Comment garder un cerveau en pleine forme grâce à l'activité physique ?
L'activité physique régulière procure de nombreux bénéfices pour la santé du cerveau et la cognition. Découvrez dans cet article complet les effets de l'exercice sur le débit sanguin cérébral, l'activité neuronale, la sécrétion de facteurs neurotrophiques et l'amélioration des capacités cognitives. Quels sports privilégier ? Quelle intensité et fréquence d'entraînement ? Retrouvez les recommandations de votre médecin.
SANTÉ MENTALE ET CERVEAUSANTÉ ET BIEN-ÊTRE
Dr Cédric Yves Bandelier
9/10/20237 min read


Garder un cerveau en pleine forme grâce à l'exercice physique
De nombreuses études scientifiques montrent que l’activité physique régulière est bénéfique pour la santé du cerveau et les capacités cognitives à tout âge. Que vous soyez adolescent, adulte ou senior, intégrer une routine d’exercice physique dans votre quotidien apporte pléthore d’effets positifs sur le plan cérébral. Voyons plus en détails quels sont ces bienfaits et comment l’activité physique agit sur notre cerveau.
L’activité physique augmente le débit sanguin cérébral
Lorsqu’on pratique une activité physique, notre rythme cardiaque augmente pour apporter plus d’oxygène aux muscles. Ce phénomène s’accompagne également d’une augmentation de l’irrigation sanguine de nombreuses régions cérébrales. Des études en imagerie fonctionnelle ont montré qu’un exercice aigu pouvait augmenter le débit sanguin cérébral de +30% en moyenne (1).
Cette amplification de la perfusion artérielle est particulièrement notable dans des zones clés pour la cognition, comme le cortex préfrontal, les lobes temporaux, le cortex cingulaire antérieur ou encore le cervelet (2). Le cortex préfrontal par exemple joue un rôle majeur dans les fonctions exécutives de haut niveau comme la flexibilité mentale, la mémoire de travail et le contrôle cognitif. Une irrigation sanguine plus importante de cette région va donc stimuler son activité neuronale.
Stimulation de l’activité cérébrale dans les zones frontales
En effet, cette augmentation du flot sanguin dans des régions cérébrales cruciales pour la cognition s’accompagne d’une activité neuronale renforcée, mise en évidence par des techniques d’imagerie fonctionnelle (3). Les zones frontales et préfrontales voient leur activité particulièrement stimulée lors d’un effort physique.
Or ces régions frontales sont impliquées dans diverses fonctions exécutives et processus cognitifs importants : concentration, mémoire de travail, prise de décision, inhibition, attention, planification, coordination motrice, etc (4). L’augmentation de l’activité neuronale dans ces zones sous l’effet de l’exercice physique va donc se répercuter positivement sur ces capacités cognitives cruciales.
Sécrétion de facteurs de croissance synaptiques
En parallèle de cette stimulation de l’activité neuronale, l’exercice physique aigu déclenche des changements biochimiques au niveau cérébral, en particulier la sécrétion accrue de certains neuromodulateurs clés. Lors d’un effort physique, des facteurs de croissance synaptiques comme le BDNF (Brain-Derived Neurotrophic Factor) sont sécrétés dans l’hippocampe (5).
Le BDNF est une protéine indispensable pour la croissance, la différenciation et la survie des neurones. Il renforce les connexions entre les cellules nerveuses en facilitant la plasticité synaptique et la potentialisation à long terme qui sous-tendent les processus d’apprentissage et de mémoire. L’exercice physique permet donc de stimuler la production de ce précieux allié de nos neurones.
Amélioration rapide des performances cognitives
Cette combinaison d’une meilleure irrigation sanguine cérébrale et d’adaptations biochimiques favorables se traduit par une amélioration significative des performances cognitives, et ce dès la fin d’une session d’activité physique. Des études ont montré que l’exercice aigu permet d’obtenir des gains à court terme de +5 à +10% dans diverses fonctions cognitives clés comme (6):
- L’attention (soutenue et divisée)
- La mémoire épisodique
- La mémoire de travail
- La vitesse de traitement de l’information
- Les fonctions exécutives (flexibilité mentale, prise de décision)
Ces effets bénéfiques sont observés aussi bien chez l’enfant et l’adolescent que chez l’adulte et le senior, avec toutefois des amplitudes variables. Ils se manifestent quel que soit le type d’activité physique pratiquée (endurance, resistance, coordination motrice, etc). L’intensité modérée à vigoureuse semble néanmoins procurer des gains cognitifs plus importants qu’une faible intensité.
