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| Journal |
Mov Sport Sci/Sci Mot
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| DOI | https://doi.org/10.1051/sm/2022026 | |
| Published online | 08 March 2023 | |
Article
Comment lutter contre les effets négatifs de la fatigue mentale : une revue narrative
How to overcome the negative effects of mental fatigue: a narrative review
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CAPS, Inserm U1093, Université de Bourgogne, Faculté des sciences du sport, UFR STAPS, BP 27877, 21000 Dijon, France
2
LEAD – CNRS UMR5022, Université de Bourgogne, pôle AAFE, 11 Esplanade Erasme, 21000 Dijon, France
* Auteur de correspondance : CAPS, Inserm U1093, Université Bourgogne–Franche-Comté, I3M, 64 rue de Sully, 21000 Dijon, France. thomas.jacquet@u-bourgogne.fr
Reçu :
22
Juin
2022
Accepté :
12
Octobre
2022
La fatigue mentale est un phénomène physiologique qui induit une altération des performances cognitives et physiques. De nombreuses études ont été conduites ces dernières années afin de savoir comment prévenir ou limiter et/ou compenser les effets délétères liés à la fatigue mentale. L’objectif de cette revue narrative de la littérature est de proposer une synthèse de tous les travaux réalisés jusqu’alors. Une grande disparité sur les méthodes employées est à noter que ce soit concernant les stratégies utilisées (bioactives versus non bioactives) ou les moments d’intervention (avant, pendant ou après la réalisation d’une tâche mentalement fatigante). La caféine, qui est la substance la plus étudiée, semble particulièrement efficace pour lutter contre la fatigue mentale avec des effets bénéfiques sur des marqueurs subjectifs, physiologiques ou comportementaux. D’autres stratégies comme l’utilisation de créatine, l’écoute de musique ou la pratique d’une activité physique semblent également prometteuses. Les effets bénéfiques des différentes stratégies ont été attribués à leur effet positif sur la motivation et/ou leur effet stimulant sur le système dopaminergique. De futures études restent cependant nécessaires afin de mieux comprendre les mécanismes à l’origine des effets bénéfiques des différentes stratégies proposées.
Abstract
Mental fatigue is a physiological phenomenon that induces an impairment of cognitive and physical performances. Many studies have been conducted in recent years to determine how to prevent and/or limit and/or compensate for the deleterious effects of mental fatigue. The objective of this narrative review of the literature is to propose a synthesis of all the work carried out. A large disparity in the methods used should be noted, whether concerning the strategies used (bioactive versus non-bioactive) or the timing of intervention (before, during or after the performance of a mentally fatiguing task). Caffeine, the most studied substance, seems to be particularly effective in overcoming mental fatigue with beneficial effects on subjective, physiological or behavioral markers. Other strategies, such as using creatine, listening to music, or physical activity, also seem promising. The beneficial effects of the different methods have been attributed to their positive impact on motivation and/or their stimulating effect on the dopaminergic system. However, future studies are still necessary to further evidence the mechanisms underlying the beneficial effects of the different strategies proposed.
Mots clés : fatigue cognitive / tâche cognitive prolongée / compensation / performances cognitives / performances physiques
Key words: cognitive fatigue / prolonged cognitive task / compensation / cognitive performances / physical performances
© ACAPS, 2023
1 Introduction
La fatigue est aujourd’hui un phénomène de plus en plus présent dans notre société. Une étude récente conduite sur la population de la ville de Lausanne a mis en évidence que 21,9 % de la population souffrait de fatigue (Galland-Decker, Marques-Vidal, & Vollenweider, 2019). On retrouve ce symptôme dans de nombreuses pathologies comme les cancers (Chang, Hwang, Feuerman, & Kasimis, 2000), la maladie de Parkinson (Stocchi et al., 2014), les traumatismes crâniens (Cantor, Gordon, & Gumber, 2013), ou encore la COVID-19 (del Rio & Malani, 2020). La fatigue est définie comme une faiblesse ou un épuisement extrême et persistant pouvant être d’origine mentale et/ou physique (Dittner et al., 2004). Dans cette revue, nous nous concentrerons sur la composante mentale de la fatigue (parfois également appelée « fatigue cognitive »), définie comme un état psychobiologique induit par la réalisation d’une tâche cognitive prolongée et/ou intense, caractérisé par une sensation subjective d’épuisement et de manque d’énergie (Boksem & Tops, 2008 ; Rozand & Lepers, 2017).
