Exercice, plasticité cérébrale, sommeil et privation du sommeil : mécanismes interactifs et implications pour la consolidation de la mémoire

1. Résumé du projet

Mise en contexte : De récentes évidences indiquent que l’exercice et le sommeil, deux activités diamétralement opposées, interagissent de manière synergique dans la formation de la mémoire. Toutefois, les mécanismes qui sous-tendent ces interactions sont inconnus. L’exercice semble déclencher des processus qui modifient l’architecture du sommeil et optimisent la plasticité cérébrale impliquée dans la consolidation de la mémoire. Ainsi, l’exercice pourrait potentiellement protéger la mémoire contre les effets délétères de la privation de sommeil.

Objectifs :

1. Confirmer la synergie entre l’exercice et le sommeil dans la formation de la mémoire ;
2. Étudier si les mécanismes de la plasticité cérébrale sont impliqués dans ces interactions ;
3. Déterminer si l’exercice protège la consolidation de la mémoire des effets négatifs de la privation de sommeil.

Conception : L’expérimentation sera conçue à l’aide de mesures répétées et différentes interventions : exercice, repos, sommeil et privation de sommeil. Une courte et intense séance d’exercice sera utilisée puisque ce type d’intervention est idéal pour étudier l’interaction entre la plasticité cérébrale et l’architecture du sommeil. Nous nous concentrerons sur la mémoire procédurale puisque sa consolidation peut être étudiée avec des stimulations cérébrales non invasives.

Hypothèse : L’exercice et le sommeil auront des effets sommatifs sur la consolidation de la mémoire procédurale. L’exercice induira des changements positifs dans la plasticité cérébrale qui modifieront l’architecture du sommeil et améliorera la mémoire. La privation de sommeil réduira la plasticité cérébrale et altérera la mémoire, mais l’exercice atténuera ces effets en protégeant la mémoire contre la privation de sommeil.

Méthode : Afin d’étudier les changements dans la plasticité cérébrale, l’architecture du sommeil et la mémoire procédurale, nous combinerons la stimulation magnétique transcrânienne (TMS), le test de dosage immunoenzymatique (ELISA), l’électroencéphalographie à haute densité (HD-EEG) et un apprentissage moteur. Plus précisément, nous évaluerons les changements de l’excitabilité cortico-spinale (TMS), de la concentration du facteur neurotrophique dérivé du cerveau (BDNF), de l’activité cérébrale (fuseaux de sommeil et ondes lentes) durant les stades 2 et 3 du sommeil lent (HD-EEG), ainsi que la mémoire procédurale.

Impact : Ce projet est très novateur puisqu’il explore un nouveau domaine de recherche avec une combinaison multimodale de techniques de recherche. Un sommeil insuffisant contribue au déclin cognitif et augmente la mortalité, le risque d’accident et diminue la productivité au travail. Ce projet fournira des informations importantes pour mieux comprendre l’interaction entre l’exercice, le sommeil et la mémoire, réduisant ainsi l’impact dévastateur de la privation de sommeil et des pertes de mémoire dans la société.

Équipe : Ce projet créera une nouvelle collaboration entre un groupe de chercheurs multidisciplinaire de différentes institutions québécoises qui sont à différents stades de leur carrière et sera réalisable grâce à l’expertise unique et complémentaire des membres de l’équipe sur l’exercice cardiovasculaire, le sommeil et la mémoire.

Formation : Les étudiants participant à ce projet seront exposés à une expérience de recherche unique et enrichissante qui leur permettra d’utiliser des techniques expérimentales à la fine pointe de la technologie et de développer des compétences essentielles pour répondre à une importante question de recherche.