Modifications structurelles cérébrales à long terme
Si les effets de l’exercice physique sur la cognition sont transitoires, la pratique régulière d’une activité sportive génère également des changements durables au niveau de la structure cérébrale. Plusieurs mois d’entraînement induisent par exemple une augmentation du volume de certaines régions clés.
Ainsi, une méta-analyse portant sur 36 études d’imagerie cérébrale a conclu que l’activité physique chronique était associée à une augmentation significative du volume de l’hippocampe (+2% en moyenne), siège de la mémoire épisodique (7). D’autres travaux ont montré qu’un entraînement physique prolongé permettait également de préserver l’épaisseur corticale dans les régions frontales et préfrontales impliquées dans les fonctions exécutives (8).
L’exercice chronique a aussi un effet positif sur l’intégrité de la substance blanche, ce tissu qui véhicule les informations entre les différentes régions du cerveau. Il renforce ainsi la connectivité neuronale, gage d’une bonne santé cognitive (9).
Optimisation des capacités cognitives
Ces remodelages structuraux induits par l’activité physique régulière, combinés à des adaptations métaboliques positives (régulation de facteurs neurotrophiques, inflammation, etc), se traduisent par une amélioration globale des capacités cognitives, dont les effets perdurent dans le temps.
Ainsi, des études longitudinales ont montré que les personnes, enfants comme adultes, qui s’entraînent physiquement de façon soutenue conservent de meilleures aptitudes dans toute une série de domaines cognitifs au fil des années : mémoire épisodique, apprentissage, langage, fonctions exécutives, vitesse de traitement de l’information, fluidité cognitive, etc (10).
Lutter contre le déclin cognitif lié à l’âge
Ces bienfaits multiformes de l’activité physique sur la cognition en font une stratégie prometteuse pour lutter contre le déclin cognitif lié à l’avancée en âge et réduire le risque de démences telles qu’Alzheimer ou Parkinson (11). Même à un stade avancé, l’exercice physique aide à ralentir l’aggravation des troubles moteurs et cognitifs chez les patients atteints de maladies neurodégénératives, préservant leur autonomie (12).
Les mécanismes protecteurs de l’exercice physique sont multiples : stimulation de facteurs neurotrophiques, neurogenèse accrue, réduction de l’inflammation cérébrale, amélioration de la vascularisation, renforcement des défenses antioxydantes, etc (13). L’activité physique régulière permet de prendre soin de la santé globale de notre cerveau, quels que soient notre âge et notre état cognitif.
Quelle activité privilégier pour un impact maximal sur la cognition ?
Tous les types d’exercice ne se valent pas lorsqu’il s’agit d’optimiser ses capacités cérébrales. Selon les études scientifiques, voici les recommandations pour un effet maximal sur la cognition :
- Privilégier les activités d’endurance (marche active, course à pied, natation, vélo, aviron, etc) qui stimulent fortement la circulation sanguine cérébrale et les facteurs neurotrophiques (14).
- Pratiquer si possible 5 séances par semaine, avec une durée minimum de 20 à 30 minutes par session pour obtenir l’essentiel des bénéfices cognitifs (15).
- Viser une intensité modérée à soutenue, soit 60-80% de la fréquence cardiaque maximale selon l’âge, pour maximiser les gains cognitifs (16).
- Compléter si possible avec du renforcement musculaire qui potentialise les bienfaits métaboliques et cardiovasculaires.
- Ajouter des exercices d’équilibre et de coordination, particulièrement bénéfiques chez les seniors.
En résumé, de nombreuses études scientifiques convergent pour montrer que l’activité physique, sous certaines conditions de fréquence, intensité et durée, est extrêmement favorable à la santé du cerveau et aux capacités cognitives à tout âge. Alors il ne reste plus qu’à chausser vos baskets pour garder votre matière grise en pleine forme !
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Références :
1. Ogoh S, Ainslie PN. Cerebral blood flow during exercise: mechanisms of regulation. J Appl Physiol (1985). 2009 Sep;107(5):1370-80.
2. Kashihara K, Maruyama T, Murota M, Nakahara Y. Positive effects of acute and moderate physical exercise on cognitive function. J Physiol Anthropol. 2009 Mar;28(2):155-64.