L’identification de la présence de fatigue mentale est un enjeu majeur dans les études traitant de cette thématique. La majorité des études utilise des questionnaires et/ou des échelles subjectives afin de mettre en évidence la présence de fatigue mentale. L’échelle la plus utilisée est l’échelle visuelle analogique (EVA) qui a d’ailleurs été reconnue comme étant un « gold standard » pour évaluer la fatigue mentale (Smith, Chai, Nguyen, Marcora, & Coutts 2019). Cette échelle présente cependant quelques limites car elle n’est pas assez sensible pour dissocier fatigue mentale et somnolence (LaChapelle & Finlayson, 2009). Afin de pouvoir attester de façon plus objective et plus fiable de la présence de fatigue mentale, différentes mesures physiologiques ont été utilisées comme l’électrocardiographie (ECG : Mascord & Heath, 1992), l’oculométrie (Martins & Carvalho, 2015) ou encore l’électroencéphalographie (EEG : Lal & Craig, 2001). L’EEG, qui consiste à enregistrer l’activité électrique cérébrale, est une méthode reconnue pour mettre en évidence la présence de fatigue mentale (Lal & Craig, 2001). Les études utilisant l’EEG ont montré une modulation de l’activité cérébrale en présence de fatigue mentale avec une augmentation des ondes cérébrales thêta sur l’ensemble du scalp et des ondes alpha dans les régions centrales et pariétales. Dans une récente méta-analyse, Tran, Craig, Craig, Chai, et Nguyen (2020) ont indiqué que les ondes thêta étaient un marqueur robuste de fatigue mentale, tandis que l’augmentation des ondes alpha était un marqueur moins fiable, à cause d’une variabilité individuelle plus importante. Les mesures de l’activité oculaire ont été également largement étudiées dans le cadre de la fatigue mentale. Avec la fatigue mentale, une augmentation du nombre de clignements des yeux et une augmentation du diamètre pupillaire sont classiquement observées (Herlambang, Taatgen, & Cnossen, 2019). Bien que largement étudiés, ces marqueurs objectifs restent encore discutés, et ce sont souvent les performances comportementales qui sont évaluées pour attester de la présence de fatigue mentale.
Les effets négatifs de la fatigue mentale sur les performances cognitives et physiques sont nombreux. Concernant les performances cognitives, il a été montré que la fatigue mentale induisait une altération de l’attention (Boksem, Meijman, & Lorist, 2005), de la régulation des émotions (Grillon, Quispe-Escudero, Mathur, & Ernst, 2015), de la prise de décision (Guo et al., 2018) et des fonctions exécutives (e.g., capacité d’inhibition et de planification : Kato et al., 2009 ; Lorist et al., 2000). Concernant les performances physiques, on observe une altération des capacités d’endurance musculaire et cardiorespiratoire, une altération du contrôle moteur et un impact négatif sur certains gestes techniques dans les activités sportives, en football par exemple (pour revue : Pageaux & Lepers, 2018 ; Rozand & Lepers, 2017). Ces altérations cognitives et physiques peuvent avoir des répercussions importantes sur les activités de la vie quotidienne avec, par exemple, une augmentation des risques d’accident de la route (Dignes, 1995), des erreurs médicales (Tawfik et al., 2018), ou encore une baisse de la productivité chez les employés (Ricci, Chee, Lorandeau, & Berger, 2007).
Pour mieux comprendre les altérations des performances cognitives et/ou physiques à la suite de l’instauration de fatigue mentale, plusieurs modèles ont été proposés : le modèle du coût/bénéfice de Boksem et Tops (2008), le modèle du contrôle motivationnel de Hockey (2010), ou encore le modèle de la double régulation proposé par Ishii, Tanaka, et Watanabe (2014). Même si chaque modèle possède ses spécificités, ils s’accordent tous sur le fait que la sensation de fatigue mentale, et la dégradation des performances qui en découle, sont liées à une modulation de l’activité des aires préfrontales, notamment du cortex cingulaire antérieur et de l’insula. L’importance de la motivation sur les performances, en présence de fatigue mentale, est aussi un point central dans les modèles proposés (Herlambang et al., 2019). D’après un modèle développé par Smith et al. (2018), un effort mental soutenu entraînerait une augmentation du taux d’adénosine cérébrale provoquant une augmentation de la perception de l’effort. En parallèle, du fait de la colocalisation des récepteurs A2A de l’adénosine et des récepteurs D2 de la dopamine, une diminution de la sécrétion de dopamine est observée, responsable d’une baisse de la motivation. La baisse de la motivation et l’augmentation de l’effort perçu diminueraient la quantité de ressources investie dans la tâche en cours de réalisation, et entraînerait ainsi un déclin des performances. Un modèle récemment développé par André et al. (2019) attribue l’altération des performances en présence de fatigue mentale à la production de métabolites (e.g., l’adénosine).
Bien que les corrélats neurophysiologiques à l’origine de la fatigue mentale restent encore à éclaircir, des études ont été conduites afin de prévenir, limiter ou contrecarrer les effets de la fatigue mentale sur les performances cognitives et/ou physiques. Cette thématique de recherche revêt un intérêt croissant avec un nombre de publications en augmentation ces dernières années (Fig. 1). Une revue systématique de la littérature est parue sur ce sujet très récemment (Proost et al., 2022). L’objectif de notre article est de mettre en avant la grande diversité des méthodes utilisées pour lutter contre la fatigue mentale que ce soit au niveau de la stratégie (bioactive versus non bioactive) ou du moment de l’intervention (avant, pendant ou après l’instauration de fatigue mentale). Dans cette revue de littérature nous ne prendrons en compte que les études ayant proposé des tâches cognitives ayant une durée égale ou supérieure à 30 minutes pour induire de la fatigue mentale. Ainsi les études traitant du phénomène d’égo-déplétion, définie comme une réduction de la capacité ou de la volonté du soi à s’engager dans une action volontaire causée par un précédent exercice de la volonté (Baumeister et al., 1998), ne seront pas incluses même si des effets similaires sur les performances sont observés (Brown et al., 2019 ; Giboin & Wolff, 2019).
