucreries), les glucides complexes se dégradent lentement et maintiennent de ce fait un bon niveau de glucose sanguin pendant plusieurs heures.

Au quotidien, le cerveau a aussi besoin d'acides aminés pour fabriquer certains de ses neuromédiateurs. Il lui faut des protéines de bonne qualité à tous les repas, y compris au petit-déjeuner.

Lipides

L'entretien des structures cérébrales nécessite des lipides. Les membranes des cellules du cerveau, comme celles du reste du corps, sont constituées de graisses, et d’acides gras oméga-3 en particulier. Le DHA – qui est l’oméga-3 majoritaire – participe à l'élaboration des membranes neuronales, ainsi qu'à la vascularisation du cerveau. Un manque d’oméga-3 peut augmenter le risque de certaines affections neurologiques comme la dyslexie, la dépression, la schizophrénie, la démence ou le trouble bipolaire.

Vitamines

Six vitamines du groupe B (B1, B2, B3, B5, B6, B8) permettent au cerveau de transformer en énergie les protéines, les lipides et le glucose qu’il reçoit.

Les légumes à feuilles vert foncé. Les épinards, blettes, brocolis et salades contiennent de nombreuses vitamines du groupe B en particulier de la vitamine B9. La vitamine B9 (folates) permet de fabriquer au niveau du cerveau de la S-adénosyl-méthionine (SAMe) qui a des effets bénéfiques sur la fluidité membranaire des neurones et la synthèse de neurotransmetteurs associés à l’humeur. Un taux correct de vitamine B9 grâce aux légumes à feuilles vert foncé et aux légumineuses protège ainsi de la dépression.

L’œuf. L’œuf est riche en choline, une vitamine du groupe B qui est essentielle à la production d’acétylcholine, le neurotransmetteur associé à la mémoire. Une carence en acétylcholine est ainsi liée à la maladie d’Alzheimer et à la démence. Pendant la grossesse, la choline est essentielle au développement normal du cerveau du fœtus.

Les vitamines A, E et C sont anti-oxydantes et protègent le cerveau (comme les autres organes) des dégâts des radicaux libres qui circulent en permanence dans le corps et qui sont particulièrement produits lors des situations de stress. Pour renforcer les défenses contre les radicaux libres, l'alimentation doit être riche en antioxydants. La vitamine C dynamise la communication entre neurones.

La vitamine E contenue dans les noix, amandes et noisettes, mais aussi l’avocat, les épinards, les cacahuètes, l'asperge et les huiles d’olive et de colza, permettrait de prévenir le déclin cognitif, en particulier chez les personnes âgées.

Le curcuma. Cette épice fortement anti-oxydante protège le cerveau du stress mais semble aussi avoir des effets sur les troubles de la mémoire.

Minéraux

La plupart des minéraux sont nécessaires à l'activité de nombreux enzymes, hormones, transporteurs. Ils participent aux systèmes de défense de l'organisme, à la synthèse des acides nucléiques. En période d'activité cérébrale intense, ils seront présents pour assurer pleinement leurs rôles.

Pour fixer l'oxygène, comburant du cerveau, il faut du fer, ainsi que pour la production d'énergie. Autres éléments d'importance : l'iode, le calcium, le sélénium.

Microéléments

Ce sont des éléments chimiques nutritifs de nature minérale dont l’organisme a besoin en faibles quantités pour se développer : manganèse, cuivre brome, fluor, zinc.

L'eau

Le cerveau contient 80% d’eau ; c’est un des organes les plus riches en eau. L'eau améliore l'irrigation du cerveau et fournit la force et l’énergie électrique nécessaire aux fonctions cérébrales, tout particulièrement pour la pensée. Elle est absolument nécessaire à une bonne fabrication de tous les neurotransmetteurs, comme la sérotonine et à la production des hormones par le cerveau.

L’eau permet dans certains cas de prévenir les troubles de déficit d’attention chez les enfants.

Il est primordial de boire suffisamment et régulièrement tout au long de la journée. Concrètement, pour boire 1,5 litre d’eau par jour, il faut commencer dès le matin (un grand verre au réveil) et continuer régulièrement dans la journée entre et pendant les repas (au total 6 à 8 verres d’eau par jour).

