Les relations entre les corrélats nerveux de la perception de l'effort et l'engagement dans l'activité physique – EffortLESS_Project

Ce projet reposait sur une approche translationnelle en trois étapes combinant électroencéphalographie (EEG), imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) et rTMS afin d’identifier puis tester causalement les bases neurales de la perception de l’effort.

Étude EEG. Une première étude intra-sujet (n = 18) visait à caractériser les signatures électrophysiologiques d’une diminution expérimentale de la perception de l’effort. Les participants réalisaient trois visites (familiarisation, vibration réelle, vibration sham, ordre contrebalancé). Lors des visites expérimentales, ils effectuaient des contractions isométriques sous-maximales des extenseurs du genou (20 % MVIC) avant et après 10 minutes de vibration du tendon rotulien. La vibration réelle (100 Hz) perturbait les afférences des fuseaux neuromusculaires et le feedback lié à la commande motrice, permettant de réduire la perception de l’effort à production de force constante. L’effort perçu, la force, l’EMG et l’EEG (64 canaux) étaient enregistrés simultanément. Les analyses portaient sur la puissance oscillatoire alpha et bêta afin d’identifier les dynamiques corticales associées à la perception de l’effort et à sa modulation proprioceptive.

Étude 1 – IRMf. Quarante sept participants ont été recrutés afin de couvrir un large spectre de comportements vis-à-vis de l’activité physique. Après familiarisation, ils réalisaient des tâches en IRMf. Dans la condition contrôle, les participants devaient réaliser des contractions isométriques de la main à effort perçu modéré et élevé. Dans la condition expérimentale, un blocage circulatoire appliqué au niveau de l'avant bras des participants permettait de paralyser leur main. Une fois leur main paralysé, les participants devaient malgré tout faire des effort main. Ce paradigme avait pour objectif d’isoler les substrats cérébraux de la perception de l’effort indépendamment des rétroactions liées à la contractions volontaire. Les analyses d’activation et de connectivité permettaient d’identifier les réseaux impliqués et leur modulation selon les profils d’activité physique.

Étude 2 – rTMS. Trente participants sélectionnés pour leur propension à éviter l’activité physique ont participé à une étude randomisée contrôlée (stimulation réelle vs factice). L’aire motrice supplémentaire était modulée par rTMS inhibitrice (cTBS). Les participants réalisaient quatre visites comprenant des exercices de cyclisme à effort perçu contrôlé et une tâche de discounting de l’effort évaluant les choix entre coût physique et récompense monétaire. Les mesures incluaient effort perçu, choix comportementaux, puissance, fréquence cardiaque, EMG et EEG.

Dans l’étude EEG, la manipulation expérimentale par vibration tendineuse permettait de dissocier perception de l’effort et production motrice. La vibration réelle induisait une diminution significative de l’effort perçu, sans modification de la force produite ni de l’activité EMG, confirmant que la perception de l’effort pouvait être modulée indépendamment de la sortie motrice. Sur le plan électrophysiologique, cette diminution s’accompagnait d’une augmentation de la puissance dans la bande alpha au niveau des régions sensorimotrices. Cette activité alpha variait négativement avec l’effort perçu, indiquant une plus forte synchronisation corticale lorsque l’effort était ressenti comme plus faible. Aucune modulation robuste n’était observée dans la bande bêta. Ces résultats mettaient en évidence une signature oscillatoire spécifique associée à la modulation proprioceptive de la perception de l’effort.

Dans l’étude IRMf, le paradigme de paralysie ischémique permettait d’isoler les substrats cérébraux de la perception de l’effort en l’absence de production motrice effective. Les analyses montraient que l’activité de l’aire motrice supplémentaire variait avec l’intensité de l’effort perçu, suggérant son implication dans la génération du signal d’effort. Par ailleurs, l’activité du cortex cingulaire antérieur était associée aux profils comportementaux, avec une activation plus élevée chez les individus présentant une tendance à éviter l’effort. Ces résultats indiquaient que la perception de l’effort reposait sur l’interaction entre des régions impliquées dans la génération du signal moteur et dans l’évaluation de son coût.

Dans l’étude rTMS, l’inhibition transitoire de l’aire motrice supplémentaire permettait de tester le rôle causal de cette région. Les données montraient qu’après stimulation réelle, les participants développaient une puissance plus élevée pour un même niveau d’effort perçu lors des exercices de cyclisme, traduisant une diminution de la perception de l’effort à intensité subjective constante. Les données comportementales suggéraient également une modification des décisions basées sur l’effort, avec une tendance à accepter davantage d’options impliquant un coût physique. Ces effets n’étaient pas observés en condition sham.

