Le Cerveau de l'Enfant et de l'Adolescent: Vieillissement Cérébral

samedi 30 décembre 2017

Vieillissement Cérébral

Dans notre monde où l'on rêve souvent de jeunesse éternelle, l'efficacité de notre pensée s'étiole avec l'âge. Cette diminution de la communication entre les neurones est inéluctable mais ses effets sont plus ou moins visibles selon les individus. En effet, certains de nos congénères ont encore un esprit jeune, vivace et réactif même après 80 ans, et d'autres sont ralentis et ne regardent que le passé. On perd très peu de neurones, contrairement à une idée reçue, par contre la densité des synapses : ces communications entre les neurones, diminue, ralentissant globalement le fonctionnement du cerveau.

Vers l'âge de six ans, le cerveau atteint 95% de sa taille adulte. Mais la substance grise continue de s'épaissir à partir de cet âge, permettant aux neurones d'acquérir de nouvelles connexions. L'hypothèse scientifique la plus acceptée suggère que le grand potentiel de développement du cerveau dépend des synapses éliminées.

C'est-à-dire que seules les connexions neuronales utilisées prévaudront. D'une certaine façon, notre cerveau élague les branches neuronales dont il n'a pas besoin, influençant directement le développement cognitif et raisonné que possède notre esprit.

La capacité de penser rapidement et de se souvenir des informations atteint son pic d'activité à 20 ans.

Le cerveau rétrécit

Le cerveau humain rétrécit. Même chez les individus en bonne santé, ceux qui ne souffrent d'aucune maladie neuro-dégénérative comme la maladie d'Alzheimer, cette réduction progressive de la taille est enregistrée à partir de 25 ans et le processus s’accélère après 50 ans. Ce n'est pas une perte massive de neurones, mais de changements dans la microstructure de ces cellules et les connexions dendritiques du cortex cérébral.

Cerveau normal – Cerveau avec atrophie

Cette atrophie se situe principalement dans le lobe frontal et l'hippocampe, zone où les souvenirs sont fixés, de sorte qu'elle a des conséquences directes sur les facultés telles que notre capacité à raisonner, notre vitesse mentale ou notre mémoire épisodique.

Les neurones font tout ce qu'ils peuvent pour maintenir leur fonction maximale aussi longtemps que possible, mais l'âge s'accumule contre eux après des années de forte consommation d'énergie.

Le cerveau humain consomme 25% de l'énergie disponible pour le reste du corps. Cette augmentation de la demande en énergie a certaines conséquences, comme la détérioration de l'efficacité mitochondriale ou l'augmentation du stress oxydatif, un changement métabolique qui, à long terme, expliquerait l'atrophie de notre cerveau à mesure que nous vieillissons.

Causes exogènes

Des études sur le vieillissement cérébral chez des sujets en bonne santé indiquent la perte de connectivité due à des facteurs naturels. Théoriquement, jusqu'à 40% de cette connectivité est perdue uniquement en raison du processus de vieillissement.

Que les habitudes de vie peuvent rétrécir le cerveau et l'atrophier, au-delà de l'âge, a été amplement prouvé. Des troubles tels que la dépression, l'insomnie, ont également été montré pour réduire le cerveau. Parmi ces facteurs, la consommation de drogues est l'une des principales causes d'atrophie.

Les altérations morphologiques produites par l'alcool dans le cerveau sont très similaires à celles de la maladie d'Alzheimer, avec des altérations dans les sillons, une atrophie corticale, etc. L'ecstasy ou les drogues de synthèse produisent aussi la destruction des neurones.

L'un des premiers effets est lié à l'accumulation de déchets toxiques pour les neurones : les radicaux oxydants.

Le diabète provoque sans s'en rendre compte une altération des vaisseaux sanguins du cerveau. De même l'excès de poids déclenche la libération de signaux inflammatoires dans le cerveau qui vont stresser les neurones et en altérer le fonctionnement.

Les changements dans le système nerveux avec l'âge

Les manifestations du vieillissement du système nerveux sont extrêmement variables d'un individu à l'autre et certains semblent y échapper, du moins partiellement. Les sensations et les perceptions sensorielles qui en découlent sont altérées, moins précises.

* La vitesse de conduction nerveuse diminue et il y a disparition de neurones et de connections synaptiques. Les fonctions motrices sont ralenties et moins bien contrôlées, les réflexes moins rapides, la marche plus lente et les capacités réactionnelles moins efficaces. Des tremblements peuvent apparaître.