En plus de l'eau que nous buvons, nous obtenons de l'eau en buvant du thé, du café ou des jus de fruits et en mangeant du potage, des fruits et des légumes.

Nutrition du cerveau du bébé

Le cerveau d'un nouveau né consomme beaucoup d'énergie : 44% des besoins, alors que le cerveau fait 10% du poids de l'enfant ; 70 à 80% de la masse corporelle du nouveau né est constituée d'eau, cette proportion diminuant à 60% chez l'enfant et l'adulte.

Le lait maternel. Le lactose est le sucre du lait de constitue 40% des apports caloriques du lait maternel.

Le lait maternel peut fournir tous les nutriments nécessaires pendant les six premiers mois de la vie et une proportion utile des nutriments nécessaires jusqu'à l'âge de 2 ans au moins. Le lait d'origine animale et les produits laitiers, tels que la caillebotte, le yoghourt et le fromage, sont d'excellentes sources de protéines, de lipides et de nombreux micro-nutriments, comme le calcium (mais pas le fer).

Hydrates de carbone. À partir de l'âge de 2 ans, la recommandation est de fournir 60% de l'énergie sous forme d'hydrates de carbone (sucres lents).

La nutrition des enfants n’est pas sans conséquence sur leur réussite scolaire. À l’âge de 6 à 16 ans, leurs dépenses énergétiques sont plus importantes que celles d’un grand travailleur. À cette période de leur vie, les enfants sont souvent en hyperactivité à l’exception des passionnés de jeux vidéo qui passent une grande partie de leur temps face aux écrans. Tous les jours, une alimentation quotidienne équilibrée est indispensable pour compenser les pertes calorifiques.

Le temps de croissance corporelle pendant l'enfance est très long à cause de la demande énergétique du cerveau pour se développer

Selon une étude réalisée par des chercheurs de la Northwestern University, parue en août 2014 dans les Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), pour se développer le cerveau a besoin de beaucoup de glucose. Et cette consommation en glucose se fait au détriment de la croissance corporelle.

Si le cerveau humain met autant de temps à se développer, c'est parce qu'il est très gourmand en énergie. Le cerveau, qui repartit les apports en énergie entre les besoins en matière grise et les besoins corporels, privilégie le développement du cerveau à la croissance. Ce qui expliquerait pourquoi le temps de l'enfance dure si longtemps chez les humains.

Pour vérifier si la période de l'enfance, où la croissance est la plus ralentie, coïncide avec le pic de demande énergétique du cerveau, les chercheurs ont analysé des données obtenues auprès de dizaines d'enfants et de jeunes adultes. Les sujets avaient été soumis à une technique d'imagerie médicale permettant de visualiser l'activité métabolique du cerveau.

Les chercheurs américains ont constaté que, durant l'enfance, les périodes de forte consommation en glucose par le cerveau opèrent aux dépens du reste du corps. Ainsi, à la naissance, le cerveau détourne 50 à 60% du glucose disponible pour ses propres besoins. Un chiffre qui atteint 66% à l'âge de 4 ou 5 ans. Un âge qui correspond à une période très stimulante d'un point de vue cérébral. L'enfant apprend par exemple à maîtriser son corps, à lire et écrire, à établir des liens logiques, ou encore à planifier ses actions.

Comme le cerveau puise tout le glucose à son profit, il reste moins de "carburant" pour les autres besoins, notamment les besoins corporels. Logiquement, la croissance corporelle ralentit à cet âge, pour reprendre à la puberté. Et l'étude montre d'ailleurs que la consommation de glucides par le cerveau commence à diminuer quand la croissance repart.

Le corps ne peut pas se permettre de grandir trop vite, car une grande quantité d'énergie est requise pour alimenter le développement du cerveau humain. Le fait que le cerveau se développe en grande partie après la naissance et sur une si longue durée, est un mécanisme qui explique le haut niveau d'intelligence.

Le cerveau humain ne cesse d'ailleurs de se développer. C'est pourquoi, tout au long de la vie, il reste très gourmand en glucose.

Le cerveau se protège quand il manque d’énergie – Protéine AMPK

Des chercheurs britanniques des universités de Leeds, Édimbourg et Dundee ont vérifié comment le cerveau se protège des dommages quand il n’a pas assez d'énergie. Leurs résultats ont été publiés dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences en octobre 2011.