Dans l’ensemble, ces résultats convergent pour montrer que la perception de l’effort repose sur des mécanismes cérébraux spécifiques, distincts de la production motrice, impliquant à la fois des processus sensoriels et décisionnels. L’approche combinée EEG–IRMf–rTMS permettait ainsi d’identifier puis de tester causalement les bases neurales de la perception de l’effort et leur rôle dans l’engagement en activité physique.

Ces résultats suggèrent que la perception de l’effort ne constitue pas un simple reflet des contraintes physiologiques, mais une construction cérébrale reposant sur des mécanismes spécifiques et modulables.

Une perspective centrale consiste désormais à examiner ces mécanismes dans une approche longitudinale, afin d’évaluer leur plasticité et leur évolution dans le temps. Il s’agira notamment d’étudier si la perception de l’effort peut être durablement modifiée à travers des interventions répétées, et si ces modifications s’accompagnent de changements stables des comportements d’activité physique.

Dans cette optique, de futurs travaux viseront à impliquer des participants dans des programmes d’entraînement combinant exercices physiques et techniques de neuromodulation non invasive. L’utilisation conjointe de la stimulation magnétique transcrânienne (rTMS), des ultrasons focalisés (TUS) et d’approches cognitives telles que l’hypnose permettra de cibler à la fois les mécanismes neuronaux et les processus perceptifs impliqués dans la construction de l’effort. Cette approche intégrative offrira la possibilité de tester si la valeur subjective de l’effort peut être reconfigurée de manière progressive et durable.

Par ailleurs, ces protocoles permettront d’examiner l’impact de ces interventions sur les décisions basées sur l’effort, notamment dans des situations d’arbitrage entre coût physique et récompense. L’objectif sera de déterminer si une modification durable de la perception de l’effort se traduit par une augmentation de l’engagement en activité physique, en particulier chez les individus présentant une forte aversion à l’effort.

À plus long terme, ces travaux visent à établir que la perception de l’effort constitue une variable cérébrale plastique, susceptible d’être modulée dans le temps, et à identifier des leviers d’intervention permettant d’influencer durablement les comportements liés à l’activité physique.

Notre société fait actuellement face à une pandémie d’inactivité physique qui est responsable de nombreuses maladies chroniques et de décès. Malgré la mise en place de politiques visant à encourager l’engagement dans une activité physique régulière, la prévalence de l’inactivité physique demeure élevée. Il semble alors nécessaire d’explorer d’autres volets de recherche qui pourraient expliquer ce niveau d’inactivité et guider la mise en place de nouvelles stratégies amenant la population à être plus active. Dans ce contexte, la propension de la plupart des individus à s’orienter vers des activités associées à une faible perception d’effort semble jouer un rôle central dans de nombreuses barrières à la pratique d’une activité physique. Toutefois, les bases neuropsychologiques de la perception d’effort et la façon dont elles sont impliquées dans l’inactivité physique restent aujourd’hui mal comprises. Par conséquent, clarifier les substrats nerveux impliqués dans cette perception et comprendre la façon dont ils déterminent l’engagement dans l’activité physique est essentiel pour aider à l’augmentation du niveau d’activité physique de la population. L’hypothèse qui guidera ce projet est que diminuer la perception de l’effort afin qu’une activité physique d’intensité particulière soit perçue comme moins exigeante, facilite l’engagement et le maintien d’un style de vie physiquement actif. Dans cet objectif, après avoir clarifié les substrats nerveux impliqués dans la perception de l’effort, nous chercherons à déterminer les mécanismes neuropsychologiques liés à la perception de l’effort qui différencient les individus qui évitent et ceux qui cherchent à s’engager dans une activité physique. Enfin, nous examinerons le potentiel de techniques de stimulation cérébrale non invasives et musculaires pour réduire la perception de l'effort à une intensité physique donnée et, par conséquent, augmenter la valeur subjective de l'effort des individus. Nous espérons que ce projet ouvrira la voie au développement de stratégies nouvelles et innovantes visant à diminuer la perception de l'effort et à améliorer la valorisation de l'effort, afin de promouvoir une activité physique régulière à des fins de santé.