Cognition

*Le contenu a été examiné par Dr. Nick Bellissimo (École de nutrition, Université Métropolitaine de Toronto)

« Cognition » est un terme général employé pour décrire les capacités mentales utilisées pour acquérir, traiter, stocker et transformer des informations pour effectuer des tâches quotidiennes. La cognition est un résultat du fonctionnement du cerveau et se compose de plusieurs éléments, notamment : la perception, l’attention, la mémoire, les fonctions exécutives (c.-à-d. le contrôle des comportements, comme l’organisation et la planification, commencer des tâches et/ou contrôler les émotions) et la prise de décision.

• Les facteurs qui contribuent à la cognition. La cognition couvre un large éventail de processus mentaux et de tâches. Les facteurs qui affectent la cognition vont de l’âge à l’éducation, en passant par les facteurs environnementaux et le régime alimentaire.
• Les glucides et la cognition. Le cerveau humain utilise une grande quantité d’énergie et généralement du glucose comme unique source d’énergie pour fonctionner
• Les sucres et la cognition. À ce jour, des preuves suggèrent que la consommation de sucres pourrait être bénéfique pour les tâches cognitives à court terme. Pour le moment, aucune étude d’intervention à plus long terme chez les humains n’a été menée. De manière générale, aucune preuve solide ne suggère d’association particulière entre la consommation de sucres et la cognition.

Les facteurs qui contribuent à la cognition 

Plusieurs facteurs peuvent impacter la cognition d’une personne, soit positivement ou négativement (1, 2, 3) :

• L’âge
• Le régime alimentaire (p. ex. l’alcool, la caféine, les antioxydants)
• L’éducation et le statut socio-économique
• La génétique
• L’activité physique
• Le tabac

Les effets du régime alimentaire en général et des composants alimentaires particuliers sur la cognition ont été évalués dans de nombreuses études sur les animaux, et certaines, dans des études sur les humains. Les recherches chez les humains et les animaux comprenaient d’une part des résultats cognitifs, comme la performance à l’égard de certaines tâches, et d’autre part des changements moléculaires et chimiques dans des régions du cerveau. Les informations examinées et discutées ci-dessous se rapportent aux études chez les humains.  

Les glucides et la cognition 

Le cerveau humain utilise une grande quantité d’énergie et généralement du glucose (un composant du sucrose [sucre]) comme unique source d’énergie pour fonctionner. Le glucose peut être dérivé des glucides alimentaires, synthétisé dans le corps à partir d’autres substrats, comme les acides aminés, ou libéré des réserves de glycogène dans le foie et les muscles. Le cerveau peut aussi utiliser des cétones comme source d’énergie alternative quand l’approvisionnement en glucides (glucose) est faible; les cétones sont produites à partir du métabolisme des acides gras. Le cerveau humain ne représente qu’environ 2 % de la masse d’un corps adulte, bien qu’il demande près de 20 % de l’énergie totale nécessaire pour le corps. Curieusement, le cerveau adulte utilise du glucose au même taux que celui des muscles squelettiques pendant l’exercice physique (4).

Les régimes cétogènes, faibles en glucides, ont gagné en popularité au fil des ans. Cependant, les recherches démontrent des résultats contradictoires sur la cognition (avec une majorité de données provenant des modèles animaux plutôt que des modèles humains), ce qui complique la traduction en recommandations. Des preuves convaincantes associent le régime cétogène (peu de glucides, beaucoup de graisses et protéines adéquates) et le traitement de l’épilepsie (5), mais cela va au-delà de la portée de cet article sur la cognition.

Sugars and Cognition  

Le glucose est le sucre le plus commun qui circule dans le sang; c’est aussi la principale source d’énergie des cellules du corps et le principal sucre utilisé par le cerveau pour l’énergie (6). Particulièrement, le corps humain demande au moins 130 g de glucose par jour (7), ce qui se base sur la quantité nécessaire pour que le cerveau fonctionne. Le cerveau utilise du glucose provenant des réserves présentes dans le corps, ou utilise celui des aliments consommés. En dégradant les glucides (féculents et sucres) en sucrose, qui est à son tour dégradé en glucose et en fructose (comme illustré dans le diagramme ci-dessous). Le fructose est métabolisé dans le foie, et les voies métaboliques entre le glucose et le fructose sont différentes (6).

