Soutenance de thèse de Laura POMPORTES

Dans de nombreuses disciplines sportives, la performance dépend de l'efficacité des processus à la fois, cognitifs et physiologiques, sollicités dans l'action. Diverses recommandations nutritionnelles sont régulièrement émises afin d’optimiser les aspects énergétiques de la performance, mais l’efficacité de différents nutriments sur le fonctionnement cognitif, dans un contexte exigeant à la fois en termes de sollicitation physique et de charge cognitive reste peu explorée. Dans ce cadre, le questionnement de ce travail de thèse a été de savoir si l’utilisation de supplémentations nutritionnelles pouvait potentialiser l’effet de l’exercice sur le fonctionnement cognitif, qui est globalement positif et de faible magnitude. Nous avons choisi d’analyser les effets de trois supplémentations nutritionnelles, à savoir les hydrates de carbone, la caféine et le guarana, qui sont classiquement consommées par les sportifs tout en respectant les valeurs éthiques sportives. Dans ce cadre, l’efficacité du traitement de l’information sensorimotrice lors des tâches de temps de réaction ainsi que le contrôle cognitif de l’exécution ont été mesurés grâce au paradigme de la chronométrie mentale. Par ailleurs, le traitement temporel a aussi été investigué car d’une part il s’agit d’une fonction essentielle pour de nombreuses activités motrices, mais aussi car ce paradigme est considéré comme une mesure indirecte des variations du niveau d’éveil. Ces travaux rapportent cinq études destinées à évaluer l’effet de ces supplémentations sur le fonctionnement cognitif. Dans une première étude, nous avons évalué l’effet de l’ingestion d’un composé de guarana enrichi en vitamines et minéraux (300 mg) et de caféine (100 mg), sur la performance cognitive ainsi que sur la fonction du système nerveux autonome au repos. Nos résultats suggèrent que l’ingestion de guarana améliore le traitement de l’information de 30 à 90 minutes après ingestion, avec un effet maximal à 45 minutes (+5%, ∆ = 15 ms). Elle permet aussi un maintien de la modulation parasympathique significativement plus important que le placebo (Pl) malgré l’augmentation de la charge mentale. Dans la seconde partie de cette thèse, nous avons réalisé 4 études afin d’investiguer l’effet d’hydrates de carbone, de caféine et de guarana sur le fonctionnement cérébral, en rinçage de bouche ou en ingestion, pendant ou après un exercice physique. Nos résultats suggèrent d’une part, que l’ingestion d’hydrates de carbone ou d’un complexe guarana-créatine améliore la performance d’un exercice anaérobie (respectivement +4% et +3%) (études n°2 et n°3). D’autre part, l’ingestion d’hydrates de carbone, de caféine ou de guarana améliore la vitesse de traitement de l’information lors de tâches de temps de réaction de choix dès la fin d’un exercice sous-maximal de 40 minutes (hydrates de carbone = +6%, ∆ = 20 ms ; caféine = +6%, ∆ = 20 ms ; guarana = +4%, ∆ = 12 ms) (étude n°5). Cet effet pourrait être induit par une augmentation du niveau d’éveil (étude n°4). L’ingestion de caféine ou de guarana entraîne aussi une élévation moins importante de l’effort perçu au cours d’un exercice (respectivement -8% et -12%) (étude n°5). Enfin, les résultats sur l’utilisation la caféine en rinçage de bouche sont particulièrement encourageants puisqu’ils suggèrent une amélioration du contrôle de l’interférence au cours d’un exercice sous-maximal (étude n°4). L’ensemble de ces résultats indique une potentialisation de l’effet de l’exercice sur la performance cognitive. Il suggère aussi que la mise en place de supplémentations nutritionnelles lors d’un exercice améliore l’efficacité de processus cognitifs qui s’avèrent être essentiels à la performance sportive.

Studying the interaction between exercise and cognition and how to apply the learnings to athletes goes back to the early days of cognitive psychology and sport physiology. Indeed, in many sporting disciplines, the athlete’s performance is directly correlated to the efficiency of cognitive and physiological processes engaged in action. At the same time, knowledgeable companies are making and updating various nutritional recommendations to optimise the energy aspects of performance. However, the effectiveness of the various nutrients on the cognitive functioning, in a demanding context, both in terms of physical solicitation and cognitive load, remains under explored. As such, the inherent questioning in this thesis was to understand whether the use of nutritional supplements could increase the impact of exercise on cognitive functioning, regarded as lowly positive. We chose to analyse the effects of three nutritional supplements, namely carbohydrates, caffeine and guarana, traditionally consumed by athletes while respecting ethical sport values. In this context, the efficiency of the sensory-motor information processing during the reaction time tasks as well as the efficiency of the inhibition processes were measured by the use of the mental chronometry paradigm. Moreover, we also studied the processing of temporal information because this paradigm is considered as an indirect measure of arousal. We developed five studies designed to evaluate the effect of these supplements on cognitive functioning. The first study aimed at assessing cognitive performance and heart rate variability following the ingestion of a multi-vitamin guarana complex (300mg), and caffeine (100mg). Results highlight an enhancement of information processing between 30 and 90 minutes after guarana ingestion, with a greatest effect 45 minutes after ingestion (+5%, ∆ = 15 ms). Furthermore, guarana ingestion is accompanied by a stable autonomic nervous system regulation, regardless of mental load raises. In the second section of this thesis, 4 studies investigated the effect of carbohydrates, caffeine and guarana ingestion or mouth rinsing on cognitive function, during or at the end of exercise. Our results highlight that carbohydrate and guarana/creatine complex ingestion improve maximal power output (respectively +4% and +3%) (studies #2 and #3). Additionally, carbohydrates, caffeine and guarana enhance speed of information processing during a decision-making task, at the end of a sub-maximal 40-minutes exercise (carbohydrate = +6%, ∆ = 20 ms ; caffeine = +6%, ∆ = 20 ms ; guarana = +4%, ∆ = 12 ms). This improvement may be induced by an increase of arousal (study #4). A decrease of perceived exertion during exercise has been reported with caffeine and guarana ingestion (respectively -8% and -12%) (study #5). Finally caffeine mouth rinsing seems worthwhile since an enhancement of cognitive control has been reported after use during exercise (study #4). In conclusion, our results indicate the potentiation of exercise effects on cognitive function. Furthermore, they suggest nutritional supplements could enhance cognitive processes during exercise in what may be a predictive factor of performance enhancement.