N° 148 | décembre 2014

Un jeune cerveau beaucoup plus gourmand que prévu

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La lenteur du développement humain reste une anomalie dans le monde animal. L’intelligence de l’homme est unique. La croissance du cerveau, qui semble être la cause de ce rythme exceptionnel, devient un peu moins mystérieuse. Les techniques qui permettent d’observer son fonctionnement dévoilent une complexité fascinante. Une protection et une adaptation alimentaire minutieuse sous-tendent l’apparition de notre espèce. Les connaissances classiques sont bouleversées par des découvertes récentes.

Données d’IRM fonctionnelles et de PET scans de 29 personnes

La quantité d’énergie nécessaire et le rôle du glucose étaient, croyait-on, connus. L’axiome qui prévalait était que les besoins, rapportés au poids du corps diminuaient au fur et à mesure de la croissance, dès la naissance. Un article passionnant remet en cause, arguments à l’appui, cette doxa 1. Les auteurs, issus de grandes universités nord-américaines, ont ré analysé, pour en déduire les besoins en glucose, les données d’IRM fonctionnelles et de PET scans de 29 personnes d’âges étalés de la naissance à la fi n de l’adolescence. Les besoins en glucose par gramme de cerveau ont été calculés et le rôle de ce sucre ré analysé.

La capture du glucose par gramme de cerveau est deux fois plus importante dans l’enfance qu’à l’âge l’adulte

Première surprise, dans l’enfance 30% du glucose dans le cerveau ne sert pas de carburant mais contribue à la synthèse protéique associée à la croissance des neurones et des grandes fonctions de développement.

Deuxième surprise, le pic de consommation cérébrale du glucose est atteint à l’âge de 5 ans : 167 g/j chez les garçons, 146 g chez les filles soit plus d’1.8 fois celle du cerveau de l’adulte dont le corps est 3 fois plus lourd. La capture (uptake) du glucose par gramme de cerveau est 2 fois plus importante dans l’enfance qu’à l’âge l’adulte.

Imaginez que l’on calcule les besoins en énergie du corps au repos en glucose, ce qui évidement est un artifice puisque nous utilisons bien d’autres sources : d’autres glucides, les lipides, une partie des protéines. A la naissance, au calme, la capture cérébrale de glucose atteint 53 et 60% des besoins (glucose rmr %, RMR : Resting Metabolic Rate), puis décline à 38 à 40 % à 6 mois et atteint un pic de 65 à 66 % vers 4 ans.

En phase active, la consommation cérébrale de glucose (glucose der%) atteint 35 à 39 % de la dépense énergétique totale (DER : Daily Energy Requirements) à la naissance, diminue à 25-27 % à 7 mois puis regrimpe vers un pic de 43-44 % à 4 ans. Les besoins diminuent à 11 et 15 % chez les hommes et les femmes adultes.

La nature a privilégié l’utilisation du glucose pour le développement cérébral

Après le pic des 4 ans, les besoins cérébraux en glucose au repos chutent pendant que le poids du corps augmente. Au pic de croissance de la puberté les besoins cérébraux rejoignent ceux de l’adulte. Autrement dit, la nature a privilégié l’utilisation du glucose pour le développement cérébral. La lenteur du développement du corps chez l’homme est le prix à payer pour privilégier le cerveau.

D’autres études récentes, citées par les auteurs de cet article, ont montré que les primates ont des dépenses d’énergétiques totales inférieures à celles induites par leur métabolisme de base. L’augmentation de la croissance cérébrale aurait nécessité des économies jusque dans les activités quotidiennes! Les besoins cérébraux en glucose atteignent vers 4 ans leur pic quand la masse grasse tend vers son nadir. C’est entre 5 et 7 ans que les enfants sont les plus minces. L’émergence d’une collecte alimentaire organisée pour protéger le développement des enfants aurait été le moyen de faire face à cette triple fragilité : immaturité du comportement, faibles réserves nutritionnelles, besoins cérébraux majeurs. Le délai d’apparition de la puberté nécessaire à la prolongation du développement du cerveau aurait commencé à s’allonger depuis 1.5 millions d’années.

La consommation régulière de sources de glucose, donc des fruits et l’acquisition d’un équilibre alimentaire sont l’une des clés de l’évolution humaine.

Marie-Laure Frelut
Pédiatre, nutritionniste, ECOG (Groupe Européen de l’Obésité Infantile) - Service d’endocrinologie pédiatrique, Hôpital Bicêtre-Université Paris Sud - FRANCE
  1. Kuzawa CW, Chugani HT, Grossman LI, et al. Metabolic costs and evolutionary implications of human brain development. Proc Natl Acad Sci U S A 2014;111:13010-5..
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