Figure 1 : Le cerveau dépend principalement du glucose pour fonctionner. Restreindre l’approvisionnement en glucose du cerveau peut nuire à la mémoire et à la capacité de concentration.

Pour son énergie, le corps ne nécessite pas de fructose, et il y a eu d’innombrables spéculations sur le rôle du fructose et sa consommation excessive sur la santé. Certaines études évaluant le fructose et la cognition ont fait l’objet d’un examen (8), et l’ensemble des données probantes suggère l’existence d’un effet confusionnel important de l’apport énergétique total, ce qui complique l’isolement des effets du fructose (9). De manière générale, les auteurs résument qu’il y a actuellement un manque d’éléments probants de haute qualité permettant d’évaluer directement le rôle du fructose et de la cognition (9).

La consommation de sucres a des résultats liés à la cognition à court terme (de quelques minutes à quelques heures) et à long terme (de quelques mois à quelques années) différents. Les éléments probants disponibles qui proviennent d’études chez les humains suggèrent que les sucres ont des effets à court terme positifs sur la mémoire et le processus d’apprentissage (10, 11). Il a été démontré que la réponse cognitive au glucose chez les enfants était meilleure pour les tâches mentales complexes (c.-à-d. mémoire verbale, se souvenir de listes de choses), que celle aux tâches plus simples (7, 12, 13). Les effets de la source de glucose (issue des sucres ou des féculents) sur la cognition doivent encore être évalués. La majorité des études qui se penchent sur les résultats à long terme de la consommation de sucres sur la cognition utilise des animaux. Les effets à long terme des sucres sur la cognition chez les humains sont difficiles à établir à cause de la présence déconcertante d’autres variables nutritionnelles et relatives au style de vie. Un examen portant sur le régime alimentaire et la cognition indique qu’il existe un large éventail d’approches méthodologiques permettant d’étudier le régime alimentaire et la cognition, mais les méthodes utilisées ne sont pas harmonisées (14). Étant donnée la disponibilité des données à ce jour, aucune preuve solide ne permet de suggérer que la consommation de sucres, indépendamment des autres composants alimentaires, a un effet sur la cognition. Aucun examen systématique ou méta-analyse sur les sucres et la cognition n’a été rendu public. Trois études sur les humains sont résumées ci-dessous. Elles se penchent sur l’apport en glucides ou en sucres et les résultats cognitifs chez les humains.