* La durée du sommeil diminue ; les périodes d'éveil sont souvent entrecoupées de périodes de somnolence non réparatrice.

* Les fonctions cognitives subissent une dégradation plus ou moins sensible : une baisse de performance peut affecter la mémoire, l'attention, les capacités intellectuelles et parfois le langage.

* La démence sénile peut se manifester chez certains individus, principalement après l'âge de 75-80 ans.

Le vieillissement cérébral s'amorce vers l'âge de 20 ans, mais des altérations sensibles ne se manifestent qu'après l'âge de 60-65 ans ; si ces dégradations apparaissent avant cet âge relativement critique, il s'agit de sénilité précoce ou pathologique.

Manifestations anatomiques du vieillissement du système nerveux :

* Dégradation des organes sensoriels et neuro-musculaires, souvent très précoces (40-45 ans).

* Disparition de neurones, essentiellement dans certaines structures de commande motrice.

* Formation de plaques séniles caractérisées par des altérations localisées des tissus nerveux et de la névroglie (tissu de soutien et nourricier).

* Dégénérescence des filaments neuronaux et disparition de certaines connexions.

* Expansion du tissu de soutien au détriment du tissu nerveux proprement dit.

* Diminution du poids du cerveau de façon sensible après 45 ans ; chez la personne âgée cette diminution peut atteindre 7 à 8% du poids du cerveau adulte.

Problèmes dans le système nerveux

La démence et la perte significative de mémoire ne sont pas une partie normale du vieillissement. Elles peuvent être causées par des maladies du cerveau, comme la maladie d'Alzheimer, qui, selon les médecins, sont associées aux plaques neuro-fibrillaires et aux enchevêtrements qui se forment dans le cerveau et à l'accumulation de lipofuscine (pigment cellulaire composé de débris de molécules).

Le délire est une confusion soudaine qui entraîne des changements de comportement et de réflexion. Fréquemment, il est dû à des maladies qui ne sont pas liées au cerveau. Une infection peut causer une confusion chez une personne âgée. Certains médicaments peuvent aussi causer cela.

Des problèmes de pensée et de comportement peuvent également être causés par un diabète mal contrôlé. L'élévation et la diminution des niveaux de sucre dans le sang peuvent interférer avec la pensée.

Vieillissement cérébral pathologique. Les maladies dégénératives les plus répandues sont la maladie d'Alzheimer atteignant essentiellement les fonctions mentales et la maladie de Parkinson qui s'accompagne d'une dégradation importante des fonctions motrices. Ces maladies peuvent se manifester dés l'âge de 40 ans et les lésions qui les caractérisent sont irréversibles ; actuellement leur évolution peut dans certains cas être ralentie par différentes interventions médicamenteuses ou chirurgicales.

Prévention

De la même façon que l'on peut prendre soin de son corps, on peut veiller à préserver et à stimuler sa mémoire.

* Pratiquer une activité physique régulière. En réponse les vaisseaux sanguins stimulent dans le cerveau la libération d'une neurotrophine, sorte de vitamine du cerveau qui répare les connexions usées. De plus, l'activité physique régulière libère l'anandamide qui procure une sensation de bien-être, remonte le moral et stimule la libération de dopamine, une hormone du cerveau qui améliore la rapidité de la pensée et l’envie de vivre.

* Avoir des activités intellectuelles, sociales, voire manuelles, très variées, fréquentes et régulières : tous les jours, jouer aux cartes, faire des mots croisés, lire, se cultiver, apprendre, rencontrer des gens, discuter, se promener, découvrir, se renseigner.

* Aimer les aliments antioxydants (fruits, légumes, poissons), le calme, la gentillesse, le rire et l’empathie, qui favorisent la plasticité du cerveau.

Recherche

Nos capacités mentales ne vieillissent pas en même temps

Une recherche scientifique réalisée par le MIT et l'Hôpital général du Massachusetts, publiée dans la revue Psychological Science en mars 2015, montre que les capacités cognitives ne restent pas les mêmes tout au long de la vie, puisqu'elles atteignent un pic de capacité et des périodes de déclin.

Selon ses résultats, en réalité, il n'y a pas un seul pic de développement cognitif, mais on observe des pics et des tâches cérébrales différents qui sont progressivement perdus. C'est-à-dire, bien qu'il soit vrai que notre esprit s'essouffle après 20 ans, toutes ses tâches ne diminuent pas après cet âge, mais certaines activités continuent à fonctionner à pleine capacité jusqu'à l'âge de quarante ans.

