BDNF cérébral et cardiovasculaire : effet de l'activité physique

par Aurore Quirié

Thèse de doctorat en Sciences de la vie

Soutenue le 09-12-2013

à Dijon , dans le cadre de École doctorale Environnements, Santé (Dijon) , en partenariat avec Cognition, Action, et Plasticité Sensorimotrice (Dijon) (laboratoire) .

Le président du jury était Pascal Laurant.

Le jury était composé de Anne Prigent-Tessier.

Les rapporteurs étaient Marie-Hélène Canu, Bernard Saïag.


  • Résumé

    La pratique régulière d’une activité physique (AP) est un important message de santé publique tant pour ces bénéfices cardiovasculaires que cérébraux. Par ailleurs, la rééducation par le mouvement et notamment l’exercice sur tapis roulant est de plus en plus utilisée pour accélérer la récupération après un accident vasculaire cérébral (AVC). Il est admis que l’AP impacte positivement le fonctionnement cérébral via l’augmentation des taux de BDNF (brain-derived neurotrophic factor) dans le cerveau et que son bénéfice cardiovasculaire est à relier à une modification du phénotype endothélial. Dans un premier temps, nous avons mis au point le dosage par Western blotting du proBDNF et du BDNF mature (BDNFm) ainsi que les techniques immunohistochimiques permettant de localiser le BDNF à l’étage cellulaire. Dans un second temps, nous avons comparé l’effet d’une AP (tapis roulant, 30min/j, 18m/min, 7 jours consécutifs) sur le métabolisme et la localisation du BDNF chez des rats sains versus soumis à une ischémie cérébrale focale. Dans un dernier temps, nous nous sommes intéressés à l’expression du BDNF cardiovasculaire chez des rats normo- ou hypertendus, sédentaires ou soumis au modèle d’AP précédent. Les principaux résultats montrent que 1) l’AP augmente les taux de proBDNF et de BDNFm aussi bien dans le cerveau (neurones et cellules endothéliales) que dans le système cardiovasculaire (endothélium vasculaire et cardiaque), 2) l’ischémie cérébrale n’entrave pas les effets cérébraux de l’AP sur le BDNFm, 3) l’expression endothéliale (cœur, aorte, artère coronaire) du BDNF est moindre en cas d’hypertension, 4) la synthèse et la sécrétion de BDNF par des cellules endothéliales en culture augmentent lorsque les cellules sont soumises à des contraintes de cisaillement, 5) le BDNF exerce un effet vasodilatateur sur le modèle d’aorte isolée. En conclusion, notre travail montre qu’il est possible de sélectionner, chez des rats sains, des protocoles d’AP capables d’augmenter la neuroplasticité dépendante du BDNF chez des rats ischémiés. Il identifie également le BDNF d’origine endothéliale comme un marqueur potentiel de la fonction endothéliale et un acteur jusque-là ignoré des changements neuroplastiques induits par l’AP.

  • Titre traduit

    Cerebral and cardiovascular BDNF : effect of physical training


  • Résumé

    The regular practice of physical activity is an important message for public health as it has both cardiovascular and brain benefits. Furthermore, rehabilitation programs involving movement especially the treadmill exercise are being used increasingly to accelerate post stroke recovery. It is recognised that the physical activity has a positive impact on brain function through increased levels of BDNF (brain-derived neurotrophic factor) in the brain and that its cardiovascular benefit is connected to a change in endothelial phenotype. As a first step, we developped the dosage by Western blotting of proBDNF and mature BDNF (mBDNF) and the immunohistochemical techniques in order to localise BDNF in the cell floor. As a second step, we compared the effect of physical activity (treadmill exercise, 30min/d, 18m/min, 7 consecutive days) on the metabolism and localisation of BDNF in healthy rats versus rats subjected to focal cerebral ischemia. As a final step, we looked into the expression of cardiovascular BDNF in normotensive or hypertensive rats, sedentary or subjected to the same physical activity. The main results show that 1) physical activity increases the levels of proBDNF and mBDNF in both brain (neurons and endothelial cells) and cardiovascular system (heart and vascular endothelium), 2) cerebral ischemia does not change the cerebral effects of physical activity on mBDNF, 3) endothelial expression (heart, aorta, coronary artery) of BDNF is reduced in the presence of hypertension, 4) the synthesis and secretion of BDNF by endothelial cells in culture increase when the cells are subjected to shear stress, 5) BDNF has a vasodilatator effect on the isolated aorta model. In conclusion, our work shows that it is possible to select, in healthy rats, protocols of physical activity that are able to increase the BDNF-dependent neuroplasticity in ischemic rats. It also identifies endothelial BDNF as a potential marker of endothelial function as well as a potential contributor of physical activity-induced neuroplasticity.

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