Normalement, le sang fournit assez de glucose et d’oxygène au cerveau pour générer la grande quantité d'énergie nécessaire pour activer ces fonctionnalités d'action. Cependant, si les vases sanguins qui portent ces substances au cerveau se rétrécissent ou se bloquent, l’apport de nutriments s'arrête. L'épuisement des neurones menace non seulement de générer des états d'indolence ou de manque d'appétit, mais de déchaîner la mort des cellules nerveuses, ce qui pourrait provoquer un accident vasculaire cérébral (AVC).

L'équipe de chercheurs a découvert que, quand cela arrive et l’apport d'énergie commence à s'épuiser, le cerveau met en marche une stratégie de protection, déchaînée par la protéine AMPK, qui réduit la fréquence des impulsions électriques, en faisant des économies d’énergie. C'est-à-dire, si les neurones restent sans énergie, ils commencent à agir plus lentement.

Cette activité de la protéine AMPK a été découverte par le professeur Graham Hardie, de l'Université de Dundee, qui explique que la première fois que le système AMPK a été identifié grâce à l'étude du métabolisme de la graisse dans le foie en 1980, on n’avait pas réalisé qu’il pourrait régler aussi les différentes fonctions dans d'autres organes, comme les circuits nerveux dans le cerveau.

Le cerveau fonctionne vingt-quatre heures et a besoin d’énergie même pendant le sommeil ou dans des moments de repos. Les neurones échangent constamment des impulsions électriques ce qui rend possible le fonctionnement de tous les systèmes de l'organisme humain.

Ces nouvelles découvertes suggèrent que si les cellules du cerveau restent sans énergie, elles commencent à agir plus lentement. Il est possible que cela conduise, à long terme, à développer de nouveaux traitements pour les patients avec des problèmes dans la circulation cérébrale, qui ont un plus grand risque de souffrir des maladies comme l'accident vasculaire cérébral.

Le bâillement

Le bâillement est un mécanisme de thermorégulation qui permet au cerveau de garder sa température optimale afin qu’il puisse fonctionner rapidement. Si le cerveau se réchauffe trop, inspirer une quantité d’air froid permet de refroidir le sang qui y circule.

Lorsque l’on bâille, on inhale de l’air tout en étirant les tympans, et souvent, il arrive même d’étirer tous les membres du corps. En moyenne, un bâillement dure 6 secondes.

Le mouvement du bâillement se décompose en trois étapes :

* Il débute avec une longue et profonde inspiration.

* Cette inspiration s'accompagne d'une courte apnée d'environ une seconde.

* Il se termine avec une expiration très rapide de l'air inspiré qui peut parfois stimuler l'activité des glandes lacrymales.

Lorsqu'on est fatigué, la température cérébrale augmente. Le manque de sommeil élève la température du cerveau. Et lorsque c'est le cas, la vigilance est moindre. Cela arrive quand on est fatigué, peu stimulé (donc quand on s'ennuie), mais aussi quand il fait chaud ou qu'on est malade. Le bâillement permet de regagner rapidement en vigilance.

Le bâillement peut fonctionner comme une altération des deux premières variables: augmenter le flux du sang artériel et permettre un flux de sang plus frais au cerveau. Un sang neuf et plus frais est conduit au cerveau et un sang veineux plus chaud en est expulsé.

Les chercheurs distinguent différents types de bâillements

Le bâillement physiologique, émis pendant les périodes de transition du lever au coucher, ou pendant les phases d’éveil, qui en ayant une influence sur la circulation du liquide céphalo-rachidien et sur les neurotransmetteurs, stimulerait la vigilance, offrant un signal alertant qu’il est temps de dormir, de manger, de se lever.

Le bâillement de stress, se produit lors de querelles ou lors de contextes anxiogènes. Toute créature dotée d’un système limbique connait ce bâillement émotionnel, lié au stress.

Le cerveau est un des organes le plus petit dans notre corps, mais paradoxalement c’est lui qui régit notre corps et travaille jour et nuit sans repos, c’est pourquoi, c’est lui qui requiert également plus de nutriments et d'énergie pour fonctionner correctement.

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