La fatigue : un phénomène psychophysiologique (normalement) sous contrôle

Stéphane Perrey, Université de Montpellier

Personne, malheureusement, n’échappe à la fatigue. En bonne santé ou touchés par une pathologie chronique, simple quidam ou athlète de haut niveau, après une journée de travail intense, nous sommes tous confrontés à cette sensation de ne plus avoir les ressources suffisantes pour continuer à travailler, réfléchir, faire du sport…

Cette sensation de fatigue peut toutefois être une bonne chose. En réponse à un effort physique, lorsqu’elle reste temporaire et réversible, elle contribue à la progression de nos performances. C’est alors une situation normale, qui renvoie au fameux « No pain, no gain » !

Mais ses symptômes peuvent aussi être autant d’indices de la présence d’une fatigue accumulée qui, cette fois, peut avoir des conséquences négatives durables. Elle est alors un signal qui nous alerte d’un risque de « surchauffe » et se traduit par une altération d’activité dans une partie de notre cerveau importante dans la prise de décision : le cortex préfrontal latéral.

Notre capacité d’attention peut alors être amoindrie, de mauvaises décisions être prises, notre anxiété s’intensifier, notre motivation diminuer tout comme notre mémoire de travail… Le point important est donc l’évaluation du niveau de fatigue : comment faire ? Comment notre corps la gère-t-elle ? Et surtout… de quoi parle-t-on ?

Une évaluation complexe

Si évoquer la fatigue est courant, réussir à la mesurer reste complexe de par les multiples indicateurs (objectifs et subjectifs) qui la caractérisent.

Différentes méthodes existent et se complètent pour tenter de la quantifier :

• Évaluations subjectives (questionnaires, échelles visuelles analogiques),

• Mesures comportementales (par exemple taux de réponse correcte, temps de réaction, vitesse ou puissance mécanique, déterminants de la force musculaire),

• Mesures psychophysiologiques (activité cardiaque, réponse électrodermale, dilatation pupillaire comme témoins des réponses du système nerveux autonome),

• Mesures neurophysiologiques (activité cérébrale via des méthodes de neuroimagerie combinées, activité neuromusculaire via ses composantes centrales et périphériques).

Mais ce n’est pas tout : car il y a fatigue… et fatigue !

Il est en effet aujourd’hui établi qu’il existe plusieurs fatigues. La pandémie du Covid-19 l’a par exemple révélée comme un symptôme persistant pour les patients, elle s’est aussi imposée chez les soignants en raison de leur surcharge de travail ou chez les personnes en télétravail coincées devant des écrans.

Pour faire face à ces formes de fatigue, il est nécessaire d’identifier celle(s) à considérer… Mais leurs origines possibles, nombreuses et plurifactorielles, ne facilitent pas la chose. De plus, selon que l’on s’adresse à un type d’experts ou l’autre, la définition retenue du phénomène peut varier ! Si bien que, un peu comme la fable de l’éléphant et les aveugles, co-existent une kyrielle de représentations différentes de « la fatigue ».

Concrètement, qu’est-ce que « la fatigue » ?

Simplement, la fatigue peut être définie comme une sensation d’affaiblissement physique ou cognitif qui peut survenir suite à des efforts musculaires (cas d’une activité physique et/ou sportive) ou cognitifs (lors d’un travail intellectuel ou mental), se traduisant par une difficulté à poursuivre l’effort.

Cette définition met en lumière deux types de fatigue que l’on pourrait penser indépendante, physique et mentale, évoquées dès 1891 dans l’ouvrage du médecin italien Angelo Mosso.

• Selon la taxonomie proposée par Roger Enoka (University of Colorado Boulder) et Jacques Duchateau (Université Libre de Bruxelles), la fatigue physique (musculaire) se manifeste lors d’un exercice physique conduisant à une augmentation de la perception de l’effort pour une puissance ou une force d’un niveau donné (fatigabilité subjective) et/ou à une diminution de la force maximale volontaire après l’exercice (fatigabilité fonctionnelle neuromusculaire).

• La fatigue mentale (cognitive) renvoie à « un état psychobiologique vécu […] après avoir réalisé une tâche cognitive intense et/ou prolongée, qui se caractérise par une sensation d’épuisement et de manque d’énergie ».

Phénomène aigu, toutes deux sont considérées comme « normales » et elles disparaissent d’elles-mêmes après récupération. Dans ce contexte, le sommeil est, sans surprise, une phase essentielle de récupération tant physique que mentale.

Cependant, la fatigue physique n’est pas que musculaire et la fatigue mentale n’est pas que psychologique…

En effet, fatigues physique et mentale interagissent plus que nous le pensons. À mesure qu’une tâche mentale ou physique se prolonge, la fatigue apparaît et se traduit par des adaptations de l’activité de notre cerveau. On observe notamment que le cortex préfrontal (« tour de contrôle » notamment impliquée dans nos émotions et les troubles de l’humeur, notre mémoire de travail, nos prises de décisions, nos motivations et notre concentration) va moduler son activité.

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La fatigue physique et son contrôle

Pour maintenir un effort physique, à pied, à vélo ou à la nage, nous devons faire face à l’apparition insidieuse de la fatigue dans nos muscles. Si l’on n’écoutait que notre corps et nous arrêtions aux premiers tiraillements, nous n’irions pas loin…

La fatigabilité fonctionnelle neuromusculaire est un phénomène complexe qui découle de nombreux mécanismes situés à différents étages des voies motrices, du cortex moteur jusqu’aux fibres musculaires. Elle provient à la fois de facteurs périphériques, qui altèrent la capacité du muscle à produire une force, et/ou centraux, qui influent sur celle du système nerveux central à activer le muscle.