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Fig. 1 Nombre d’articles (n = 34) s’intéressant aux stratégies de compensation de la fatigue mentale selon leur année de publication. Les articles inclus dans ce graphique sont ceux inclus dans la présente revue. |
2 Les différents types de stratégies pour contrer la fatigue mentale
2.1 Les stratégies bioactives
Le premier type de stratégie regroupe les stratégies dites « bioactives », c’est-à-dire qui utilisent, comme leur nom l’indique, des composés bioactifs. Les composés bioactifs sont des composés essentiels ou non essentiels (par exemple, des vitamines ou des polyphénols) présents dans la nature, faisant partie de la chaîne alimentaire et dont on peut démontrer qu’ils ont un effet sur la santé humaine (Biesalski et al., 2009).
La première étude ayant utilisé une substance bioactive pour combattre les effets de la fatigue mentale s’est intéressée à l’essence de poulet (Nagai et al., 1996). Cette substance, bien que très populaire dans les pays asiatiques, a été inventée en Europe au début du xixe siècle. L’essence de poulet, qui est obtenue après la cuisson du poulet à la vapeur, est un concentré de peptides (e.g., carnosine, anserine) connu pour ses effets bénéfiques sur la fatigue physique (Huang et al., 2014) ou l’amélioration des fonctions cognitives (Toh, Wong, Fam, & Kim, 2019). Les effets bénéfiques de l’essence de poulet pour lutter contre la fatigue ont été confirmés dans une étude ultérieure réalisée par Yamano et al. (2013). Une deuxième substance, peu répandue dans les pays européens mais assez populaire en Asie et en Amérique du Nord, employée avec succès pour lutter contre la fatigue mentale est le ginseng. Reay, Kennedy, et Scholey, (2005, 2006) ont montré à deux reprises que le ginseng combiné, ou non avec du glucose, pourrait permettre de réduire de façon significative la sensation de fatigue mentale et les effets négatifs associés.
Cependant, la substance la plus couramment utilisée pour lutter contre la fatigue mentale est la caféine. Des différences existent cependant concernant sa modalité d’administration. Certaines études proposent l’ingestion orale de caféine seule (Azevedo, Silva-Cavalcante, Gualano, Lima-Silva, & Bertuzzi, 2016), d’autres la combinent avec du glucose (Ataka et al., 2008 ; Kennedy & Scholey, 2004). L’administration orale de caféine pouvant avoir des effets secondaires délétères (e.g., insomnie, troubles digestifs, anxiété), certaines études ont proposé des rinçages de bouche avec une solution de caféine combinée à du sucre qui évitaient l’ingestion de la caféine (van Cutsem, van de Pauw, Marcora, Meeusen, & Roelands, 2018). Le glucose seul, en rinçage de bouche, s’est également montré efficace pour réduire les effets liés à la fatigue mentale (Bailey et al., 2021 ; Brietzke et al., 2020). Enfin d’autres substances bioactives, comme le guarana (Kennedy et al., 2008), les flavanols de cacao (Scholey et al., 2010), ou le modafinil (un psychostimulant : Rattray, Martin, Hewitt, Cooper, & McDonald, 2019) ont chacune fait l’objet d’études et se sont montrées efficaces pour réduire l’impact de la fatigue mentale sur des marqueurs subjectifs (e.g., baisse de la charge mentale liée à une tâche cognitivement coûteuse, augmentation de la sensation de fatigue mentale reportée sur une EVA moins importante) et comportementaux (e.g., amélioration des performances de calcul ou d’attention).
2.2 Les stratégies non bioactives
Certaines études ont utilisé des stratégies dites « non bioactives » pour lutter contre la fatigue mentale limitant ainsi les effets secondaires liés à l’ingestion de substances bioactives. Une des premières stratégies non bioactives qui a été évaluée est la réalisation d’une pause pendant ou après une tâche mentalement fatigante, une stratégie simple pour lutter contre la fatigue mentale (Rivers, 1896). Bien que cette stratégie semble efficace, une étude récente de Jacquet, Poulin-Charronnat, Bard, et Lepers, (2021) montre que même si une pause de 20 minutes permet de réduire la fatigue mentale subjective (reportée sur une EVA), les marqueurs objectifs (e.g., EEG et tâche motrice) indiquent, au contraire, que les participants n’ont toujours pas récupéré. En effet, 20 minutes après la tâche mentalement fatigante, les performances sur une tâche de pointage étaient encore plus altérées, et les ondes cérébrales thêta et alpha continuaient à augmenter. Par ailleurs, la réalisation d’une pause passive avec vue sur la nature, semble plus efficace qu’une pause avec une vue sur des bureaux, montrant ainsi l’importance de l’environnement dans lequel la pause est réalisée (Tanaka, Yamada, Nakamura, Ishii, & Watanabe, 2013).
