Une fois, pensant à ma fille, je me suis posée la question sur le fonctionnement du cerveau pour confirmer les dires sur la différence qui pourrait exister entre le cerveau d'un droitier et celui d'un gaucher. Surtout lorsqu'elle m'a racontée une fois que l'enseignante de 1ère année primaire lui a donnée un bon coup sur sa main gauche en l'obligeant à utiliser sa main droite pour écrire. Depuis, elle s'est acharnée à utiliser d'avantage la main gauche sans qu'elle ne sache d'abord qu'elle est gauchère.

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 Les Droitiers & les Gauchers

Les droitiers, les gauchers et l'anatomie de leur cerveau. 

Source : www.medecine-et-santé.com

Depuis plusieurs années, on voit beaucoup d'articles mettant en évidence l'avantage d'être gaucher dans certaines circonstances et particulièrement dans le sport. Etre gaucher est presque devenu une lettre de noblesse à tel point que certaines personnes, droitières, se posent la question de la réalité de leur latéralisation. Ne seraient-elles pas des gauchères contrariées ?, question humble qui cache peut-être une autre question, moins modeste, ne seraient-elles pas plus géniales qu'elles ont en l'air ?

Alors question bête: qu'est ce qu'un gaucher.

Réponse générale : un gaucher, c'est quelqu'un qui écrit de la main gauche.

D'un point de vue scientifique, ce n'est pas si simple que cela. On devrait considérer comme gaucher une personne dont l'ensemble de la motricité serait meilleur avec les organes moteurs ou sensoriels gauches. La personne serait donc plus habile de la main gauche, mais aussi du pied gauche et plus généralement de tout l'hémicorps gauche œil et oreille compris.

En pratique, cela ne doit pas être rare, mais il existe beaucoup de personnes qui ne sont pas totalement gaucher ou totalement droitier. On parlera donc de gauchers prédominants ou de droitiers prédominants.

Quand on compare l'anatomie d'un cerveau de gaucher prédominant avec celui d'un cerveau de droitier prédominant, on constate comme principale différence un volume accru du corps calleux chez les gauchers. Le corps calleux est la partie qui fait le pont entre les deux hémisphères cérébraux. Dans le corps calleux passent toutes les connections inter hémisphériques. La densité des échanges est donc plus importante chez les gauchers que chez les droitiers.

On dit que l'hémisphère cérébral dominant chez les droitiers est le gauche et chez les gauchers le droit. Il faut préciser cette notion en disant que l'hémisphère dominant est l'hémisphère qui gère les fonctions les plus structurées comme la parole ou l'écriture. L'hémisphère « mineur » va gérer des capacités non rationnelles, plus senties comme la créativité. Mais tout cela est encore très théorique et très schématique et ces capacités ne se voient ni au scanner ni à la dissection.

Les moyens techniques actuels autant que l'observation cliniques des gauchers ou des droitiers atteints de lésions cérébrales localisées mettent en évidence beaucoup de mécanismes de fonctionnement du cerveau.

On s'aperçoit ainsi que le cerveau des droitiers prédominants est beaucoup plus standardisé au niveau de la localisation des fonctions que les cerveaux des gauchers. Ainsi la parole est dans l'hémisphère gauche pour les droitiers, pour les gauchers, elle se situe dans l'hémisphère droit. En cas de lésion de l'hémisphère dominant, on s'aperçoit que les gauchers récupèrent mieux que les droitiers. En pratique, c'est parce que cette fonction n'est pas autant latéralisée chez le gaucher que chez le droitier, elle se répartit plus entre les deux hémisphères. Cela est vrai pour beaucoup d'autres fonctions.

En cas de lésion cérébrale importante chez un enfant jeune ou très jeune, le cerveau va recréer la fonction sur l'hémisphère non lésé. Ainsi un enfant initialement droitier va devenir gaucher en cas de lésion de son hémisphère dominant.

Le cerveau est donc une structure très souple, qui s'adapte. Un cerveau de gaucher n'est pas l'image en miroir. D’un cerveau de droitier. Dire que l'un est plus doué que l'autre est faux. Par contre il peut être très réducteur de ne faire fonctionner que son hémisphère « rationnel », et une grande partie de la pédagogie est fondée là dessus.

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L’exploration du cerveau humain

Source : www.dinosoria.com

C’est le chirurgien Paul Broca qui, en 1861, a été le premier à faire une relation entre une zone du cerveau et une faculté mentale.
La dissection du cerveau de l’un de ses patients, surnommé Tan-Tan, confirma sa théorie. Broca a laissé son nom à une aire du cerveau que depuis on associe au langage.

M. Leborgne, dit Tan-Tan, n'est pas un idiot. Il comprend très bien ce qu'on lui dit, joue aux échecs et a un comportement normal. Mais, les deux seules syllabes qu'il est capable de prononcer sont: tan tan.

A sa mort, Paul Broca pratique l'autopsie et remarque sur l'encéphale de Tan-Tan une lésion nette de l'hémisphère gauche, au bas de la troisième circonvolution. Tan-Tan ne pouvait pas parler car son cortex était touché à cet endroit précis. La conclusion qui s'imposa à Broca était que cette partie du cerveau contrôlait la parole.

Paul Broca

Suivant ce procédé, les chercheurs se sont penchés sur les cerveaux accidentés pour découvrir à quelle partie de notre anatomie cérébrale est associée telle ou telle fonction.

