Stimuler le cerveau agit-il sur la performance physique ?

La fatigue, au sens commun, est une sensation d'affaiblissement physiquephysique ou cognitif, et se traduit par une difficulté à poursuivre l'effort. Les limites physiques de la performance humaine font l'objet d'études depuis un temps considérable.

À partir des années 1890, deux ouvrages du Dr Fernand Lagrange et du Dr Angelo Mosso marquent le début de l'histoire de l'étude du phénomène de la fatigue musculaire au cours de l'exercice chez l'Homme. La plupart des travaux de recherche au cours du XX^e siècle ont porté leur attention sur les muscles locomoteurs, les poumons ou encore le cœur, tous considérés comme un des possibles déterminants organiques majeurs dans l'étiologie de la fatigue et donc de la performance à l'exercice.

Le rôle du cerveau dans la fatigue

Une grande partie de la littérature a ignoré pendant de nombreuses années l'importance du cerveau dans la régulation de la performance physique. Or, la fatigue musculaire a été suggérée au début du XX^e siècle comme un processus physiologique associé à une sensation faisant intervenir le cerveau comme organe décisionnel, une sorte de régulateur permettant de préserver l'organisme de tout désordre catastrophique engendré par un exercice mené jusqu'à l'épuisement de ses réserves physiologiques. On s'aperçoit que cette approche « catastrophe » énoncée il y a plus d'un siècle rejoint les approches les plus contemporaines de la fatigue musculaire (modèle dit de la « chasse d’eau » ou modèle psychophysiologique) débattues à travers le modèle dit du gouverneur central.

Avec l'introduction et le développement de nouveaux dispositifs (équipement de neuroimagerie et de stimulation cérébrale) non invasifsinvasifs, les connaissances concernant le comportement du cerveau pendant l'exercice ont progressé. Une première étape a été réalisée à partir d'études exploitant des méthodes de neuroimagerie qui permettent d'identifier différentes zones actives du cerveau au cours d'un exercice musculaire.

Bonnet (à droite) équipé de capteurs optiques mesurant la réponse neurovasculaire de différentes aires motrices du cerveau (à gauche). © Stéphane Perrey, The Conversation

En outre, durant cette dernière décennie, une technique non invasive de stimulation cérébrale par applicationapplication d'un faible courant électriquecourant électrique (1-2 mA) via des électrodesélectrodes a été au cœur d'une intense recherche dans la quête de modifier le fonctionnement de notre cerveau. À la lecture de publications scientifiques, on est tenté de croire que l'application d'une stimulation transcrânienne à courant continustimulation transcrânienne à courant continu (tDCS) sur différentes zones du cerveau peut accroître la performance physique. Mais qu'en est-il réellement ?

Aperçu d’un montage tDCS à plusieurs électrodes positionnées sur le cuir chevelu avec au centre l’électrode active (anode). © Stéphane Perrey, The Conversation

Absence importante de preuves des effets de la stimulation cérébrale sur la performance

Le nombre d'études expérimentales sur l'effet de la tDCS sur les performances physiques augmente rapidement, mais avec d'importantes limites méthodologiques à prendre en compte. À ce jour, le nombre d'études demeure encore limité et les mécanismes physiologiques par lesquels la tDCS pourrait améliorer les performances physiques sont en partie inconnus. La potentielle amélioration des performances physiques identifiées pour quelques études semble résulter d'une plus grande activation transitoire des neurones corticaux après une courte séquence de 10 à 20 min de tDCS.

Cependant, peu d'études ont mesuré l'activité cérébrale après et pendant (effets online) une séquence de tDCS couplée à l'exercice. Deuxièmement, la propagation du champ électriquechamp électrique induit dans le cerveau par tDCS est très diffuse. Troisièmement, la grande majorité des études sont basées sur de très petits échantillons, ce qui pourrait augmenter la probabilité de résultats avec des faux positifs comme souvent en neuroscience. Enfin, l'absence de procédure en aveugle a pu conduire à un nombre d'effets psychologiques confondants non désirés qui a pu jouer un rôle important sur la trop grande variabilité des résultats observés.

Stimuler le cerveau pour booster les performances : vers du neuro-dopage ?

Certains auteurs ont déjà fait valoir que le tDCS peut être considéré comme une nouvelle forme de dopage, même si le scepticisme quant à la validité et à la reproductibilité des effets de la tDCS a également été énoncé. La tDCS peut potentiellement améliorer les performances sportives de deux manières, soit en modulant l'activation cérébrale juste avant une épreuve sportive, soit en réorganisant l'activité du cortex cérébral après de multiples applications (hypothèse d'une plus grande efficacité neurale). Comme discuté dans la section précédente, les méta-analyses récentes ont une position très réservée sur les effets aigus de la tDCS sur la performance et aucune étude n'a encore été menée sur les effets de l'administration chronique de tDCS sur la performance physique.

En dépit des recherches expérimentales récemment entreprises sur la possibilité de tDCS pour améliorer les performances physiques, son application a rapidement évolué en dehors des laboratoires. En effet, plusieurs dispositifs tDCS sont à la disposition du public et de nombreux athlètes ou équipe professionnelle ou non affirment avoir adopté le tDCS au cours de leurs programmes d'entraînement.

Dans le domaine du dopage sportif, la stimulation cérébrale a déjà été expérimentée par les athlètes soviétiques dans les années 1970. Bien qu'à ses débuts dans une phase expérimentale, la tDCS semble satisfaire très partiellement qu'à un seul critère défini selon l'Agence mondiale antidopage, à savoir le potentiel d'amélioration de la performance sportive. Il reste à établir si cela représente une violation de l'esprit du sport et si la tDCS représente un risque réel ou potentiel pour la santé de l'athlète.

Bien qu'aucun effet secondaire indésirable grave n'ait été signalé chez des participants en bonne santé, de nombreuses incertitudes existent concernant l'utilisation prolongée de la tDCS. Déterminer si un athlète a ou n'a pas utilisé un protocoleprotocole de tDCS avant une compétition est impossible et pourrait ouvrir un scénario sans précédent pour les stratégies de contrôle antidopage

Plus inquiétant d'un point de vue éthique et réglementaire, le concept « fais-le toi-même » a rapidement grandi, en proposant sur des forums en ligne et des médias sociaux des kits et des instructions sur la manière de construire des appareils tDCS dans le but d'améliorer les capacités cognitives ou physiques.

Ces dispositifs ne sont pas approuvés par les instances officielles, telles que la Food and Drug AdministrationFood and Drug Administration. Les tentatives de stimulation du cerveau avec des appareils électriques « fait maison » ne sont pas nouvelles et sont connues depuis la fin du XIXᵉ siècle. Même si la tDCS n'est pas considérée comme un moyen pour améliorer les performances physiques faute de preuves convaincantes, elle pourrait ajouter un gain « marginal », qui pourrait suffire à procurer un avantage à haut niveau. Quelles que soient les potentialités de la tDCS, son utilisation doit reposer sur des preuves rigoureuses et non répondre à des fins commerciales et à coup de battage médiatique construit sur des faits anecdotiques.