Trois études ont utilisé la stimulation transcrânienne à courant continu (tDCS) comme stratégie non bioactive pour lutter contre la fatigue mentale. Cette technique, couramment employée en psychiatrie, est une technique de stimulation cérébrale superficielle non invasive, qui permet de moduler l’excitabilité neuronale au moyen d’un faible champ électrique délivré via des électrodes disposées sur le scalp. Une étude a montré que stimuler au niveau du cortex temporal n’avait aucun effet sur la fatigue mentale (Penna et al., 2021). En revanche, en stimulant le cortex préfrontal dorsolatéral gauche, Linnhoff et al. (2021) ont montré que la tDCS permettait de lutter objectivement contre la fatigue mentale (e.g., une augmentation moindre des ondes cérébrales alpha) mais que cela n’avait pas d’effet sur des marqueurs subjectifs (sensation subjective d’épuisement mental). Les résultats concernant l’efficacité de la tDCS sont contradictoires et mériteraient des études supplémentaires.
La présentation de stimuli auditifs peut également permettre d’agir positivement sur la fatigue mentale. Guo, Ren, Wang, & et Zhu, (2015) ont montré que l’écoute de musique relaxante au cours d’une tâche cognitivement coûteuse était efficace pour limiter l’instauration de fatigue mentale. L’écoute de musique permet non seulement de réduire l’augmentation subjective de fatigue mais également de lutter contre la dégradation des performances en les maintenant à leur niveau initial. Des effets bénéfiques ont également été reportés lors d’écoute de musique agréable après la réalisation d’une tâche cognitivement fatigante (Jacquet, Poulin-Charronnat, Bard, Perra, & Lepers, 2021). L’utilisation de battements binauraux seuls, ou combinés avec un massage dans un fauteuil électrique, a également permis de lutter contre le déclin des performances cognitives en présence de fatigue mentale (Lim, Kim, Jeon, & Cho, 2018). D’autres stimulations sensorielles peuvent également avoir une influence sur la fatigue mentale. Des stimuli olfactifs, comme la présentation d’odeurs naturelles (Kato, Endo, Kobayakawa, Kato, & Kitazaki, 2012 ; Saito et al., 2018) ont été utilisés avec succès. Des stratégies plus étonnantes ont également montré des effets bénéfiques comme être plongé dans un bain chaud (Mizuno et al., 2010), être placé proche d’un poêle à granulés (Tanaka, Yamada, Nakamura, & Watanabe, 2012) ou être stimulé magnétiquement sur des points d’acuponcture (Li, Jiao, Chen, & Wang, 2004). Récemment, plusieurs études ont montré que la pratique d’exercice physique, de type aérobie, permettait de lutter contre la fatigue mentale (Jacquet, Poulin-Charronnat, Bard, Perra et al., 2021 ; Oberste et al., 2021) alors que la pratique de la bo xe durant 10 minutes ne semblait pas efficace (Scholz et al., 2017). Dans la même étude, Scholz et al. (2017) ont également montré que la relaxation ne permettait pas de contrer les effets de fatigue mentale, contrairement à la méditation qui les réduisait de façon significative (Axelsen, Kirk, & Staiano, 2020). Une limite concernant la méditation est que cette dernière ne semble efficace que chez les personnes expertes mais pas chez les novices (Axelsen et al., 2020). Enfin, l’augmentation de la motivation à l’aide de récompenses financières ou d’arrêt plus précoce en cas de bonnes performances permet également de limiter les effets délétères liés à la fatigue mentale (Boksem, Meijman, & Lorist, 2006 ; Herlambang et al., 2021).
3 Les moments d’intervention pour lutter contre la fatigue mentale
Le moment choisi pour intervenir revêt une importance toute particulière. Si l’intervention a lieu avant la réalisation d’une tâche mentalement fatigante, l’objectif sera de prévenir l’instauration de fatigue mentale. Si l’intervention est réalisée au cours d’une tâche mentalement fatigante, l’objectif sera de limiter ou de lutter contre l’instauration de fatigue mentale. Enfin, une intervention réalisée après l’instauration de fatigue mentale aura pour objectif d’améliorer la récupération « mentale ».
3.1 Interventions avant l’instauration de fatigue mentale
Les premières études réalisées pour contrecarrer les effets de la fatigue mentale ont proposé des interventions pour prévenir l’instauration de cette dernière en agissant avant la réalisation d’une tâche mentalement fatigante, toutes utilisant des stratégies bioactives (Tab. 1). Les substances utilisées étaient l’essence de poulet (Nagai et al., 1996 ; Yamano et al., 2013), la créatine (van Cutsem et al., 2020 ; Watanabe, Kato, & Kato, 2002), la caféine, combiné ou non avec du glucose (Kennedy & Scholey, 2004 ; van Cutsem et al., 2018), le guarana (Kennedy et al., 2008), le ginseng (Reay et al., 2005, 2006), les flavanols de cacao (Scholey et al., 2010) ou le modafinil (Rattray et al., 2019). Parmi la grande diversité des stratégies utilisées, nous pouvons dissocier deux types d’intervention : les interventions chroniques sur une période allant de 5 jours (Watanabe et al., 2002) à 4 semaines (Yamano et al., 2013) avant la session expérimentale induisant de la fatigue mentale, et les interventions aiguës dans les heures ou les minutes précédant la réalisation d’une tâche cognitivement coûteuse. Afin de maximiser les effets bénéfiques des stratégies de compensation proposées, deux études ont essayé d’intervenir non seulement en amont de l’instauration de la fatigue mentale mais également au cours de la tâche mentalement fatigante (Ataka et al., 2008 ; van Cutsem et al., 2018). van Cutsem et al. (2018) ont mis en évidence qu’un rinçage de bouche avec une solution combinant caféine et glucose, 5 minutes avant la réalisation d’une tâche mentalement fatigante puis au cours de cette dernière, avait des effets bénéfiques sur la sensation subjective de fatigue mentale et permettait de maintenir les performances cognitives.