Les scientifiques ont utilisé deux sites Web (gameswithwords.org et testmybrain.org) pour recruter autant de bénévoles que possible. Grâce à cette stratégie, ils ont réussi à obtenir des données de plus de trois millions de personnes.

Leur point de départ était de vérifier que la capacité de reconnaissance faciale s'améliore progressivement jusqu'à ce que la personne atteigne la trentaine. À partir de là, cela empirait petit à petit. Cette conclusion s'est heurtée de front à l'idée que le vieillissement cérébral commençait en pleine jeunesse.

Les raisons de ce vieillissement progressif du cerveau pourraient être des changements génétiques ou des variations dans les structures nerveuses.

Cette étude a permis de montrer que chaque capacité cognitive avait son pic maximum à un âge différent. De cette façon, le traitement de l'information atteint son apogée à 18 ou 19 ans, et sa baisse commence plus tard, alors que la mémoire à court terme continue de s'améliorer jusqu'à l'âge de 25 ans, elle y reste et commence à diminuer à 35 ans. De plus, si les états émotionnels des personnes étaient pris en compte, les pics maximums se sont produits plus tard, autour de 40 ans et même à 50 ans.

En ce qui concerne le vocabulaire, qui a fait l'objet d'un autre test, la recherche a montré qu'à 40 ans il y a un pic maximum, puis un autre environ à 60 ou 70 ans, ce qui peut être le résultat d'une plus grande stimulation intellectuelle chez les personnes âgées ou la performance des emplois qui nécessitent plus de lecture ou un niveau plus élevé d'éducation.

Maintenant, la prochaine étape des chercheurs est de continuer à investiguer sur les pics maximums à différents moments et dans chacune des compétences, en plus d'évaluer le rôle que la génétique et les changements dans la structure du cerveau peuvent avoir.

Premières régions du cerveau qui changent avec l'âge

Selon un article publié dans PNAS en 2014, il a été identifié quelles sont les premières régions du cerveau qui sont altérées avec l'âge chez les personnes normales.

C'est un ensemble de zones qui configurent collectivement ce que l'on appelle le cortex transmodal. Ce sont les zones qui sont responsables de relier et d'associer les stimuli isolés et de générer des représentations de plus grande importance. Ce sont les dernières à être structurées lors de la formation du cerveau humain puisqu'elles ne sont pas achevées avant l'adolescence.

Depuis quelque temps, on énonçait ce modèle “symétrique” selon lequel les dernières régions cérébrales à se former seraient les premières à dégénérer avec l'âge, mais jusqu'à présent personne ne l'avait montré avec des données.

Les neuroscientifiques ont analysé des images par résonance magnétique fonctionnelle chez près de 500 volontaires sains et ont trouvé deux schémas clairs associés au vieillissement : la perte globale de masse grise (déjà connue) et les changements dans les régions constituant le réseau transmodal : le cortex préfrontal latéral, le sillon intra-pariétal, le cortex orbito-frontal, le sulcus temporal supérieur, le cortex cingulaire postérieur, le lobe temporal médial, l'opercule pariétal et quelques autres. Alors oui, les régions qui se forment plus tard au cours de la maturation du cerveau sont les premières à dégénérer à mesure que nous vieillissons.

La chose évidente, à ce stade, était de vérifier si ces mêmes zones sont touchées dans la principale maladie neuro-dégénérative associée au vieillissement, la maladie d'Alzheimer. Les scientifiques ont donc utilisé des images similaires obtenues auprès de patients et ont constaté que les zones touchées coïncidaient de manière significative. Mais ils ont également prouvé ce qui se passerait dans le cerveau des patients atteints d'une maladie qui se développe pendant l'adolescence : la schizophrénie. Le résultat était le même, les régions touchées coïncident significativement avec celles qui sont altérées au cours du vieillissement.

Le fait qu'une maladie qui est générée dans le cerveau de l'adolescent – la schizophrénie – partage les mêmes lésions avec une autre qui apparaît en fin de vie – la maladie d'Alzheimer – suggère que l'apparition de cette dernière pourrait être prédite en fonction de la façon dont le développement du cerveau a été pendant l'adolescence. Ou peut-être les mêmes facteurs de risque, à la fois environnementaux et génétiques, sont présents dans les deux cas. Un sujet à étudier dans les années à venir.

