Irisine et neuroplasticité

L’exercice physique (EX) est aujourd’hui pleinement reconnu comme un moyen non médicamenteux efficace pour préserver les fonctions cérébrales et prévenir le déclin cognitif. Les études, tant chez l’Homme que chez l’animal, montrent avec constance que les effets bénéfiques de l’EX sur la neuroplasticité hippocampique sont principalement médiés par le BDNF (brain-derived neurotrophic factor). En réponse à l’EX, l’augmentation des taux cérébraux de BDNF passe par trois mécanismes complémentaires : (1) Voie neuronale : l’augmentation de l’activité neuronale stimule directement l’expression de BDNF dans les neurones ; (2) Voie hémodynamique : l’augmentation du flux sanguin cérébral induit la production de NO par l’endothélium, ce qui stimule l’expression de BDNF dans les vaisseaux sanguins cérébraux ; (3) Voie endocrine/humorale : la contraction des muscles squelettiques induit la sécrétion de molécules (myokines) dans la circulation sanguine qui jouent un rôle essentiel dans la communication avec le cerveau. Parmi elles, l’irisine, dérivée du clivage de la protéine transmembranaire FNDC5 (fibronectin type III domain-containing 5), semble contribuer de manière significative à l’augmentation des taux hippocampiques de BDNF en réponse à l’EX. Cependant, pour les personnes chez qui l’EX classique est difficile ou limité, des alternatives à moindre contrainte cardiovasculaire suscitent un intérêt croissant. Parmi celles-ci : l’exercice excentrique (par exemple marche/course en descente), est déjà utilisé en réadaptation cardiaque pour ses effets fonctionnels bénéfiques à faible coût énergétique ; et l’électromyostimulation (EMS), permet d’obtenir des contractions musculaires sans commande volontaire, via un courant électrique appliqué à la peau. Dans ce contexte, ces travaux de thèse comportaient trois objectifs principaux : (1) Etudier les effets de différentes modalités d’EX, intensités variées, excentrique, et de l’EMS sur les taux hippocampiques de BDNF ; (2) Déterminer dans quelle mesure la voie FNDC5/irisine contribue à la surexpression cérébrale de BDNF ; (3) Comprendre comment ces différentes modalités d’EX modulent les réponses neurobiologiques dépendante de l’irisine, en utilisant un modèle de rat jeune adulte (Wistar mâle). Nos résultats montrent que l’expression basale de FNDC5/irisine est plus élevée dans le muscle gastrocnémien que dans le soléaire et qu’elle est surtout localisée dans les fibres rapides de type II, en particulier les IIa. Nous avons également identifié un seuil d’intensité d’EX — environ 50 % de la vitesse maximale aérobie (VMA) — au-delà duquel l’expression hippocampique de BDNF est augmentée et corrélée aux taux sériques d’irisine, suggérant que l’irisine circulante joue un rôle clé dans la médiation de cet effet. Par ailleurs, la voie intégrine αV/β5 – FAK – eNOS semble jouer un rôle majeur dans l’augmentation de l’expression endothéliale du BDNF induite par l’irisine. En revanche, bien que l’EX excentrique et l’EMS induisent une surexpression hippocampique de BDNF, cette induction paraît indépendante de la voie médiée par l’irisine. En conclusion, nos données soulignent l’importance et la précision des paramètres de l’EX (type, intensité, mode de contraction) dans la modulation de la voie FNDC5/irisine, dont l’activation apparaît fortement liée au métabolisme musculaire. Elles suggèrent aussi que l’irisine pourrait constituer une cible thérapeutique intéressante pour soutenir la santé cérébrale puisque son action ne requiert pas nécessairement de franchir la barrière hématoencéphalique.