De façon générale, l’ensemble des stratégies, chroniques ou aiguës, proposées avant l’instauration de fatigue mentale se sont avérées efficaces. Des effets bénéfiques ont été observés non seulement sur des marqueurs subjectifs de fatigue mentale mais également sur les performances cognitives et physiques. En revanche, très peu d’études se sont intéressées aux marqueurs physiologiques (Franco-Alvarenga et al., 2019 ; van Cutsem et al., 2018), de futurs travaux semblent donc nécessaires pour conclure quant à l’efficacité des stratégies intervenant avant la réalisation d’une tâche mentalement fatigante sur ces marqueurs, notamment sur l’activité électrique cérébrale.
Résumé des publications ayant proposé des stratégies de compensation de la fatigue mentale sur les performances cognitives avant ou après et durant la réalisation d’une tâche cognitivement coûteuse.
3.2 Interventions au cours d’une tâche mentalement fatigante
La seconde possibilité est d’intervenir lors de la réalisation d’une tâche cognitivement coûteuse afin de limiter l’instauration de fatigue mentale (Tab. 2). Les stratégies bioactives utilisées au cours d’une tâche mentalement fatigante sont assez peu nombreuses puisque seuls des rinçages buccaux avec une solution de caféine et de glucose (van Cutsem et al., 2018) ou avec une solution contenant du glucose seul (Bailey et al., 2021 ; Brietzke et al., 2020) ont été utilisés. Elles se sont avérées efficaces puisque toutes les études réalisées reportent des effets bénéfiques sur les marqueurs subjectifs, physiologiques et/ou comportementaux de fatigue mentale. Les stratégies non bioactives proposées lors de la réalisation d’une tâche cognitivement coûteuse sont, elles, plus nombreuses. Deux études ont utilisé la tDCS pour lutter contre l’instauration de fatigue mentale (Linnhoff et al., 2021 ; Penna et al., 2021) mais sans réel succès. Certains auteurs ont, quant à eux, manipulé la motivation à l’aide d’une rétribution financière ou d’un arrêt précoce de la tâche cognitivement coûteuse en cas de bonnes performances (Boksem et al., 2006 ; Hopstaken, van der Linden, Bakker, Kompier, & Leung, 2016) pour contrer, avec succès, le déclin des performances associé à la fatigue mentale. Bien que n’ayant aucun effet sur les marqueurs subjectifs de fatigue mentale, la présentation d’odeurs au cours d’une tâche cognitivement coûteuse s’est avérée efficace pour atténuer le déclin des performances cognitives (Kato et al., 2012 ; Saito et al., 2018). Il a également été montré que l’écoute de musique relaxante au cours d’une tâche cognitivement coûteuse permettait de réduire l’instauration de fatigue mentale (Guo et al., 2015). Bien que la musique puisse avoir des effets bénéfiques (Rauscher, Shaw, & Ky, 1995), certaines études montrent cependant que l’écoute de musique au cours d’une tâche cognitive peut aussi avoir un effet distracteur et induire une baisse des performances (Dobbs, Furnham, & Mcclelland 2011). Ainsi, tenter de lutter contre la fatigue mentale en proposant des stratégies d’intervention au cours d’une tâche cognitivement coûteuse pourrait induire une dégradation des performances. Dans ce contexte, il est important de prendre en compte les possibles effets secondaires liés à l’utilisation de stratégies de compensation au cours d’une tâche cognitivement coûteuse.
Résumé des publications ayant proposé des stratégies de compensation de la fatigue mentale sur les performances cognitives durant la réalisation d’une tâche cognitivement coûteuse.
3.3 Interventions après l’instauration de fatigue mentale
Plusieurs études ont proposé d’intervenir après l’instauration de la fatigue mentale avec pour objectif d’améliorer la récupération (Tab. 3). Les effets d’une simple pause pour lutter contre la fatigue mentale ont été étudiés lors de plusieurs expérimentations (Jacquet, Poulin-Charronnat, Bard, & Lepers, 2021 ; Rivers, 1896 ; Smith et al., 2019). Il semblerait qu’une simple pause ait des effets limités car 30 minutes ne suffisent pas pour annihiler totalement les effets de fatigue mentale (Smith et al., 2019). Rivers (1896) a même montré que des effets pouvaient persister sur un exercice de calcul après 60 minutes de pause. Dans ce contexte, plusieurs études ont été conduites afin d’améliorer la récupération après la réalisation d’une tâche mentalement fatigante. Une seule étude a utilisé une substance bioactive pour améliorer la récupération après l’instauration de fatigue mentale. Brietzke et al. (2020) ont montré que le rinçage de bouche avec une solution contenant du glucose permettait de limiter les altérations de performances sur une tâche d’endurance réalisée après une tâche mentalement fatigante (temps d’endurance sur un exercice incrémental de cyclisme).
