Les cétones, l'autre carburant du cerveau

Par Priscille Tremblais Publié le 15/01/2018 Mis à jour le 16/01/2018
Enquête

Les autorités de santé recommandent un apport régulier en glucides pour éviter tout coup de pompe cérébral ; mais le glucose n'est pas le seul carburant pour le cerveau. 

Comment le cerveau s’approvisionne en énergie

Le cerveau est constitué de deux types de cellules, les cellules gliales et les neurones, qui lui sont toutes deux nécessaires pour fonctionner correctement. Dans des conditions physiologiques normales, la principale source d’énergie du cerveau est le glucose (issu directement des glucides ingérés ou de ceux stockés sous forme de glycogène). Les transporteurs protéiques spécifiques du glucose saturent les capillaires sanguins au niveau du cerveau pour lui permettre de passer la barrière hémato-encéphalique. Le rôle de cette dernière est de laisser accéder au cerveau les composés nécessaires à sa santé et à son bon fonctionnement, et dans le même temps interdire le passage de toxines potentiellement néfastes. Comme celle de l’intestin, la barrière hémato-encéphalique peut devenir poreuse ou perméable et affecter le fonctionnement du cerveau.
Une fois dans le cerveau, le glucose est converti en énergie sous forme d’ATP par les centrales énergétiques des cellules, les mitochondries.

En plus du glucose, les cellules du cerveau peuvent aussi utiliser une autre source d’énergie : des molécules de la famille des monocarboxylates qui inclut le lactate et les corps cétoniques (bêta-hydroxybutarate ou BHT et acétoacétate ou AcAc). Lorsque les taux de glucose sont bas, le foie synthétise des corps cétoniques à partir des graisses (acides gras). Les corps cétoniques peuvent contribuer jusqu’à 60% des besoins énergétiques du cerveau. Ce carburant alternatif est particulièrement intéressant en cas de jeûne ou de famine car il maintient la fonction cérébrale tout en épargnant les protéines et donc les muscles. 

Si l’utilisation du lactate comme source d’énergie par le cerveau reste controversée, plusieurs études montrent en revanche que le BHB est un carburant de choix pour le cerveau, en particulier en cas de jeûne, de restriction calorique, de grossesse ou au cours d’exercice physique prolongé, et dans des maladies neurologiques. 

Le glucose est-il la meilleure source d’énergie pour le cerveau ?

De prime abord, une bonne santé cérébrale semble fortement liée à l’apport constant et suffisant de ce « carburant cérébral » qu’est le glucose provenant des glucides consommés. Comme le cerveau ne dispose de presque aucune réserve de glucose, les autorités sanitaires recommandent de consommer des glucides à chaque repas. Mais tout dépend de la qualité de ces glucides. Les travaux de recherche en nutrition ont largement démontré que les glucides habituellement consommés, c’est-à-dire raffinés (comme le sucre), transformés (aliments "blancs"), sont très inflammatoires et ont des effets délétères insidieux sur notre santé physique et neurologique.

Expérimentalement, il suffit de donner à des rongeurs un régime de type occidental, riche en sucre pendant 3 mois, pour voir la perméabilité de leur barrière hémato-encéphalique augmenter, et des troubles cognitifs se déclarer, qui touchent notamment l’hippocampe, une structure clé du cerveau (2). Plus ce régime est maintenu longtemps, plus le cerveau des rongeurs souffre et leurs capacités déclinent.
Expérimentalement toujours, un régime de type occidental, riche en sucres et graisses saturées, entraîne une augmentation de substances inflammatoires dans plusieurs régions du cerveau, dont l’hippocampe et le cortex. Si on n’explique pas encore comment ce type d’alimentation peut favoriser à distance l’inflammation du cerveau. «Cette inflammation conduit à un niveau plus élevé d’endotoxines inflammatoires et qu’à leur tour ces toxines en circulation stimulent l’inflammation dans d’autres régions du corps » notent les auteurs de Le régime cétogène pour votre cerveau.

Le glucose, s’il est préférentiellement utilisé par le cerveau pour fonctionner, peut donc, lorsqu’il est en excès comme c’est le cas dans notre alimentation moderne, provoquer en réalité une augmentation de la perméabilité de la barrière hémato-encéphalique et une inflammation, qui sont délétères.

Qu’en est-il des cétones, l’autre source d’énergie du cerveau ?