Structure du cerveau en détail

Le cerveau comprend deux hémisphères réunis par le cerveau moyen, ou diencéphale, et par le corps calleux. Il se situe au-dessus du tronc cérébral et du cervelet.

Cet ensemble occupe la boîte crânienne. Chaque hémisphère est subdivisé par des scissures formant les lobes (frontal en avant, occipital en arrière, pariétal et temporal latéralement), et les lobes sont creusés par des sillons formant des plis, ou circonvolutions.

Le cerveau est en outre creusé de cavités, ou ventricules, remplies de liquide cérébrospinal nourricier et protecteur. Il existe un ventricule dit latéral par hémisphère, et un 3e ventricule correspondant au diencéphale.

Le cerveau est entouré par les méninges.

Coupe du cerveau

Le cerveau est constitué, comme le reste du système nerveux central, de substance grise (corps des neurones et des synapses) et de substance blanche (fibres myélinisées).

Dans les hémisphères, la substance grise se répartit en une couche superficielle épaisse, le cortex, et en noyaux profonds, les noyaux gris centraux (pallidum, putamen et noyau caudé).

Le diencéphale est composé essentiellement de deux gros noyaux gris symétriques, les thalamus. Ceux-ci surmontent l'hypothalamus, structure qui comprend de petits noyaux et se prolonge par deux glandes, l'hypophyse en bas, l'épiphyse en arrière.

Les neurones du cortex cérébral comprennent des cellules rondes, ou grains, destinées à la réception des stimulations périphériques (sensations tactiles, ondes visuelles ou sonores) ; des cellules triangulaires, ou pyramides, à vocation motrice ; des cellules fusiformes qui relient, par le corps calleux, deux points symétriques des hémisphères cérébraux.

L’homme au cerveau coupé

(Impossible d'insérer l'image)

L’un des cobayes les plus célèbres est Kevin, un épileptique à qui, dans les années 1860, des médecins sectionnèrent le corps calleux : une bande de tissus nerveux qui relie les deux hémisphères du cerveau.

Non seulement le malade n’a pas guéri mais de nouveaux troubles sont apparus. Kevin ne pouvait plus sourire sur commande que si l’on s’adressait à son oreille droite.

L’oreille gauche était incapable de comprendre le message.

Le neurologue Guillaume Duchenne inventa l'électrophysiologie, procédé de mesure de l'activité nerveuse et musculaire, qu'il pratique ici sur Kévin

Par ailleurs, le malheureux ne reconnaissait plus les visages familiers qui se présentaient sur la partie droite de son champ de vision.

Cette tentative peut sembler monstrueuse mais elle est surtout née de l’ignorance. Quoi qu’il en soit, l’expérience a permis aux scientifiques de mieux comprendre la façon dont nos deux hémisphères se répartissent les tâches.

Fonctionnement du cerveau

Chaque hémisphère contrôle la moitié du corps qui se trouve du côté opposé. Autrement dit, quand on remue l’orteil droit, c’est l’hémisphère gauche qui en donne l’ordre.

Chaque hémisphère semble spécialisé dans l’accomplissement de fonctions très précises.

On attribue l’analyse des formes dans l’espace, la reconnaissance des visages, la mémoire des sons et la compréhension de la musique à l’hémisphère droit.

Celui de gauche régit les sourires, la maîtrise du calcul et la résolution logique des problèmes. Il contrôle aussi la capacité d’articuler, de décoder les sons en paroles, et de comprendre ce que l’on dit et ce que l’on entend.

Le cerveau de Tan-Tan retrouvé en 1960 dans les caves de l'ancienne faculté de médecine

Mais, les deux hémisphères travaillent en parfaite synchronisation pour diriger le moindre de nos comportements.

Le secret de cette harmonie : le corps calleux. C’est ce faisceau de fibres nerveuses qui assure la connexion.

Si Kévin ne reconnaissait pas les amis placés à sa droite, c’est que son hémisphère gauche, recevant cette information visuelle, ne pouvait la décrypter car il était privé de communication avec l’hémisphère droit, chargé lui, de l’identification des visages.

Le cerveau en action

Les avancées technologiques nous ont offert de nouvelles possibilités d’explorer le cerveau. Le cerveau est exploré, comme le reste de l'encéphale, par l'imagerie radiologique, le scanner et surtout par l'imagerie par résonance magnétique (I.R.M.).

Ces méthodes très performantes ont supplanté l'électroencéphalographie (enregistrement de l'activité électrique de l'encéphale), technique plus ancienne.

On a déjà localisé plus de 20 aires visuelles. Chaque zone analyse séparément la forme, les dimensions ou la couleur de l’objet pour reconstruire un tout cohérent.

Pour peu que l’un de ces éléments de décodage ne fonctionne pas, notre perception du monde est bouleversée.

C’est par exemple le cas des gens qui parlent et écrivent mais sont incapables de lire, qui reconnaissent les objets mais en ignorent la fonction.

Aucun cerveau n’est tout à fait semblable à un autre. Donc, chaque cerveau est unique.

Lors de certains exercices portant sur la compréhension des mots, les femmes mettent leurs deux hémisphères au travail, alors que les hommes ne font appel qu’au gauche.

Le cerveau d’un gaucher

Le cerveau d’un gaucher fonctionne différemment de celui d’un droitier. L’emploi d’une main plutôt qu’une autre est lié au processus du langage. C’est l’hémisphère gauche qui domine la lecture, l’écriture et les fonctions associées à la parole.

Or, pour 40% des gauchers, c’est l’hémisphère droit.