L’obésité accélère le vieillissement du cerveau

Des chercheurs de l’université de Cambridge dans une étude publiée dans la revue Neurobiology of Aging en juillet 2016, ont trouvé que l’obésité et le surpoids provoquent un vieillissement précoce de 10 ans du système nerveux.

Pour l’étude 473 personnes âgées de 20 à 87 ans ont été choisies et classées par rapport à leurs poids. Deux groupes ont été créés : celui des maigres et celui des obèses.

Selon les chercheurs les personnes en surpoids perdent un an de leur espérance de vie, 3 ans pour celles en situation d’obésité et 10 ans pour les gens en obésité sévère. Les personnes obèses auraient une substance blanche plus abîmée que les personnes de poids normal. Malgré une diminution de leur matière blanche, les sujets ne présentent aucun déficit cognitif.

Image comparée de la quantité de matière grise (en brun foncé) et de matière blanche (en orange) chez deux volontaires masculins, celle de la gauche âgée de 56 ans (indice de masse corporelle de 19,5); celle du droit de 50 ans (indice de masse corporelle de 43,4).

La matière blanche est une catégorie de tissus située dans le système nerveux central. Composée de fibres nerveuses (allongement des neurones), elle coordonne plusieurs aires de la substance grise (endroit où les corps cellulaires se trouvent). Le vieillissement du cerveau dépend de la substance blanche. Plus la substance blanche est endommagée, plus le cerveau vieillit.

La dégradation de la substance blanche est également liée à plusieurs pathologies telles que : la sclérose en plaque, la maladie d’Alzheimer ou encore plusieurs anomalies neuro-dégénératives.

Le cerveau des femmes obèses est similaire à celui des personnes âgées

Des chercheurs de l'Institut Max Planck du Département des sciences du cerveau de Leipzig, en Allemagne, ont montré dans une étude publiée en décembre 2014, que des changements dans le lobe frontal du cortex cérébral et des modifications des fibres nerveuses sont observés chez les femmes obèses et qui les lient à d'autres régions du cerveau.

Ils ont observé que ce n'est pas le cas dans tout le cerveau, mais que cela est très spécifique pour les zones touchées par l'obésité.

Une partie du cerveau, le cortex cérébral, est connu pour avoir une relation entre l'indice de masse corporelle (IMC) et d'autres changements dans le cerveau ; et spécifiquement le cortex préfrontal dorsal-latéral, une région qui est située dans le lobe frontal du cortex cérébral, on sait qu’il est impliqué dans le contrôle de notre comportement dans différentes situations de la vie quotidienne, y compris le contrôle de nos habitudes alimentaires.

Les chercheurs ont analysé les changements dans la région du lobe frontal dans un groupe de femmes en surpoids. Ils ont enregistré des indicateurs de l'obésité, tels que l'indice de masse corporelle et la leptine, ce qui est une indication de la présence de graisse corporelle.

Les résultats ont montré que le cerveau chez les femmes obèses était similaire à celui observé chez les personnes âgées. Par exemple, on a vu chez elles que la transmission des signaux était diminuée sur les voies nerveuses du lobe frontal du cortex cérébral et qu'un signal nerveux ne pouvait pas facilement passer d'un endroit à un autre.

À cet égard, les scientifiques ont expliqué que les nerfs sont normalement enveloppés dans une gaine de myéline, mais chez ces femmes, la gaine de myéline a également diminué, de sorte que les signaux ne pouvaient pas être transférés rapidement.

Une interprétation possible des résultats pourrait être que la structure de certaines voies est prématurément vieillie chez les personnes en surpoids ; cependant, cela pourrait être une spéculation.

L'Institut Max Planck a conclu que le changement de comportement des structures relatives au lobe frontal chez les femmes obèses incline à penser à l'idée de combiner les régimes avec les approches comportementales de la psychologie, afin que les individus apprennent à mieux contrôler leurs habitudes alimentaires dans le futur.

L'obésité peut affecter la structure du cerveau et à la suite de ces changements physiques, le contrôle de la consommation excessive de nourriture du centre de récompense dans le cerveau est modifié, de sorte que de plus en plus d'aliments sont nécessaires pour la même satiété.

Si l’on sait que les régions du cerveau et les voies nerveuses sont altérées par l'obésité, on apprendra aussi quelque chose sur la façon dont l'obésité affecte le fonctionnement du cerveau. En combinant un régime avec la formation d'un comportement spécifique, on essayera d'enseigner aux personnes affectées de meilleures habitudes alimentaires afin de stabiliser le poids à long terme.

