Marqueurs du stress et de la fatigue: la piste vocale
Des chercheurs belges traquent le stress, la surcharge cognitive et la fatigue mentale par des techniques non invasives empruntant la voix.
Stress et fatigue ont tendance à s'accumuler. Dans certaines circonstances, il serait intéressant voire vital de pouvoir quantifier le niveau de stress et de fatigue, ainsi que la charge mentale des individus. Par exemple, chez les pilotes de l'air parce que les erreurs humaines sont la première cause d'accident d'avion. Ainsi, l'équipe du Pr Bertrand Blankert, du laboratoire d'analyse pharmaceutique de l'UMons, participe à Biovoc, un projet transdisciplinaire impliquant notamment des collègues travaillant dans la métrologie du langage et la toxicologie. Leur but est d'enregistrer la voix d'un pilote d'avion, de l'analyser et de déterminer, à partir de celle-ci, s'il est capable de contrôler son avion et ceci, par l'entremise de biomarqueurs spécifiques du stress et de la fatigue.
Trahi par sa voix
On décèle dans la voix plein de choses qui sont le témoin des particularités physiologiques d'une personne : les signaux de la voix se modifient quand on est fatigué, stressé, en surcharge cognitive, explique-t-il. Notre équipe les a étudiés dans une situation complexe, comme celle d'un pilote d'avion : il est appelé à faire beaucoup de tâches simultanément et il est toujours en contact avec la tour de contrôle par la voix. Notre objectif est de mettre en évidence des modifications dans la voix du pilote par rapport à un événement comme un moteur qui brûle... "
La stratégie consiste à démontrer la corrélation entre les changements dans la parole et des données physiologiques du niveau de stress, de fatigue mentale et de charge de travail, telles que des biomarqueurs salivaires et le profil métabonomique* de la salive.
Pourquoi la salive ? " La prise de sang n'est pas envisageable, l'urine non plus. La seule qui est facilement prélevable dans le cockpit, c'est la salive. Nous avons donc essayé d'y mettre en évidence des marqueurs du stress. Après, il a fallu mettre en parallèle les transformations du signal voix et voir si elles étaient corrélées à ces marqueurs salivaires du stress ".
Profil métabonomique
Le stress induit-il des transformations dans le profil métabonomique ? Le 3-Methoxy-4-hydroxyphenylglycol ou MHPG, principal métabolite de la norépinéphrine, est un bon candidat pour étudier le stress et l'état émotionnel parce que sa concentration salivaire est liée au niveau plasmatique et augmente en situation de stress.
Les chercheurs se sont notamment basés sur une approche métabonomique qui donne une vue d'ensemble des réactions de dégradation des composés organiques au cours du métabolisme. Pour suivre l'évolution des métabolites salivaires quand un sujet est placé en situation de stress, ils ont collecté des échantillons chez des volontaires soumis au TSST (Trier Social Stress Test) pour induire un stress psychosocial et ils ont comparé l'évolution des profils métabolomiques des sujets avant et après le test. Les premiers résultats ont montré une variation de ces profils après la phase de stress du test et un retour au profil initial après les 30 minutes de la phase de repos.
Entre autres développements, ces travaux doivent se poursuivre dans un simulateur d'avion. " Nous aimerions mettre au point un système qui pourrait détecter dans un avion qu'il se passe quelque chose parce que la voix du pilote a changé : un événement qu'il ne peut pas communiquer, soit parce que son copilote fait un infarctus, soit parce qu'un pirate est entré dans la cabine... ", ajoute le Pr Blankert.
Salive, stress, dépression
En fait, l'aspect biologique, le biomarqueur, sert à valider l'aspect métrologique du langage. Il s'agit d'enregistrer dans un ensemble de signaux de métabolites endogènes, des variations de ceux qui sont présents de manière continue dans le sang, mais où le stress peut engendrer une modification de la signature. Celle-ci intéresse les chercheurs parce qu'elle marque le stress à un moment précis. L'outil final ne consistera plus en un test salivaire, il s'agira d'un software réagissant aux variations dans le signal voix qui auront été validées par le test biologique et qui pourraient indiquer un stress, une surcharge cognitive ou l'état de fatigue du pilote.