Le planum temporale, une petite zone liée au langage dans les deux hémisphères, est plus développé du côté gauche chez 90% des droitiers.
Chez 70% des gauchers, il est également volumineux des deux côtés.

Par ailleurs, chez certains gauchers, le corps calleux paraît plus épais. Ce pont de communication plus étoffé leur permet peut-être d’échanger plus facilement et plus rapidement les informations d’un hémisphère à l’autre.

Est-ce un hasard si beaucoup d’architectes, de champions d’escrime et de tennis sont gauchers ?

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Quand les aires du langage peinent à s'activer

Le singulier cerveau des dyslexiques

Source : www.larecherche.fr

Voilà plus de dix ans que les neurologues se penchent sur le cerveau des dyslexiques. L’imagerie cérébrale a permis de confirmer les particularités anatomiques découvertes chez certains d’entre eux : défaut d’asymétrie des hémisphères cérébraux, taille anormalement grande de la masse de substance blanche qui relie les deux hémisphères. L’imagerie fonctionnelle, en visualisant ce cerveau singulier au travail, aide à comprendre pourquoi il peine à la lecture.

Quelle que soit leur appartenance géographique ou ethnique, 8 à 10 % des enfants d’âge scolaire souffrent de dyslexie. Ils éprouvent des difficultés à apprendre à lire et à écrire qui ne sont dues ni à un retard mental, ni à un trouble psychiatrique ou neurologique, ni à une carence socio-éducative majeure. Ils inversent et confondent les lettres ou les syllabes d’un mot, mais le langage oral peut aussi être plus ou moins perturbé, du simple retard chez l’enfant aux troubles de l’expression chez l’adulte. Dans la grande majorité des cas, la rééducation orthophonique permet à l’enfant d’accomplir sa scolarité, souvent au prix d’efforts considérables. Et les problèmes d’orthographe persistent fréquemment à l’âge adulte.

Depuis quelques années, ce trouble, dont l’origine génétique est fortement suspectée, a pu être relié à une anomalie de la maturation du cerveau. L’imagerie permet aujourd’hui d’en visualiser les conséquences sur l’anatomie cérébrale et d’en discuter les mécanismes. Il devient aussi possible de voir comment ce cerveau singulier, parfois capable de performances hors du commun, traite l’information et se réorganise sous l’effet de la rééducation.

Entre 1979 et 1985, Albert M. Galaburda et ses collaborateurs du Beth Israel Hospital de Boston ont été les premiers à examiner au microscope le cerveau de huit personnes décédées, tous anciens dyslexiques(1). Ils ont alors découvert de multiples petites malformations, dont les plus flagrantes sont des « ectopies ». Une ectopie est une véritable verrue à la surface du cerveau, un amas de plusieurs milliers de neurones en position aberrante sur le cortex. Le cerveau des dyslexiques examinés présentait des dizaines de ces amas, témoins d’un défaut survenu au cours de la maturation du cerveau. Ils traduisent en effet une migration anormale des neurones dans la couche la plus superficielle du cortex, normalement très pauvre en cellules. L’anomalie s’est sûrement mise en place chez le fœtus, à la fin du deuxième trimestre de la grossesse, lorsque les futurs neurones traversent l’épaisseur du cerveau pour atteindre leur position définitive.

Ces amas de neurones ne sont pas distribués au hasard sur la surface du cerveau : ils sont nettement plus nombreux dans l’hémisphère gauche. De plus, ils prédominent autour d’un des replis du cerveau (la scissure de Sylvius), justement dans ce que les neurologues dénomment l’« aire du langage » car chez l’adulte sa lésion entraîne des troubles du langage (aphasie).

Il est surprenant que ces malformations microscopiques soient distribuées dans toute la zone du langage. D’abord, on aurait pu s’attendre à ce qu’elles prédominent dans la partie postérieure de l’aire du langage, puisque chez l’adulte, ce sont les lésions de cette zone qui provoquent des troubles spécifiques de la lecture. Ensuite, on peut s’étonner que des malformations dans une vaste zone dévolue au langage en général ne perturbent pratiquement que le langage écrit.

Une explication possible est que le mauvais développement des régions de l’hémisphère gauche affecterait peu la compréhension et l’articulation du langage. Il compromettrait une caractéristique sans doute très élémentaire du traitement des sons qui serait, elle, indispensable à l’apprentissage du langage écrit. Il y a plus de vingt ans, Paula Tallal, de l’université Rutgers à Newark (New Jersey), a démontré une caractéristique frappante du fonctionnement cérébral du dyslexique.

 Souvent celui-ci a particulièrement du mal à distinguer deux sons présentés de manière rapprochée : alors qu’un enfant est généralement capable de discriminer deux sons distants de moins de 20 millisecondes (ms), la majorité des dyslexiques ne peuvent le faire que si l’intervalle mesure plus de 300 ms(2). Une telle anomalie peut modifier considérablement la perception auditive des dyslexiques, qui seraient alors véritablement « sourds » à certains sons du langage. Par exemple au passage consonne/voyelle dans des syllabes comme /pa/ ou /ba/, dont la différence, du point de vue des caractéristiques acoustiques, se joue à une vingtaine de millisecondes près. On comprend dès lors que l’apprentissage de la lecture, qui consiste fondamentalement à associer un son à une lettre et vice versa , puisse être compromis. Ceci reste cependant à confirmer, d’autant que ce trouble de la discrimination des sons est absent chez environ un tiers des enfants dyslexiques (dans ces cas, l’élément déterminant pourrait être d’ordre visuel plutôt qu’auditif).