Les bénéfices des cétones pour le cerveau

Sans les cétones comme carburant alternatif, nous ne vivrions pas longtemps en état de jeûne et l’espèce humaine n’aurait sans doute pas pu se développer sur Terre. Quand l’organisme utilise la graisse comme source d’énergie principale, le foie fabrique ces corps cétoniques qui seront utilisés rapidement par le cerveau, incapable de métaboliser directement les acides gras libres (au contraire des muscles). Mis à part l’acétone, excrétée en tant que déchet dans l’urine et l’haleine, les corps cétoniques franchissent très rapidement la barrière hémato-encéphalique et le sang peut facilement les transporter vers d’autres organes et tissus du corps.
Les cétones permettent ainsi de conserver un niveau d’activité physique et mentale optimal (3). Et elles sont produites en assez grande quantité pour fournir au cerveau toute l’énergie dont il a besoin (4). Encore plus intéressant : ce carburant apporte environ 25 % d’énergie supplémentaire par rapport au glucose, car il est rapidement assimilé (5, 6). En effet, il n’a pas à subir une glycolyse comme le glucose (voir schéma).
Les corps cétoniques permettent aussi de rééquilibrer le ratio glutamate/glutamine dans le cerveau, en tant que sources d’atomes de carbone, ce qui permettrait de prévenir certains troubles neurologiques (7). Les cétones réduiraient également la production de radicaux libres, ce qui minimiserait l’inflammation des tissus (7).
Les corps cétoniques auraient aussi un effet légèrement psychostimulant (surtout lors des deux premières semaines de la cétose alimentaire), qui entraîne un regain d’énergie et une facilité à se concentrer. De plus, à la différence du glucose, l’entrée des corps cétoniques directement dans les cellules épargne le pancréas et économise ainsi l’insuline. 

Lire aussi : Les cétones, molécules de longue vie ?

Les cétones et les maladies cérébrales

Les preuves sont encore embryonnaires, mais les cétones pourraient aider à traiter plusieurs maladies cérébrales dans lesquelles est impliquée une neurotoxicité : épilepsie, migraine, maladies neurodégénératives (Alzheimer, Parkinson, sclérose latérale amyotrophique) et plusieurs autres troubles neurologiques (autisme, tumeur cérébrale, traumatisme cérébral, maladies mitochondriales, accidents vasculaires cérébraux) (7, 8).
Si les mécanismes d’action ne sont pas encore complètement élucidés, les cétones pourraient réduire le stress oxydatif, normaliser l’activité des mitochondries et inhiber l’inflammation neuronale (8).

Ce qu’il faut retenir

  • Le cerveau a la capacité d'utiliser aussi bien le glucose que les cétones comme sources d’énergie. 
  • Si le glucose est le carburant préférentiel du cerveau (sauf lorsque son apport est restreint), il vaut mieux choisir des sources de glucose (glucides) peu transformées, peu raffinées, pauvres en sucre, avec un index glycémique bas.
  • Dans certains cas, le cerveau tire un meilleur parti des cétones, qui sont plus rapidement disponibles tout en produisant plus d’énergie que le glucose. 
  • Pour produire des cétones, il faut soit jeûner, soit adopter une alimentation Low Carb High Fat (LCHF) dite aussi cétogène.
  • Adopter un régime pauvre en glucides, de type cétogène, pourrait être une voie thérapeutique contre des troubles et maladies cérébrales (migraine, Alzheimer et Parkinson notamment).
  • Les résultats d'un tel régime sur ces maladies sont prometteurs, mais encore peu documentés et les contraintes sont réelles ; l'avis du médecin est recommandé et le conseil du diététicien fortement conseillé.

Pour en savoir plus : Le régime cétogène pour votre cerveau et Le guide complet du jeûne

Références


(2) Noble, E.E., Hsu, T.M., Kanoski, S.E. (2017). Gut to Brain Dysbiosis: Mechanisms Linking Western Diet Consumption, the Microbiome, and Cognitive Impairment. Front Behav Neurosci. 11:9.
(3) Cox, P.J. et Clarke, K. (2014). Acute nutritional ketosis: implications for exercise performance and metabolism. Extrem Physiol Med, 3, 17.
(4) Carlson, M.G., Snead, W.L., Campbell, P.J. (1994). Fuel and energy metabolism in fasting humans. Am J Clin Nutr, 60, 29-36.
(5) LaManna, J. C., Salem, N., Puchowicz, M., Erokwu, B., Koppaka, S., Flask, C., & Lee, Z. (2009). Ketones suppress brain glucose consumption. InOxygen Transport to Tissue (pp. 301-306). Springer US.
(6) Bak, L. K., Schousboe, A., & Waagepetersen, H. S. (2006). The glutamate/GABA‐glutamine cycle: aspects of transport, neurotransmitter homeostasis and ammonia transfer.Journal of neurochemistry, 98(3), 641-653.
(7) Veech, R. L. (2004). The therapeutic implications of ketone bodies: the effects of ketone bodies in pathological conditions: ketosis, ketogenic diet, redox states, insulin resistance, and mitochondrial metabolism.Prostaglandins, leukotrienes and essential fatty acids,70(3), 309-319.
(8) Stafstrom, C.E. et Rho, J.M. (2012). The Ketogenic diet as a treatment paradigm for diverse neurological disorders. Front Pharmacol, 3, 59.

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