Concernant les stratégies non bioactives, la majorité s’est avérée efficace que ce soient les bains d’eau chaude (Mizuno et al., 2010), l’exposition à un poêle à granulés (Tanaka et al., 2012), la pratique d’activité physique aérobie (Jacquet, Poulin-Charronnat, Bard, Perra et al., 2021), la méditation (Axelsen et al., 2020) ou encore l’écoute de musique (Jacquet, Poulin-Charronnat, Bard, Perra et al., 2021). Cependant, Loch et al. (2020) ont montré que 20 minutes de micro-sieste (i.e., powernap), de respiration systématique ou de respiration systématique combinée à de l’imagerie mentale ne permettaient pas d’améliorer la récupération après une tâche mentalement fatigante.
Résumé des publications ayant proposé des stratégies de compensation de la fatigue mentale sur les performances cognitives après la réalisation d’une tâche cognitivement coûteuse.
4 Compensation des effets de la fatigue mentale sur les performances cognitives
Les premières études qui se sont intéressées à la compensation de la fatigue mentale ont tenté de lutter contre le déclin des performances cognitives induit par la réalisation d’une tâche cognitivement coûteuse. Nagai et al. (1996) ont montré que l’essence de poulet permettait de limiter les effets néfastes de la fatigue mentale sur les fonctions exécutives, évaluées par une tâche de calcul mental. Des effets bénéfiques similaires semblent également être observés avec la consommation de flavanols de cacao (Scholey et al., 2010), de caféine combinée avec du glucose (Kennedy & Scholey, 2004), de ginseng (Reay et al., 2005, 2006) et de modafinil (Rattray et al., 2019).
L’attention est une fonction cognitive particulièrement impactée par la fatigue mentale (Smith et al., 2019). De nombreuses études ont donc proposé des stratégies afin de lutter contre le déclin des performances attentionnelles en présence de fatigue mentale. Il a été montré que l’utilisation d’essence de poulet (Watanabe et al., 2002), de guarana (Kennedy et al., 2008), de créatine (van Cutsem et al., 2020) ou de caféine associée à du glucose en ingestion (Ataka et al., 2008 ; Kennedy & Scholey, 2004) ou en rinçage buccal (van Cutsem et al., 2018) permettait de lutter contre le déclin de l’attention avec la fatigue mentale. Des stratégies non bioactives, comme la stimulation magnétique sur des points d’acuponcture (Li et al., 2004), la présence d’un poêle à granulés (Tanaka et al., 2012), les bains d’eau chaude (Mizuno et al., 2010), se sont également avérées efficaces pour contrer les effets de la fatigue mentale sur les capacités attentionnelles. Enfin, certaines études ont également montré que la présentation d’odeurs (Saito et al., 2018), l’écoute de musique (Guo et al., 2015), les battements binauraux ou la méditation (Axelsen et al., 2020) étaient efficaces pour lutter contre l’altération des capacités d’inhibition en présence de fatigue mentale.
Même si de nombreuses stratégies proposées se sont avérées efficaces pour lutter contre les effets de la fatigue mentale sur les performances cognitives, notons tout de même que la pratique de bo xe ou de la relaxation (Scholz et al., 2017), la sieste, les exercices de respiration combinés ou non à de l’imagerie mentale (Loch et al., 2020) se sont avérés inefficaces.
5 Compensation des effets de la fatigue mentale sur les performances physiques
La majorité des études visant à compenser les effets délétères de la fatigue mentale sur les performances physiques s’est intéressée aux performances en endurance (Tab. 4). La première a été conduite par Azevedo et al. (2016). Lors de cette étude, les auteurs ont observé que la prise de caféine (5 mg/kg) avant la réalisation d’une tâche cognitivement fatigante permettait d’annihiler la baisse de la vigueur et permettait d’éviter la réduction subséquente de la performance lors d’un test d’endurance en cyclisme réalisé à 80 % de la puissance maximale aérobie. Des effets bénéfiques similaires de la caféine (5 mg/kg) sur des marqueurs subjectifs de fatigue mentale et sur des performances en endurance, toujours en cyclisme, ont également été reportés par Franco-Alvarenga et al. (2019). En parallèle de la caféine, d’autres stratégies comme la consommation de créatine (van Cutsem et al., 2020), de modafinil (Rattray et al., 2019), le rinçage de bouche avec une solution contenant du glucose (Brietzke et al., 2020) se sont également avérées efficaces pour lutter contre le déclin des performances en endurance après la réalisation d’une tâche cognitivement coûteuse, sans avoir d’effet positif sur la sensation subjective de fatigue mentale. En revanche, une étude récente utilisant la tDCS n’a pas montré d’effet bénéfique de cette technique sur les performances en endurance lors d’un exercice de natation (Penna et al., 2021). Cette étude doit cependant être interprétée avec précaution, car les auteurs n’ont pas observé d’effets significatifs de la fatigue mentale sur l’exercice de natation. Dans ce contexte, il est donc difficile de savoir si la tDCS est efficace pour lutter contre la dégradation des performances liées aux effets de la fatigue mentale.