Selon une autre hypothèse plus ancienne, la dyslexie est la conséquence d’un défaut de latéralisation du langage (qui prédomine dans l’hémisphère gauche chez les droitiers ; chez les gauchers et les ambidextres, cette latéralisation est moins prononcée, voire inversée). Déjà, des cliniciens du début du siècle avaient remarqué que les enfants dyslexiques sont souvent ambidextres, mal latéralisés, écrivent parfois en miroir et font des erreurs d’inversions droite/gauche lorsqu’ils lisent ou écrivent. A la fin des années 1960, Norman Geschwind et Walter Levitsky ont suggéré le rôle déterminant de l’asymétrie d’une région du cortex dévolue au traitement des informations auditives et située dans le lobe temporal, le planum temporale. Ils ont mesuré la taille de cette aire sur cent cerveaux de cadavres et démontré qu’elle est nettement plus grande du côté gauche chez environ les deux tiers des individus ; chez le tiers restant, planums droit et gauche sont dans la majorité à peu près de la même taille(3). Le groupe de Galaburda a réalisé la même mesure sur les cerveaux de dyslexiques et trouvé un aspect symétrique du planum sur la totalité des huit cerveaux examinés. Nécessairement, ce type de constatation réalisée post mortem repose sur un nombre limité de cerveaux. Cependant, elle pourrait s’avérer un précieux indice pour répondre à de nombreuses questions sur le cerveau du dyslexique. Pouvait-on la vérifier à plus large échelle et chez des personnes vivantes, grâce à l’imagerie ?

Parmi les outils disponibles, la meilleure méthode pour visualiser la morphologie du cortex cérébral est l’imagerie par résonance magnétique (IRM). Dès la généralisation de cette technique, vers la fin des années 1980, diverses équipes ont tenté de répliquer sur de plus larges populations les données de Galaburda sur le planum temporale. Elles se sont alors heurtées à de nouvelles difficultés inhérentes à la méthode. Par exemple, il n’est pas aisé de repérer avec précision les limites du planum. Et comme les groupes de chercheurs ont utilisé des méthodes de mesure différentes, les résultats ne sont pas nécessairement comparables.

Une des premières études a été celle de George Hynd et ses collaborateurs, à l’université de Géorgie. Le but principal était de savoir si l’anomalie d’asymétrie est spécifique de la dyslexie, ou si elle se retrouve dans d’autres troubles.

Pour ce faire, ils ont mesuré la taille du planum temporale chez dix enfants dyslexiques et l’ont comparée aux mesures chez dix enfants souffrant de « syndrome d’hyperactivité », une affection qui se caractérise par un trouble du développement des aptitudes liées à l’attention : défaut de concentration, distractivité importante, impossibilité à rester en place et impulsivité. Alors que 70 % des hyperactifs présentaient l’asymétrie habituelle en faveur de l’hémisphère gauche, celle-ci était absente chez 90 % des dyslexiques. Ce résultat suggérait que le planum temporale joue un rôle particulier dans le trouble du dyslexique(4). L’équipe norvégienne de Jan Peter Larsen a obtenu des résultats similaires. Sur dix-neuf dyslexiques et dix-sept témoins, elle a retrouvé un aspect symétrique du planum chez 70 % des dyslexiques et 30 % seulement des témoins(5). En outre, ces chercheurs sont allés plus loin, en essayant de mettre en relation les singularités anatomiques du cerveau dyslexique avec ses caractéristiques fonctionnelles. Ils n’ont observé de symétrie du planum que chez les dyslexiques ayant d’importantes difficultés à convertir des graphèmes, unités du langage écrit, en phonèmes, unités du langage oral (par exemple le mot « chapeau » comporte sept graphèmes, c-h-a-p-e-a-u, transformés en quatre phonèmes, /º/ /a/, /p/, /o/). Ainsi, la prédominance du planum gauche semble liée à l’aptitude des sujets à traiter les sons du langage.

Lors d’une étude plus récente(6), Christina Leonard, de l’université de Floride, n’a pas retrouvé cette différence entre neuf dyslexiques et douze témoins soigneusement sélectionnés. En revanche, elle conclut à l’existence d’un défaut d’asymétrie dans une autre partie de la zone du langage, située cette fois dans le lobe pariétal, le cortex pariétal inférieur. Cette région est placée juste au-dessus du planumtemporale : les anomalies constatées dans les études précédentes étaient peut-être des artefacts liés à une précision insuffisante des repérages anatomiques en IRM.

De fait, la région pariétale, qui est aussi plus développée à gauche chez la majorité des personnes(7), est connue pour abriter certains aspects, en particulier phonologiques, du traitement du langage. Chez l’adulte, sa lésion à la suite d’un accident vasculaire cérébral provoque des troubles de l’ordonnancement des sons du langage et des syllabes. De même, en anatomie fonctionnelle, cette région s’active lorsque le sujet doit stocker quelques secondes une information auditive (mémoire « de travail »). Or les dyslexiques sont justement en grande difficulté lorsqu’ils doivent dans le même temps traiter un son du langage et le maintenir quelques secondes en mémoire (épreuves de « conscience phonologique »). Par exemple, un enfant dyslexique, et même un adulte ayant apparemment complètement récupéré d’une dyslexie de l’enfance, seront mis en défaut lorsqu’on leur demande de segmenter un mot en ses constituants sonores, ou encore de décider si deux mots entendus riment ou non. L’une de ces épreuves illustre parfaitement la nature du trouble. Le sujet doit trouver l’« intrus » parmi quatre mots qui lui sont prononcés (exemple : « blé » ; « blanc » ; « bras» ; « bleu »). Pour réaliser une telle épreuve, il faut à la fois segmenter chaque mot en sons, en particulier séparer les consonnes doubles, étape la plus délicate pour un dyslexique, et garder le résultat en mémoire auditive pendant quelques secondes. On pouvait donc supposer que, plutôt que le lobe temporal, c’est le lobe pariétal qui est impliqué dans ce traitement complexe permettant de « jouer » avec les sons du langage.