• Une étude d’intervention de mesures répétées chez des enfants canadiens (15 garçons et 7 filles d’environ 12 ans) a mesuré les effets de différentes sources de glucides sur la performance cognitive. Elle comprenait six occasions de consommations; les repas du traitement contenaient 50 g de glucides provenant de purée, de frites, de pommes de terre rissolées, de riz blanc, et incluaient un repas manqué comme témoin. La fonction cognitive a été évaluée par plusieurs tests de mémoire et par un test visant à mesurer la vitesse de traitement de l’information. Les résultats ont mis à jour qu’il n’y avait pas de différence de performance entre les groupes ayant pris les repas du traitement, et ceux ayant sauté les repas. Des résultats particuliers ont mis à jour que les enfants se souvenaient de plus de mots après avoir consommé des frites qu’après avoir consommé de la purée et du riz blanc. Des études futures pourraient prendre en compte la composition du dîner précédant le test, car il pourrait avoir influencé la satiété et la cognition le matin. Les auteurs concluent que les effets à long terme de la consommation habituelle sur la performance cognitive chez les enfants doivent encore être évalués (15).
• Une étude d’intervention a employé un plan à mesures répétées chez des enfants canadiens (15 garçons de 9 à 14 ans) pour évaluer les effets du glucose, du sucrose et des solutions de sirop de maïs riche en fructose sur le souvenir immédiat et retardé d’une liste de mots. Durant l’expérience, les participants ont reçu soit 200 kcal/250 mL de glucose, sucrose, sirop de maïs riche en fructose, ou d’un témoin de sucralose non calorique (16). Les participants ont reçu une liste de 15 mots à mémoriser et on leur a demandé de s’en souvenir après 30, 45, 60 et 90 minutes. Les résultats ont indiqué qu’il n’y avait pas de différence significative entre les boissons et la mémorisation. Les auteurs indiquent que cet effet pourrait aussi être lié aux aliments et aux boissons consommés en général pendant une journée donnée.
• Une étude d’intervention menée auprès d’aînés canadiens (10 hommes et 10 femmes de 60 à 82 ans) a mesuré les effets de la consommation de glucose sur les tâches cognitives. Les participants ont consommé 50 g de glucides provenant de différents aliments et liquides, sur 4 jours différents. Les résultats ont indiqué que les écarts de glycémie après avoir consommé du glucose, des pommes de terre, de l’orge ou un placebo ne permettaient pas de prévoir la performance sur la tâche cognitive. Certaines données de cette étude ont également indiqué que plus la mémoire de la personne est mauvaise à la mesure de référence, plus l’amélioration mesurée de la mémoire avec le temps est importante (indépendamment de l’apport en sucres) (10).
• Une étude d’intervention chez des adultes américains (105 jeunes adultes) a mesuré les effets de la consommation de sucres sur les tâches cognitives. Les participants consommaient une boisson contenant des sucres (boisson gazeuse sucrée avec sirop de maïs riche en fructose [60 % de fructose, 39 % de glucose, 1 % de maltose]) ou sans sucres (artificiellement sucrée). Les participants ont effectué diverses tâches cognitives, y compris répondre à un ensemble de questions et calculer le montant incorrect (taux de fausses alarmes). Les résultats ont indiqué que l’exactitude et la sensibilité aux tâches cognitives étaient plus élevées et que le taux de fausses alarmes était plus bas suite à l’apport en sucres, par rapport aux résultats des participants ne consommant aucun sucre (17).
• Une enquête transversale menée aux États-Unis auprès de 1234 paires mères-enfants a mesuré l’association entre la consommation de sucres chez la mère et l’enfant. L’étude examinait l’apport quotidien rapporté en sucrose, fructose et des portions de boissons édulcorées, de jus et de boisson gazeuse diète. Les résultats indiquent que la consommation de fructose chez la mère et l’enfant (en moyenne 32,7 g et 27,8 g) et de jus (en moyenne 1,3 et 1,8 portion) n’était pas associée à la cognition. La consommation de sucrose chez la mère (en moyenne 49,8 g/jour) était inversement associée à un des résultats non verbaux de tests d’intelligence de la moyenne enfance. De plus, la consommation de boissons édulcorées chez la mère (en moyenne 0,6 portion) était inversement associée à une cognition de la moyenne enfance; la consommation de boisson gazeuse diète chez la mère (en moyenne 0,2 portion) était inversement associée à des résultats de cognition de la petite à la moyenne enfance. Dans les résultats de l’enfance, la consommation de boissons édulcorées à la petite enfance (en moyenne 0,2 portion) était inversement associée à des résultats verbaux de la moyenne enfance; et la consommation de fruits à la petite enfance était positivement associée à des résultats cognitifs plus élevés à la petite enfance et l’enfance moyenne (18). Les auteurs incluent des limites à cette étude, comme les petites portions, et donc les petites différences de consommation entre les groupes. De plus, les auteurs indiquent qu’il s’agit uniquement d’une étude d’association, et que les relations de cause à effet ne sont pas établies.

De manière générale, il n’existe pas d’effet clair et cohérent des sucres sur la cognition et des études futures à ce sujet permettront de mieux comprendre la relation entre le régime alimentaire et la cognition.