Le biomarqueur présent dans la salive (MHPG) est connu dans le stress et a déjà été impliqué dans d'autres indications comme la dépression. A l'époque, le cas du pilote dépressif de la Lufthansa qui a provoqué le crash de son avion dans les Alpes avait particulièrement frappé l'équipe du Pr Blankert : " Quand on est dépressif, on a aussi son signal voix qui est différent. Grâce à l'outil que nous essayons de mettre au point, on pourrait peut-être éviter ce genre d'accident ".
*métabonomique : analyse spectroscopique de molécules dont la concentration au sein des fluides biologiques fluctue selon l'état physiologique d'un individu. Elle génère des profils spectraux où des ensembles de métabolites constituent des empreintes fonctionnelles qui peuvent être associées à des pathologies ou des états spécifiques.
staff.umons.ac.be/bertrand.blankert/publications
Rince ta bouche !
La fatigue mentale survient après un épisode prolongé de concentration ou des tâches complexes exigeant d'importants efforts cognitifs. Jeroen Van Cutsem, doctorant en Kinésithérapie et réadaptation (VUB), a étudié dans quelle mesure elle avait un impact sur les performances physiques.
Une revue de littérature a montré que la fatigue mentale se traduisait par une baisse des performances d'endurance. Pourquoi ? En raison d'une sensation d'effort supérieure à la normale, car les variables physiologiques traditionnellement associées à l'endurance (fréquence cardiaque, lactate sanguin, absorption d'oxygène, débit cardiaque) n'étaient pas directement influencées par ce type de fatigue.
Ensuite, il a constaté que l'effet négatif de la fatigue mentale sur l'endurance ne se reflétait pas par temps chaud. Ceci pourrait être une affaire de perception : jouer dans la chaleur est inconfortable et s'accompagne d'une sensation d'effort supérieure à la normale.
Nous avons constaté que la fatigue mentale n'avait aucun effet sur les facteurs physiologiques, précise-t-il. Le cerveau est donc fatigué à cause d'un fardeau cognitif. Pour fonctionner physiquement de manière optimale, il est important de se reposer mentalement et physiquement. Un effort peut sembler plus difficile quand on est mentalement fatigué et le mouvement pourra aider à récupérer plus rapidement de la fatigue mentale ". Plus surprenant, le chercheur a découvert que la fatigue mentale pouvait être combattue en se rinçant la bouche avec des boissons contenant de la caféine ou des glucides. Ce rinçage active les récepteurs buccaux qui stimulent à leur tour les neurotransmetteurs tels que la dopamine. Les communications intracérébrales sont plus efficaces, de sorte que les personnes sont et se sentent moins fatiguées. " Concrètement, cette intervention offre la possibilité de prévenir les effets secondaires parfois indésirables de la consommation de caféine et/ou de glucides ", conclut Jeroen Van Cutsem.
Vubtoday.be
Le stress, mauvais pour la mémoire ?
Des neurologues ont mis en évidence une corrélation entre un taux élevé de cortisol et des capacités amoindries de mémorisation et de réalisation d'autres tâches cognitives chez des adultes âgés de 40 à 50 ans. Une augmentation du cortisol dans le sang est également associée à des volumes cérébraux plus faibles.
Les chercheurs ont recueilli des données auprès de 2 231 personnes, âgées en moyenne de 48,5 ans, sans historique de démence, et provenant de la fameuse cohorte Framingham Heart. Ils leur ont fait passer des tests cognitifs analysant leur mémoire, leurs facultés de raisonnement abstrait, leur perception visuelle, leur attention et leurs capacités motrices. Parmi elles, 2 018 ont également subi une IRM afin de mesurer leur volume cérébral.
Le taux de cortisol, une des hormones impliquées dans la survenue du stress, a été évalué par prélèvement sanguin tôt le matin (entre 7h30 et 9h00), à jeun, au moment du pic physiologique du cortisol dans l'organisme. Les scientifiques ont remarqué une association entre les taux plus élevés de cortisol sanguin et les scores inférieurs aux tests de mémoire et de cognition de même qu'une diminution du volume cérébral total, en particulier chez les femmes, et des volumes de matière grise du lobe occipital et du lobe frontal.
Par ailleurs, le fait de porter APOE4, un facteur de risque génétique pour les maladies cardiovasculaires et celle d'Alzheimer, ne s'avère pas associé à un taux de cortisol plus élevé.
Les auteurs encouragent à surveiller le taux de cortisol des patients stressés et à les sensibiliser sur les moyens de réduire le stress.