Existe-t-il une relation entre le défaut d’asymétrie du lobe pariétal et le trouble de la « conscience phonologique » que présentent si souvent les dyslexiques ? Pour le savoir, nous avons proposé le même type d’épreuves à seize jeunes adultes anciens dyslexiques et à autant de sujets témoins. Tous ont subi un examen du cerveau par IRM pour mesurer l’asymétrie à la fois du planum temporale et de la région pariétale inférieure (voir figure ci-dessous).

Plusieurs études ont associé la dyslexie à une mauvaise latéralisation des aires du langage, qui d’habitude prédominent dans l’hémisphère gauche. Ici, l’une de ces aires, la région pariétale inférieure, est visualisée en IRM chez un ancien dyslexique (en bleu). Chez un sujet normal, elle est nettement plus grande dans l’hémisphère gauche. Ici, elle est presque symétrique. Nombre d’adultes ayant été dyslexiques pendant l’enfance présentent cette particularité. (Cliché auteurs)" alt="Plusieurs études ont associé la dyslexie à une mauvaise latéralisation des aires du langage, qui d’habitude prédominent dans l’hémisphère gauche. Ici, l’une de ces aires, la région pariétale inférieure, est visualisée en IRM chez un ancien dyslexique (en bleu). Chez un sujet normal, elle est nettement plus grande dans l’hémisphère gauche. Ici, elle est presque symétrique. Nombre d’adultes ayant été dyslexiques pendant l’enfance présentent cette particularité. (Cliché auteurs)"

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Les dyslexiques, qui ont pourtant atteint, grâce à une rééducation adéquate, un niveau de lecture quasiment normal, réalisent une performance très inférieure à celle des témoins (en moyenne 40 % d’erreurs contre moins de 5 % chez les non-dyslexiques).

Surtout, les difficultés qu’ils éprouvent sont proportionnelles au degré de symétrie de l’aire pariétale inférieure. Elles s’avèrent en revanche indépendantes du degré de symétrie du planum temporale. Ainsi, l’imagerie anatomique montre que la particularité du cerveau du dyslexique doit bien se trouver au niveau pariétal, et non au niveau temporal comme cela était suspecté jusqu’alors. Mieux, cette particularité paraît étroitement liée à l’intensité du trouble du dyslexique, auquel elle doit nécessairement contribuer.

Quelle peut être la nature de ce lien ? On suppose que l’asymétrie est indispensable à l’installation et à la spécialisation des circuits de l’hémisphère gauche essentiels à l’apprentissage de la lecture. Chez le dyslexique, une asymétrie insuffisante de la région pariétale inférieure pourrait expliquer en partie que ces circuits hémisphériques gauches ne puissent assumer pleinement leur rôle. Mais cette explication ne peut être que partielle, puisque bon nombre de sujets sans cette asymétrie (30 à 35 % des témoins) ne sont pas pour autant dyslexiques. Une autre théorie, proche et complémentaire, fait intervenir dans la dyslexie un trouble du transfert d’informations entre les deux hémisphères. Les psychologues du développement ont en effet retrouvé chez les dyslexiques les signes d’une mauvaise maturation des relations inter hémisphériques. Ils présentent souvent des symptômes très similaires à ceux d’adultes dont les connexions entre hémisphères ont été coupées : défaut de coordination des deux mains, mauvaise identification des stimuli tactiles sur la main gauche, « extinction » de l’oreille gauche lorsqu’on leur présente simultanément un mot dans chaque oreille. Dans tous les cas, ces symptômes s’expliquent par le fait que l’information parvenue à un hémisphère ne peut atteindre l’hémisphère opposé.

Le transfert des informations entre les deux hémisphères du cerveau se fait grâce à une structure cérébrale, le corps calleux. C’est une masse de substance blanche faite de millions de fibres nerveuses, issues des neurones d’un hémisphère et aboutissant dans la zone symétrique de l’hémisphère opposé. Le corps calleux apparaît de façon évidente sur une coupe médiane du cerveau en IRM (voir figure ci-dessus), ce qui permet d’analyser sa forme et de mesurer sa taille avec précision.

Bien que ce type d’analyse soit facile, peu de travaux ont examiné le corps calleux des dyslexiques. En outre, les quelques études réalisées ont donné des résultats contradictoires. C’est sans doute, en grande partie, parce que l’apparence du corps calleux change avec l’âge et le sexe. Sa taille croît progressivement pendant l’enfance, jusqu’à l’âge de 16 ans environ. De sorte que toute étude chez des enfants d’âges différents s’expose à un biais méthodologique évident. De plus, les hommes (en particulier les gauchers) ont un corps calleux proportionnellement plus étendu que celui des femmes(8,9). Les dyslexiques que nous avons étudiés sont tous des jeunes hommes âgés de 18 à 24 ans. La mesure de leur corps calleux a montré qu’il est plus gros que chez les témoins, et que sa forme même est différente.