Pour plus d’informations, les ressources supplémentaires comprennent :

• Video - Tout savoir sur le sucre : le voyage d'une molécule de saccharose
• Glucides-Info - Les glucides et le rendement cognitif chez les enfants 
• Clips sur les sucres - Déjeuner pour partir du bon pied

Références

1. Deary IJ, Johnson W, and Houlihan LM. Genetic foundations of human intelligence. Hum Genet. 2009;126(1):215-32.
2. Beydoun MA, Beydoun HA, Gamaldo AA, Teel A, Zonderman AB, Wang Y. Epidemiologic studies of modifiable factors associated with cognition and dementia: systematic review and meta-analysis. BMC Public Health. 2014;14(1): 643.
3. Messier C. Glucose improvement of memory: a review. Eur J Pharmacol. 2004;90(1):33-57.
4. Benton D. Diet, cerebral energy metabolism, and psychological functioning. Nutr Neurosci. 2005;18:72-87.
5. van Berkel AA, IJff DM, Verkuyl JM. Cognitive benefits of the ketogenic diet in patients with epilepsy: A systematic overview. Epilepsy Behav. 2018;87:69-77.
6. Reichelt AC, Stoeckel LE, Reagan LP, Winstanley CA, Page KA. Dietary influences on cognition. Physiol Behav. 2018 Aug 1;192:118-26.
7. European Food Information Council. Glucose and The Brain: Improving Mental Performance [Internet]. European Food Information Council;2018 Apr 30 [cited 2024 Mar 1].
8. Lakhan SE, Kirchgessner A. The emerging role of dietary fructose in obesity and cognitive decline. Nutr J. 2013 Dec;12(1):114.
9. Chiavaroli L, Ha V, de Souza RJ, Kendall CW, Sievenpiper JL. Fructose in obesity and cognitive decline: is it the fructose or the excess energy? Nutr J. 2014;13(1):27.
10. Kaplan RJ, Greenwood CE, Winocur G, Wolever TM. Cognitive performance is associated with glucose regulation in healthy elderly persons and can be enhanced with glucose and dietary carbohydrates–. The American journal of clinical nutrition. 2000;72(3):825-36.
11. Markus CR. Effects of carbohydrates on brain tryptophan availability and stress performance. Biol Psychol. 2017;76:83-90.
12. Bellisle F. Effects of diet on behaviour and cognition in children. Br J Nutr. 2004;92(S2):S227-32.
13. Kennedy DO, Scholey AB. Glucose administration, heart rate and cognitive performance: effects of increasing mental effort. Psychopharmacology. 2000. 149(1):63-71.
14. Adolphus K, Bellissimo N, Lawton CL, Ford NA, Rains TM, Totosy de Zepetnek J, Dye L. Methodological Challenges in Studies Examining the Effects of Breakfast on Cognitive Performance and Appetite in Children and Adolescents. Adv Nutr. 2017;8(1):184S-96S.
15. Lee JJ, Brett NR, Wong VCH, Totosy de Zepetnek JO, Fiocco AJ, Bellissimo N. Effects of Potatoes and Other Carbohydrate-Containing Foods on Cognitive Performance, Glycemic Response, and Satiety in Children. Appl Physiol Nutr Metab. 2019;Sep;44(9):1012-19.
16. Akhavan T, Eskritt M, Van Engelen M, Bellissimo N. Effect of Sugars in Solutions on Immediate and Delayed Word List Recall in Normal Weight Boys. Int J School Health. 2014;1(3):e24545.
17. Giles GE, Avanzato BF, Mora B, Jurdak NA, Kanarek RB. Sugar intake and expectation effects on cognition and mood. Exp Clin Psychopharmacol. 2018;26(3):302.
18. Cohen JF, Rifas-Shiman SL, Young J, Oken E. Associations of Prenatal and Child Sugar Intake With Child Cognition. Am J Prev Med. 2018;54(6):727-35.