3. Yanagisawa H, Dan I, Tsuzuki D, Kato M, Okamoto M, Kyutoku Y, Soya H. Acute moderate exercise elicits increased dorsolateral prefrontal activation and improves cognitive performance with Stroop test. Neuroimage. 2010 Apr 1;50(4):1702-10.
4. Chang YK, Labban JD, Gapin JI, Etnier JL. The effects of acute exercise on cognitive performance: a meta-analysis. Brain Res. 2012 May 9;1453:87-101.
5. Marlatt MW, Potter MC, Lucassen PJ, van Praag H. Running throughout middle-age improves memory function, hippocampal neurogenesis and BDNF levels in female C57Bl/6J mice. Dev Neurobiol. 2012 Dec;72(12):943-52.
6. Lambourne K, Tomporowski P. The effect of exercise-induced arousal on cognitive task performance: a meta-regression analysis. Brain Res. 2010 Apr 12;1341:12-24.
7.Firth J, Stubbs B, Vancampfort D, Schuch F, Lagopoulos J, Rosenbaum S, Ward PB. Effect of Aerobic Exercise on Hippocampal Volume in Humans: A Systematic Review and Meta-Analysis. Neuroimage. 2018 May 1;166:230-238.
8. Weinstein AM, Voss MW, Prakash RS, Chaddock L, Szabo A, White SM, Wojcicki TR, Mailey E, McAuley E, Kramer AF, Erickson KI. The association between aerobic fitness and executive function is mediated by prefrontal cortex volume. Brain Behav Immun. 2012 Nov;26(8):1141-8.
9. Voss MW, Erickson KI, Prakash RS, Chaddock L, Kim JS, Alves H, Szabo A, Phillips SM, Wójcicki TR, Mailey EL, Olson EA, Gothe N, Vieira-Potter VJ, Martin SA, Pence BD, Cook MD, Woods JA, McAuley E, Kramer AF. Neurobiological markers of exercise-related brain plasticity in older adults. Front Aging Neurosci. 2010;2:28.
10. Fedewa AL, Ahn S. The effects of physical activity and physical fitness on children's achievement and cognitive outcomes: a meta-analysis. Res Q Exerc Sport. 2011 Sep;82(3):521-35.
11. Pedersen BK, Saltin B. Exercise as medicine - evidence for prescribing exercise as therapy in 26 different chronic diseases. Scand J Med Sci Sports. 2015 Dec;25 Suppl 3(Suppl 3):1-72.
12. Forbes D, Thiessen EJ, Blake CM, Forbes SC, Forbes S. Exercise programs for people with dementia. Cochrane Database Syst Rev. 2008 Jul 16;(3):CD006489.
13. Voss MW, Vivar C, Kramer AF, van Praag H. Bridging animal and human models of exercise-induced brain plasticity. Trends Cogn Sci. 2013 Oct;17(10):525-44.
14. Lucas SJ, Ainslie PN, Murrell CJ, Thomas KN, Franz EA, Cotter JD. Effect of age on exercise-induced alterations in cognitive executive function: relationship to cerebral perfusion. Exp Gerontol. 2012 Jul;47(7):541-51.
15. Northey JM, Cherbuin N, Pumpa KL, Smee DJ, Rattray B. Exercise interventions for cognitive function in adults older than 50: a systematic review with meta-analysis. Br J Sports Med. 2018 Feb;52(3):154-160.
16.Angevaren M, Aufdemkampe G, Verhaar HJ, Aleman A, Vanhees L. Physical activity and enhanced fitness to improve cognitive function in older people without known cognitive impairment. Cochrane Database Syst Rev. 2008 Jul 16;(3):CD005381.
17. Herold F, Törpel A, Schega L, Müller NG. Functional and/or structural brain changes in response to resistance exercises and resistance training lead to cognitive improvements - a systematic review. Eur Rev Aging Phys Act. 2019 Apr 8;16:10.
18. Kramer AF, Erickson KI. Capitalizing on cortical plasticity: influence of physical activity on cognition and brain function. Trends Cogn Sci. 2007 Aug;11(8):342-8.
19. Law LLF, Barnett F, Yau MK, Gray MA. Effects of Functional Tasks Exercise on Older Adults with Cognitive Impairment: A Meta-Analysis. Gerontologist. 2018 Nov 15;58(6):e598-e612.
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