Le cerveau des dyslexiques présente ainsi deux traits d’anatomie singuliers : un défaut d’asymétrie des lobes temporaux et pariétaux, et un corps calleux anormalement gros, ce qui indique qu’un plus grand nombre de fibres nerveuses relient les deux hémisphères.

Quelle est l’origine de ces particularités ? Sont-elles liées à un défaut du développement du cerveau ? Galaburda a montré que chez les dyslexiques la symétrie du planum temporale est due à un développement excessif du côté droit (et non pas à un planum gauche trop petit). Les raisons n’en sont pas encore élucidées. Mais il est possible que des phénomènes de mort de neurones, qui ont normalement lieu lors de la maturation du cerveau au troisième semestre de la grossesse, ne puissent pour une raison encore inconnue s’opérer pleinement chez le dyslexique. Chez la majorité des individus, une plus grande quantité de neurones seraient perdus à droite qu’à gauche ; pas chez le dyslexique, ce qui aboutirait à un cerveau anormalement symétrique.

Si deux régions analogues des hémisphères droit et gauche comportent globalement plus de neurones, on peut concevoir que les fibres qui en sont issues doivent être plus nombreuses. Ce qui pourrait expliquer la plus grande taille du corps calleux chez les dyslexiques. Toutefois, le corps calleux n’acquiert sa forme définitive que plus tard, au cours de la petite enfance. Giorgio Innocenti et son équipe de l’université de Lausanne ont montré en particulier que l’amincissement de sa partie arrière (l’isthme) apparaît huit à dix semaines après la naissance. Au cours de cette période, des millions de fibres du corps calleux sont alors éliminées.

Les singularités anatomiques du cerveau dyslexique pourraient donc avoir une origine très précoce, remontant à la vie fœtale pour les ectopies et les asymétries des hémisphères, et aux tout premières semaines de vie dans le cas du corps calleux. De façon intéressante, l’anomalie correspondrait à chaque fois à un défaut de phénomènes régressifs au cours de la maturation cérébrale, avec pour résultat un excès de neurones et de connexions.

Jusqu’à présent, l’idée dominante était que ces anomalies sont fixées très tôt après la naissance. Mais depuis peu, on envisage le rôle possible de l’apprentissage sur l’anatomie macroscopique du cerveau. C’est ce qu’indiquent les travaux de l’équipe de Helmuth Steinmetz, à Düsseldorf, sur une population très particulière et riche d’enseignements, les musiciens professionnels. Ces chercheurs ont étudié trente témoins et trente musiciens ayant bénéficié d’un apprentissage intensif durant l’enfance. Chez les musiciens, la partie antérieure du corps calleux est significativement plus volumineuse (voir figure ci-dessous).

Qui plus est, l’asymétrie du planum en faveur de l’hémisphère gauche serait plus marquée chez ceux qui jouissent de l’oreille absolue. La morphologie du cerveau peut donc encore se sculpter longtemps après la naissance, sous l’effet de l’apprentissage (voir l’article de Thomas Elbert et Brigitte Rockstroh dans ce numéro). Par analogie, les caractéristiques anatomiques du cerveau du dyslexique pourraient refléter non seulement des particularités du développement prénatal, mais aussi l’influence de la rééducation intensive.

Aujourd’hui, la possibilité d’explorer le cerveau au travail, grâce aux méthodes d’imagerie fonctionnelle, permet d’aller plus loin que la simple anatomie. Comment le cerveau « singulier » du dyslexique traite-t-il les messages qui lui parviennent ? A quel niveau de traitement se situent les déficits entravant l’apprentissage normal de la lecture ?

Les troubles du dyslexique (erreurs de transcription des graphèmes en phonèmes) ne sont pas seulement dus à un déficit de traitement des sons du langage. Ils sont aussi, au moins en partie, liés à un défaut de la perception visuelle. La lecture des mots a d’abord été étudiée par la méthode des potentiels évoqués. Si on enregistre l’activité électrique du cerveau d’une personne en train de lire le dernier mot d’une phrase, une onde négative apparaît 400 millisecondes après la présentation du mot (onde dite N400). Cette onde est d’autant plus ample que le mot a un sens incongru par rapport au début de la phrase (par exemple : « L a mère tient son enfant dans ses narines » . Si le dernier mot est plausible ( « la mère tient son enfant dans ses bras » ), l’onde est très faible ou disparaît. On admet ainsi que l’onde N400 reflète l’effort conscient produit pour tenter d’intégrer un mot dans le sens général d’une phrase. Helen Neville, de l’université de Californie à San Diego, a montré que les personnes dyslexiques présentent, sur les phrases « incon-grues », des ondes N400 plus amples que celles des témoins.

Qui plus est, les ondes N400 apparaissent chez les dyslexiques même pour les phrases plausibles. Ainsi, un dyslexique semble se comporter devant tous les mots comme un lecteur normal devant un mot incongru. Ses troubles de lecture pourraient donc résulter, au moins en partie, de l’incapacité à intégrer un mot dans le sens de la phrase.