Ces deux types de facteurs interagissent, via une circuiterie neuronale, afin d’adapter les contractions musculaires au niveau d’effort à fournir. Plusieurs modèles de ce dialogue ont été proposés – tel celui dit du « gouverneur central » (le cerveau gère) ou de « la chasse d’eau » (accumulation de la fatigue).

Et s’y rajoutent des facteurs psychologiques (modèle psychobiologique). Certains sont, en effet, aussi capables de réguler la vitesse à laquelle on bouge, de retarder ou précipiter l’arrêt volontaire de l’effort physique.

Notre cerveau doit intégrer tous ces différents facteurs, selon un traitement complexe qui implique plusieurs de ses régions dont celles relatives au contrôle cognitif. Avec pour résultat une estimation de notre niveau réel de fatigue et du rapport optimal entre coûts physiologiques incontournables et bénéfices attendus de l’effort… Ou comment être fatigué, mais pas trop d’après ce bon stratège.

Quand le jeu en vaut la chandelle, nous devons être capables de nous dépasser. Pour tolérer les signaux désagréables envoyés notamment par nos muscles (douleurs, etc.), nous dépendons de diverses informations neurocognitives sous le contrôle du cortex préfrontal – encore lui. Il est capable d’inhiber d’autres structures cérébrales comme le cortex cingulaire antérieur (impliqué dans la régulation de la prise de décision, de l’empathie…), l’amygdale (réponse à la peur…) et l’insula (la conscience, les émotions, etc.).

L’esprit, si l’on peut dire, en limitant notre sensibilité à la réponse affective à un effort douloureux, domine la matière et la fatigue…

La biochimie de la fatigue mentale

Tout comme un muscle très sollicité s’épuise, un effort intellectuel intense et prolongé génère une fatigue mentale. L’activité du cortex préfrontal va alors diminuer, au détriment de notre capacité à prendre de bonnes décisions.

Plus impulsifs dans nos décisions, nous choisissons des bénéfices à court terme plutôt que ceux plus importants qui se situeraient à moyen terme. Loin d’être anecdotique, cette perte de contrôle peut avoir de lourdes conséquences aux niveaux médical, aéronautique, etc.

On peut penser que plus la journée avance, plus la fatigue s’installe, si bien que nous nous sentons de moins en moins aptes à prendre des décisions importantes et nous faisons des erreurs.

De récentes observations expérimentales ont montré que des changements métaboliques dans le cerveau pourraient être à l’origine des effets de la fatigue mentale. Un effort mental conséquent provoque en effet l’accumulation d’un sous-produit de l’activité des neurones, le glutamate. Si ce dernier est l’un des neurotransmetteurs (signal chimique entre cellules nerveuses) excitateurs les plus importants du système nerveux, il peut devenir néfaste en trop grande quantité.

Son accumulation dans certaines zones du cortex préfrontal altère le fonctionnement de cette région clé : ce qui perturbe simultanément le raisonnement et la prise de décision, de sorte que nous faisons des choix plus impulsifs que stratégiques – sans que cela ne soit directement dû à la fatigabilité subjective.

Notons également que des quantités massives de glutamate sont impliquées dans l’apparition de la migraine et un large éventail de maladies neurologiques.

Et le glutamate n’est sans doute pas la seule molécule impliquée dans la fatigue mentale, qui ne peut pas être dissociée de facteurs neuro-métaboliques.

Savoir se fatiguer sans épuiser ses ressources

Fatigues physique et mentale sont donc omniprésentes, et notre organisme dispose des mécanismes pour l’évaluer et nous avertir, via notre cerveau, du moment où le surmenage arrive…

Surmenés, nous le sommes presque tous, inévitablement, à un moment. Il suffit que tout s’accumule, professionnellement et/ou personnellement, pour qu’une suractivité s’installe… Ce qu’il faut éviter, c’est que cette dernière devienne permanente – un état délétère pour l’organisme.

D’où l’importance d’être vigilant aux signaux de fatigue et aux premiers indices de non-récupération afin de lever le pied avant le burn-out… Un syndrome qui peut aussi avoir pour origine un entraînement physique excessif – ou surentraînement.

En plus d’une fatigue physique devenue chronique, le sportif n’arrive alors plus à atteindre son niveau de performance habituelle, même s’il prend du repos. Ses systèmes d’alerte vis-à-vis de la fatigue sont déréglés et des examens vont révéler des altérations physiologiques et biologiques : modification du fonctionnement du système cardio-vasculaire, des sécrétions hormonales, etc. Psychologiquement, il sera également plus irritable, dépressif, apathique. Là encore, sa capacité à prendre les (bonnes) décisions sera altérée, du fait de l’activité amoindrie de son cortex préfrontal latéral.

Reste à expliquer dans quelles mesures, proportions et durées une surcharge d’entraînement physique induit un dysfonctionnement du système de contrôle cognitif…

Des connaissances qui aideront à développer des méthodes permettant de prévenir la survenue du burn-out chez les athlètes, et tous ceux qui sont touchés par ce syndrome invalidant.

Stéphane Perrey, PR, Directeur Unité Recherche EuroMov Digital Health in Motion, Université de Montpellier

Cet article est republié à partir de The Conversation sous licence Creative Commons. Lire l’article original.