La danse, meilleur sport contre le vieillissement du cerveau

Une équipe de chercheurs du Centre allemand de maladies neuro-dégénératives de Magdeburg dans une étude, publiée dans le journal Frontiers in Human Neuroscience en juin 2017, ont trouvé que plusieurs mois de danse ont permis d’améliorer l’équilibre des participants et le volume de leur hippocampe.

L’étude a porté sur des adultes non malades, d’une moyenne d’âge de 68 ans. Pendant 18 mois, 14 personnes ont participé à une classe de danse, 12 personnes à une classe de fitness classique. Les sessions ont d’abord eu lieu deux fois par semaine pendant 6 mois, puis une fois par semaine pendant 12 mois.

Les participants au programme de danse devaient en permanence apprendre de nouvelles choses. Les pas, les mouvements de bras, la vitesse, le rythme, les formations changeaient à chaque instant, pour maintenir les participants dans un état d’apprentissage constant.

Augmentation du volume de l’hippocampe et amélioration de l’équilibre. Chez les deux groupes, plusieurs mois d’exercice ont permis d’améliorer le volume de l’hippocampe des sujets, une région du cerveau touchée de plein fouet par le vieillissement normal et pathologique, et importante pour la consolidation de la mémoire, l’apprentissage et le déplacement dans l’espace.

Mais chez le groupe des danseurs, les chercheurs ont observé cette augmentation du volume dans davantage de régions de l’hippocampe, notamment dans l’une d’elles appelée le subiculum, dédiée à la mémoire de travail et la relation à l’espace.

L’équilibre a également été évalué, car il est maintenant connu comme un indicateur de la qualité du vieillissement. Seuls les danseurs ont montré une amélioration de leur équilibre.

Cet effet sur l’hippocampe pourrait aussi s’agir d’un effet métabolique d’oxygénation du cerveau, de meilleur état de santé général grâce au sport. Autre possibilité : il n’est pas impossible de le relier à la composante “plaisir”. Les circuits de l’émotion sont étroitement associés à ceux de la mémoire. Et la danse, c’est émotionnellement positif et motivant.

L’hippocampe est une structure particulièrement plastique : c’est l’une des structures où on va trouver la neurogenèse, la naissance de nouveaux neurones.

Le régime méditerranéen ralentit le vieillissement du cerveau

Une équipe de l’université d’Edimbourg (Royaume-Uni), dans une étude publiée dans la revue spécialisée Neurology en janvier 2017, a montré que le régime méditerranéen protègerait le cerveau du vieillissement.

Cette étude s’est déroulée en deux phases. Dans un premier temps, 967 Ecossais âgés de 70 ans ont rempli des questionnaires sur leurs habitudes alimentaires. A 73 ans, plus de 500 ont passé des IRM pour mesurer le volume du cerveau, de la matière grise, et l’épaisseur du cortex. A l’âge de 76 ans, 400 d’entre eux ont réalisé une seconde fois cet examen.

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cerveau associé à la maladie d'Alzheimer

Par rapport aux autres, les adeptes du régime méditerranéen ont un volume cérébral préservé. En effet, avec l’âge, cet organe se rabougrit naturellement. On perd les cellules cérébrales qui peuvent affecter l’apprentissage et la mémoire, mais une alimentation méditerranéenne évite 0,5 % du déclin. Cela représente la moitié de la régression due au vieillissement. Les aliments favorables sont nombreux : fruits, légumes, huile d’olive, haricots ou encore céréales complètes.

Comme le conclut l’étude, la quantité de poisson et de viande plus ou moins importante n'est pas à l'origine du changement, ce qui suggère que d’autres composants du régime méditerranéen, ou éventuellement la combinaison de tous ces composants sont responsables de cette association.

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S'il est stimulé, le cerveau est capable de créer de nouveaux neurones à partir de cellules souches – la neurogenèse – ainsi que de nouvelles connexions entre eux. C'est là l'une des grandes qualités de notre cerveau, que l'on appelle la plasticité cérébrale : cet organe est capable de s'adapter selon les stimuli qu'il reçoit. Ainsi, nous sommes capables d'acquérir et de développer des connaissances tout au long de notre vie. L'entretien de la réserve cognitive doit être initié le plus tôt possible, mais il n'est jamais trop tard pour le débuter et l'on ne doit jamais arrêter.

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