En présence de fatigue mentale, plusieurs études ont également observé une altération du contrôle moteur (Rozand et al., 2015, 2016). Dans une étude récente, évaluant le contrôle moteur à l’aide d’une tâche de pointage consistant à atteindre une cible affichée sur un écran le plus rapidement possible, Jacquet, Poulin-Charronnat, Bard, et Lepers (2021) ont montré que les effets délétères de la fatigue mentale sur le contrôle moteur étaient toujours présents, même 20 minutes après la réalisation de la tâche mentalement fatigante. Pour limiter ces effets délétères, plusieurs stratégies ont été proposées. Rozand et al. (2016) ont, par exemple, mis en évidence que lorsque la fatigue mentale était induite par une tâche d’imagerie motrice, la réalisation fréquente de mouvements réels au cours de la tâche d’imagerie permettait de lutter contre le déclin des performances de contrôle moteur lors d’une tâche subséquente. Récemment, Jacquet, Poulin-Charronnat, et al. (2021) ont montré que l’écoute de musique agréable permettait de maintenir les performances de contrôle moteur après la réalisation d’une tâche mentalement fatigante. Dans cette même étude, les auteurs ont également mis en évidence que la pratique d’une activité physique de type aérobie (cyclisme) à intensité modérée permettait aussi de lutter contre les effets de la fatigue mentale.
Résumé des publications ayant étudié l’efficacité de différentes stratégies de compensation de la fatigue mentale sur les performances physiques.
6 Mécanismes explicatifs
6.1 Explications comportementales
La plupart des stratégies de compensation utilisées pour lutter contre les effets de la fatigue mentale ont des effets bénéfiques sur les performances cognitives et/ou physiques en général, c’est-à-dire même sans présence de fatigue mentale. La caféine qui est, comme indiqué par cette revue, la stratégie la plus couramment utilisée pour lutter contre la fatigue mentale a largement été employée pour améliorer les performances dans un contexte plus global. Des études ont mis en évidence de nombreux effets bénéfiques de la caféine sur les fonctions cognitives, comme l’attention (Einöther & Giesbrecht, 2013), la mémoire de travail (Smith et al., 1994) ou le contrôle exécutif (Brunyé, Mahoney, Lieberman, Giles, & Taylor, 2010). Une amélioration des performances physiques est également observée après l’ingestion de caféine (Doherty & Smith, 2004), et est associée à une réduction de l’effort perçu pour réaliser l’exercice (Doherty & Smith, 2005). Cette diminution de l’effort perçu pourrait ainsi inciter les personnes mentalement fatiguées à engager un effort plus important pour réaliser une tâche, limitant ainsi la dégradation des performances.
Des études ont mis en évidence que d’autres stratégies comme l’utilisation de créatine (Avgerinos, Spyrou, Bougioukas, & Kapogiannis, 2018), de guarana (Konstantinos & Heun, 2019), d’essence de poulet (Toh et al., 2019), la pratique d’une activité physique (Brisswalter, Collardeau, & René, 2012), l’écoute de musique (Schellenberg, 2012) ou de sons binauraux (Kirk, Wieghorst, & Staiano, 2019) permettaient également d’améliorer les performances cognitives (e.g., amélioration de l’attention, de la mémoire à court terme, de l’intelligence/raisonnement). Ces effets bénéfiques de la créatine (Bemben & Lamont, 2012), de l’essence de poulet (Huang et al., 2014), du modafinil (Jacobs & Bell, 2004) ou des stratégies non bioactives comme l’écoute de musique (Terry et al., 2019) ou la tDCS (Machado et al., 2019) ont aussi été reportés sur les performances physiques (e.g., amélioration des capacités d’endurance, de production de force). Par ailleurs, la motivation est un facteur déterminant de la performance, qu’elle soit cognitive ou physique. Dès 1914, Thorndike (1914) indiquait que la capacité à maintenir des performances au cours d’une tâche cognitivement coûteuse dépendrait de la motivation à réaliser la tâche. Une motivation importante permet en effet d’allouer plus de ressources à la réalisation d’une tâche, permettant ainsi d’augmenter les performances. Même si en présence de fatigue mentale une tâche devient de plus en plus difficile à effectuer, une motivation importante (induite par une récompense financière par exemple) permet d’augmenter les ressources allouées à la tâche et d’expliquer un maintien ou un rebond des performances dans la poursuite de la tâche (Herlambang et al., 2021 ; Hopstaken et al., 2016).
Ainsi l’efficacité des stratégies précédemment citées pour compenser les effets délétères de la fatigue mentale sur les performances peut être, au moins en partie, expliquée par leurs effets bénéfiques généraux sur les performances cognitives et physiques, et ce indépendamment de la présence de fatigue mentale.
6.2 Explications neurophysiologiques
L’efficacité des stratégies précédemment exposées peut également être attribuée à des mécanismes neurophysiologiques. Bien que l’origine neurobiologique exacte de la fatigue mentale reste encore mal connue, il semble que plusieurs neurotransmetteurs comme l’adénosine ou la dopamine soient impliqués. Lors de la réalisation d’une tâche mentalement fatigante, une augmentation de la concentration en adénosine a été observée (Lovatt et al., 2012). Du fait de la colocalisation des récepteurs A2A de l’adénosine et des récepteurs D2 de la dopamine, la fatigue mentale entraînerait simultanément une augmentation du taux d’adénosine et une diminution de la sécrétion de dopamine (Schiffmann, Fisone, Moresco, Cunha, & Ferré, 2007). Selon le modèle proposé par Martin et al. (2018), l’augmentation de la concentration en adénosine entraîne une augmentation de la perception de l’effort, et la diminution de concentration en dopamine induit une baisse de la motivation. Ces deux phénomènes conduiraient à la baisse des performances en présence de fatigue mentale.