Mais on pense que ce déficit n’est que la conséquence d’un trouble plus élémentaire, touchant des étapes très précoces du traitement des mots écrits. En effet, un dyslexique obtient des performances plus faibles que la moyenne s’il doit analyser les caractéristiques visuelles élémentaires de certains objets. Une spécialiste américaine de ce domaine, Margaret Livingstone, a par exemple présenté à des témoins et à des dyslexiques un damier noir et blanc dont on inverse rapidement les cases et dont on fait varier le contraste. Dans le même temps, l’activité électrique du cortex est mesurée par la méthode des potentiels évoqués. Résultat : quel que soit le contraste du damier, les témoins présentent des ondes précoces (50 millisecondes après la présentation du stimulus). En revanche, chez les dyslexiques, ces ondes n’apparaissent que pour les forts contrastes. La perception de ce type d’objet dépend de voies visuelles distinctes de celles chargées de la vision d’objets colorés ou plus contrastés. Et c’est justement ce système « à faible contraste » qui intervient lorsqu’un mot est présenté très brièvement.

Qu’en est-il lors de la perception visuelle de mots ? Chez les personnes témoins, la lecture d’un mot suscite des ondes précoces (entre 30 et 100 millisecondes), qui reflètent ses caractéristiques visuelles (forme générale du mot, hauteur des lettres, etc.). Avec Mireille Besson, du laboratoire de neurosciences cognitives, à Marseille, nous avons montré que chez les dyslexiques ces ondes sont altérées. Elles diminuent d’amplitude, voire disparaissent, en corrélation avec la difficulté du dyslexique à lire des non-mots (des alignements de lettres ou de syllabes dépourvus de sens).

Les méthodes de potentiels évoquées restent toutefois très imprécises quant à la topographie des zones cérébrales impliquées. D’où l’intérêt de se tourner vers l’imagerie fonctionnelle avec la caméra à positons (ou TEP) pour tenter de comprendre quelles régions du cerveau fonctionnent différemment chez un dyslexique. La méthode a d’abord été utilisée pour étudier le traitement sonore des mots.

Les premiers travaux, à la fin des années 1980, n’obtenaient qu’une résolution spatiale faible, de l’ordre d’un centimètre cube. Ils semblaient montrer qu’à la lecture de mots, certaines régions de l’hémisphère droit normalement silencieuses s’activent chez les dyslexiques. En utilisant la méthode plus précise à l’oxygène 15, Judith Rumsey, du NIH à Bethesda, a étayé ces résultats.

Dans son expérience, les sujets - dyslexiques ou non - doivent déterminer si deux mots entendus riment. Cette tâche est plus difficile pour les dyslexiques. Judith Rumsey s’est concentrée en imagerie sur des « régions d’intérêt », situées dans les lobes temporal et pariétal de l’hémisphère gauche. Ces régions sont, à l’échelle macroscopique, d’anatomie normale chez le dyslexique. Mais leur activité est plus faible que chez les témoins. Certaines zones du cerveau du dyslexique ne semblent donc pas pouvoir entrer en action lorsqu’il doit effectuer un traitement pourtant simple du contenu sonore de deux mots. Cependant, cette étude avait l’inconvénient de ne visualiser qu’une petite partie des hémisphères cérébraux.

Aujourd’hui, l’imagerie permet de réaliser de véritables cartes fonctionnelles de l’ensemble du cerveau. Cette année, Eraldo Paulesu et ses collaborateurs, à Milan et à Londres, ont ainsi pu visualiser pour la première fois un cerveau entier de dyslexique « en action(20) ». Ils ont proposé à cinq anciens dyslexiques deux tâches phonologiques, l’une de jugement de rimes, l’autre de mémoire à court terme (retenir une série de lettres). Chez les non-dyslexiques, ces deux tâches activent la totalité de l’aire du langage (cortex pariétal inférieur, aire de Broca et aire de Wernicke, cette dernière incluant le planum temporale ). A l’inverse, les dyslexiques n’en utilisent qu’une partie : la tâche de jugement de rimes n’active que l’aire de Broca, celle de mémoire à court terme n’active que l’aire de Wernicke. Paulesu et ses collègues ont proposé que ces deux aires du langage sont déconnectées chez les dyslexiques, et ne peuvent être activées simultanément.

Avec Richard Frackowiak, à Londres, nous nous sommes récemment penchés sur le traitement des mots écrits. Nous avons placé douze volontaires (six dyslexiques et six témoins) dans deux situations distinctes. Dans l’une, le sujet doit lire passivement des mots (voir figure ci-dessus). Dans l’autre, il écoute un mot et doit juger de son orthographe (voir figure ci-dessous). Dans les deux cas, le dyslexique n’active qu’incomplètement, par rapport au témoin, la zone du langage gauche. En outre, alors que le lecteur normal témoin active de manière presque exclusive son hémisphère gauche, chez le dyslexique, les deux tâches provoquent une activation anormalement importante de l’hémisphère droit. Le fonctionnement du cerveau des dyslexiques présente donc deux caractéristiques singulières. D’une part, une moindre activation des régions normalement impliquées dans les tâches de traitement sonore ou visuel des mots. D’autre part, une activation anormale d’autres régions, en particulier dans l’hémisphère droit, ce qui peut être rapproché du défaut d’asymétrie souvent observé. Il faut cependant nuancer ces conclusions au vu de l’importance des variations entre individus, maintenant révélées par l’étude séparée en imagerie de chaque sujet. Les premiers travaux d’imagerie fonctionnelle masquaient ces différences, car les images étaient réalisées par moyennage de plusieurs sujets afin d’obtenir un contraste suffisant.

