Activité physique et apprentissage : en quoi l’activité physique influe sur notre capacité à apprendre

La neuroscience moderne tend à lier l’activité physique avec la cognition, l’apprentissage, la mémoire ou encore la neuroprotection (préservation de la structure et fonction des neurones), d’après une méta-analyse publiée dans la revue scientifique Medicina, qui recense et recoupe 141 études scientifiques publiées en langue anglaise entre 1990 et 2023.

Ces liens bénéfiques sont majoritairement dûs aux changements induits par l’activité physique sur les fonctions et structures cérébrales. L’activité physique déclenche une cascade de facteurs de croissance neurologiques et neurochimiques, capables de changer drastiquement la structure cérébrale : 

• angiogenèse, la création de nouveaux vaisseaux et réseaux sanguins, ici spécifiquement dans le cerveau

• neurogenèse, la création et intégration de nouveaux neurones et connexions synaptiques (connexions entre les neurones)

• améliorations de la plasticité synaptique, c’est-à-dire la capacité des synapses à se réorganiser et s’adapter aux changements

Par conséquent, l’activité physique contribue à améliorer le développement cérébral, la concentration synaptique, et la circulation vasculaire cérébrale.

Neurogenèse : régénérer ses neurones

La neurogenèse, longtemps considérée comme inexistante à l’âge adulte, est la capacité de notre cerveau à créer de nouveaux neurones et à les différencier en les intégrant à notre système nerveux.

Elle peut avoir lieu toute notre vie, particulièrement, par exemple, dans l’hippocampe, partie du cerveau jouant un rôle clé dans l’apprentissage, la mémoire, la perception spatiale, ainsi que dans les processus cognitifs liés à notre adaptabilité et à la construction de notre identité.

On peut aussi constater que l’amélioration de la condition physique ralentit le déclin cognitif, spécifiquement à l’approche de la vieillesse.

Neuroplasticité : améliorer son cerveau

La neuroplasticité est la capacité de notre cerveau à changer sa structure et adapter ses fonctions en réponse à des expériences externes. Plus ces expériences sont variées, plus le cerveau est capable de s’adapter et de se moduler en réponse.

L’un des facteurs de la neuroplasticité est la neurogenèse. La différenciation des nouveaux neurones est influencée par nos expériences passées, notre apprentissage, ainsi que par l’activité physique et mentale. Lors d’une phase d’apprentissage liée à une activité physique, de multiples stimulis favorisent la création de connexions synaptiques entre les neurones, améliorant ainsi nos capacités intellectuelles.

La pratique d’une activité physique régulière peut dès lors être directement liée à l’amélioration de nos capacités cognitives, favorisant de ce fait un sentiment d’efficacité personnel ou de croyance en nos capacités, créant ainsi une boucle de feedback positif favorisant davantage encore l’apprentissage.

Des observations similaires existent également dans : 

• la réorganisation des neurones

• l’activation de zones cérébrales peu utlisées

• la préparation du cerveau à l’apprentissage

• la réduction des barrières à l’apprentissage à l’approche de la vieillesse

• le développement de nouvelles stratégies d’apprentissage

Au niveau physiologique

Une molécule spécifique, la BDNF (Brain-Derived Neurotrophic Factor, ou Facteur Neurotrophique dérivé du cerveau), est sécrétée pour réguler une grande partie des mécanismes de neurogenèse et de neuroplasticité. Les capacités cognitives qui semblent bénéficier d’une augmentation de la présence de ces molécules sont : 

• la mémoire

• les fonctions exécutives, soit la régulation consciente des pensées, émotions et comportements, pour atteindre un objectif ou s’adapter à une situation nouvelle ou complexe

• l’attention

• l’inhibition

• la vitesse de travail

• l’apprentissage visuel

De multiples études tendent à démontrer que l’activité physique peut provoquer, en quelques jours seulement, une augmentation de la présence de cette molécule. D’autres études ajoutent qu’il est possible d’observer de meilleurs résultats lorsqu’une activité physique, même modérée (marche, aérobic, yoga…), est pratiquée régulièrement et sur le long terme.

Implication cognitive

Pratiquer une activité physique cognitivement engageante est également important. La littérature scientifique tend à démontrer que plus l’activité physique est cognitivement complexe et variée, plus l’amélioration des capacités cognitives est marquée.

Cela s’expliquerait par le fait qu’une activité moteur incluant volontairement de la résolution de problèmes demandant l’expression de stratégies de résolution rapides, mènent au développement long terme de nos capacités à contrôler nos pensées et actions.

En particulier, de telles activités pratiquées en groupe seraient d’autant plus bénéfiques, étant donné la variété plus importante de fonctions cognitives utilisées lorsque l’individu doit s’adapter au groupe.

Plus spécifiquement, les sports dits à “compétence ouverte” (sports de balle, de raquette, de combat, etc…), où le pratiquant doit réagir à des scénarios et stimulis hors de son contrôle, permettent l’acquisition plus rapide et plus durable de compétences, du fait de l’extrême complexité d’action et du besoin de rapidité de réflexion.

Hors du contexte du sport à haut niveau, des activités à compétences ouvertes accessibles à tous existent également, comme la balle au prisonnier, ou des versions simplifiées des sports de balles et de raquettes, comme le football ou le badminton.

Le système complexe d’activités cognitives requis pour ce type d’activités permet une restructuration des schémas neuronaux, et une amélioration des capacités mentales, à tel point que l’apprentissage en devient renforcé, enrichi, et désirable par le pratiquant.

L’apprentissage dans ces conditions en devient une expérience plus enrichissante, plus efficace, que le pratiquant perçoit comme un exercice qui en vaut la peine, lui permettant ainsi, sur la durée, d’atteindre son plein potentiel cognitif.

---

Cet article est grandement inspiré du papier revu par des pairs publié sur Medicina et cité précédemment, dans une volonté de le traduire et de simplifier sa compréhension.

Si vous parlez anglais et souhaitez approfondir votre lecture, nous vous invitons à consulter l’article, qui cite et renvoie vers les 141 études scientifiques qui constituent ses sources.

Cette méta-analyse a originellement été rédigée par Francesca Latino, chercheuse au département des sciences humaines, pédagogiques et sportives de l’Université Pegaso de Naples ; et Francesco Tafuri, du laboratoire de recherche en neurosciences éducatives Heracle de l’Université Niccolò Cusano de Rome.