De nombreuses études se sont intéressées aux modulations des catécholamines à la suite de prise de caféine (pour revue : Alasmari, 2020). On observe que la caféine permet de bloquer les récepteurs A2A de l’adénosine (Huang et al., 2005 ; Pinto Freitas et al., 2016), empêchant ainsi l’adénosine de se fixer sur ces récepteurs et induisant un maintien du signal dopaminergique. Des effets directs de la consommation de caféine ont également été mis en évidence sur le système dopaminergique avec une augmentation de la disponibilité des récepteurs 2 et 3 de la dopamine dans le striatum (Volkow et al., 2015). Ainsi la caféine permet de lutter contre l’augmentation du taux d’adénosine et la diminution de la sécrétion de dopamine en présence de fatigue mentale. Concernant la prise de modafinil (i.e., un psychostimulant), une étude a mis en évidence une augmentation de la sécrétion de dopamine au niveau cérébral (Volkow et al., 2009) à la suite d’une consommation de doses similaires à celles utilisées dans l’étude de Rattray et al. (2019). Cet effet positif du modafinil sur la sécrétion de dopamine pourrait expliquer son efficacité pour lutter contre la fatigue mentale.
Les stratégies bioactives ne sont pas les seules à agir sur les concentrations en catécholamines. Des études ont mis en évidence une augmentation du taux de dopamine à la suite de la réalisation d’un exercice physique aérobie (Hattori, Naoi, & Nishino, 1994), de méditation (Kjaer et al., 2002), d’écoute de musique (Salimpoor, Benovoy, Larcher, Dagher, & Zatorre, 2011) ou de sons binauraux (Reedijk, Bolders, & Hommel, 2013). Cette augmentation de dopamine permettrait de lutter contre la baisse de la motivation et donc de maintenir le niveau des performances cognitives et/ou physiques malgré la réalisation d’une tâche cognitivement coûteuse.
Des modulations au niveau de l’activité des aires corticales sont également observées en présence de fatigue mentale. Les effets bénéfiques de la présentation d’odeurs peuvent être expliqués grâce à la connexion entre le système olfactif et l’amygdale. Cette dernière joue un rôle important dans le processus d’évaluation de la valeur des récompenses associées à l’effort ; celle-ci se projette ensuite vers le cortex cingulaire antérieur pour la prise de décision (basée sur l’évaluation des récompenses et des coûts potentiels).
7 Conclusion
La fatigue mentale peut altérer les performances cognitives mais aussi les performances physiques. De nombreuses études ont proposé des stratégies pour lutter contre les effets délétères associés à la fatigue mentale. La grande majorité des stratégies proposées (bioactives ou non) s’est avérée efficace pour réduire l’impact de la fatigue mentale que ce soit sur les performances cognitives ou physiques. En parallèle, une amélioration sur les marqueurs subjectifs de fatigue mentale a également été observée. Les marqueurs objectifs, notamment physiologiques, n’ont été que peu étudiés et il est difficile de tirer des conclusions quant à l’efficacité des différentes stratégies utilisées sur ces marqueurs. La stratégie la plus employée, et avec succès, pour lutter contre la fatigue mentale est une substance bioactive : la caféine. Il est intéressant de noter que dans le contexte de la pratique d’activité physique, des exercices de type aérobie à intensité modérée semblent également être un moyen efficace pour lutter contre l’instauration de la fatigue mentale, même si ses effets n’ont été étudiés que lors de deux études. La combinaison de plusieurs stratégies pourrait également s’avérée judicieuse afin de maximiser les effets positifs observés. De futures études sont nécessaires afin de mieux appréhender les mécanismes neurophysiologiques sous-jacents aux stratégies de compensation de la fatigue mentale.
Remerciements
Ce travail a été soutenu par l’Agence Nationale de la Recherche Française (Projet ANR MENTALIST – ANR-20-CE37-0022).
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Citation de l’article : Jacquet T, Poulin-Charronnat B, & Lepers R (2023) Comment lutter contre les effets négatifs de la fatigue mentale : une revue narrative. Mov Sport Sci/Sci Mot, https://doi.org/10.1051/sm/2022026
Liste des tableaux
Résumé des publications ayant proposé des stratégies de compensation de la fatigue mentale sur les performances cognitives avant ou après et durant la réalisation d’une tâche cognitivement coûteuse.
Résumé des publications ayant proposé des stratégies de compensation de la fatigue mentale sur les performances cognitives durant la réalisation d’une tâche cognitivement coûteuse.
Résumé des publications ayant proposé des stratégies de compensation de la fatigue mentale sur les performances cognitives après la réalisation d’une tâche cognitivement coûteuse.
Résumé des publications ayant étudié l’efficacité de différentes stratégies de compensation de la fatigue mentale sur les performances physiques.
Liste des figures
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Fig. 1 Nombre d’articles (n = 34) s’intéressant aux stratégies de compensation de la fatigue mentale selon leur année de publication. Les articles inclus dans ce graphique sont ceux inclus dans la présente revue. |
| Dans le texte | |
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