Les anomalies d’activation observées chez le dyslexique témoignent probablement du défaut de mise en place, au cours du développement, des connexions qui, entre hémisphères et au sein de chaque hémisphère, relient les zones impliquées dans un même aspect du traitement du langage. Visualiser le cerveau du dyslexique au travail trahit déjà, même si les données sont préliminaires, une mauvaise connexion des différentes aires du langage. La mise en activité, lorsque l’enfant apprend à lire, de circuits improprement connectés, pourrait jouer un rôle déterminant dans la stabilisation de ces connexions aberrantes. Et, par là même, dans la pérennisation des difficultés d’apprentissage. Une rééducation précoce des aptitudes de l’enfant à la segmentation du langage est actuellement proposée, avant même le début de l’apprentissage de la lecture. Les capacités d’un enfant de 5 ans à segmenter le langage oral permettent en effet de prédire de façon excellente ces futures aptitudes en lecture. On conçoit que plus l’entraînement est précoce, plus grandes sont les chances de récupérer un niveau d’efficacité suffisant, ou du moins de limiter les conséquences de l’anomalie de la morphologie du cerveau.

Récemment, la neuropsychologue Paula Tallal, en collaboration avec Michael Merzenich, de l’université de Californie à San Francisco, a d’ailleurs montré qu’une rééducation intensive centrée sur la discrimination temporelle des sons du langage (déficiente chez au moins une partie des dyslexiques) peut améliorer de façon durable non seulement les performances auditives des enfants, mais aussi leur compréhension du langage(21).

Il faudra patienter encore quelques années avant de penser à intégrer l’imagerie dans la prise en charge des dyslexiques

La découverte d’une possible influence de l’apprentissage précoce sur la morphologie même du cerveau laisse entrevoir le rôle considérable que pourrait jouer, dans le futur, l’imagerie cérébrale dans la prise en charge de la dyslexie. On peut imaginer qu’elle permettra d’analyser avec précision la morphologie du cerveau d’un enfant, pour choisir par exemple la méthode de rééducation en fonction du degré d’asymétrie des aires du langage. Eventuellement, on pourrait évaluer les effets de cette rééducation sur les caractéristiques anatomiques et fonctionnelles mesurées. A cet égard, l’introduction récente de l’IRM fonctionnelle sera d’un intérêt tout particulier, en raison de sa parfaite innocuité qui permet des examens répétés (contrairement à la TEP, qui demande l’injection d’un produit radioactif). L’application de ces méthodes à la pratique clinique devra encore attendre quelques années de validation expérimentale.

Michel Habib, Fabrice Robichon et Jean-François Démonet (1996)

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* Le 30.04.2011

HORLOGE INTERNE: Dès la naissance, le cerveau fait la différence

entre le jour et la nuit

Source : www.santelog.com

 Actualité publiée il y a 5h54mn/ PLoS ONE

Le cerveau serait programmé dès la naissance à développer cette capacité à faire la différence entre le lever et le coucher du soleil selon cette nouvelle étude sur les rythmes circadiens de l'Université de Chicago. C’est un nouvel éclairage sur la plasticité cérébrale et notre capacité innée de développement comportemental, comme l’horloge interne par exemple, même en l'absence d'entrée de signaux, ici lumineux, venant de l'extérieur. Une recherche présentée dans l’édition du 27 avril de la revue PloS ONE.

 Brian Prendergast, professeur associé en psychologie à l'Université de Chicago et co-auteur de cet article explique: "Cette découverte pourrait nous montrer pourquoi les bébés de nombreuses espèces savent immédiatement distinguer le jour de la nuit”

Dans une série d'expériences, les chercheurs ont pu montrer qu’en dépit de l’incapacité de voir des stimuli visuels en l’absence de lumière, un œil en développement conserve la capacité de déterminer les cycles de lumière et d'obscurité. Cette capacité de faire la distinction entre la nuit et le jour se développe avec le cerveau, même en l’absence de signaux extérieurs. D'autres recherches ont révélé que les primates tout comme les humains s'adaptent naturellement à un rythme de sommeil pendant la nuit. Mais cette recherche montre que cette capacité qui permet la synchronie entre le cerveau et les rythmes jour/nuit de l'environnement est probablement une caractéristique innée.

"Pour la première fois, nous avons établi que la capacité de coordonner les rythmes circadiens de l'évolution quotidienne de l’exposition à la lumière n'est pas affectée par des changements dans la quantité de lumière que le cerveau reçoit au cours du développement”.

Ces résultats ont été obtenus à partir d'une série d'expériences difficiles sur des hamsters. Peu de temps après que les hamsters aient ouvert leurs yeux, mais avant qu'ils ne soient exposés à la lumière, les expérimentateurs ont placé une lentille de contact qui a complètement bloqué la lumière sur l'un de leurs yeux. La privation monoculaire est une méthode standard utilisée par les scientifiques pour étudier l’évolution du développement visuel. Les hamsters ont grandi dans un cycle lumière-obscurité de sorte que seul l'œil ouvert a été en mesure d'envoyer des informations sur la perception de la lumière, au cerveau. À l'âge adulte, les lentilles ont été enlevées, et la fonction de l'œil occulté a été évaluée. L'œil occulté a parfaitement préservé la capacité du cerveau des hamsters à synchroniser leurs rythmes d'activité sur une journée de 24 heures. Ainsi, même si les hamsters ne pouvait pas voir les objets avec leur œil occulté, ils restaient capables de régler leurs horloges internes, avec cette partie du cerveau.

Certains aspects du développement comportemental, comme l’horloge interne, peuvent donc se développer normalement même en l'absence d'entrée de signes venant de l'environnement.

Source: PloS ONE 6(4): e16048. doi:10.1371/journal.pone.0016048 "Experience-Independent Development of the Hamster Circadian Visual System" (Visuel INSV)