La plasticité cérébrale
Longtemps, les scientifiques ont cru que le cerveau, une fois mature, se caractérisait par la stabilité de ses connexions, jugées immuables. Depuis une trentaine d’années, cette vision de la structure et du fonctionnement cérébral a volé en éclats. Grâce à la plasticité cérébrale, le cerveau modifie l’organisation de ses réseaux de neurones en fonction des expériences vécues par l’organisme.
Le cerveau est « informable » et déformable. Ainsi, s’il était le réceptacle de souvenirs figés qui remonteraient à la surface après avoir été extraits de la « boîte » où ils dormaient, comment, par exemple, reconnaîtrions-nous une personne que nous n’avons plus côtoyée depuis des années ? Sans un cerveau « plastique », à même de remodeler ses connexions en fonction de facteurs environnementaux et contextuels, de « remettre le passé au goût du jour », ce serait impossible.
Darwinisme neuronal
Le cerveau est donc en perpétuel remaniement, et la plasticité suggère un grand jeu de construction et de démolition. Gerald Edelman, prix Nobel de médecine en 1972, parle de darwinisme neuronal. En effet, parmi tous les chemins neuronaux possibles entre deux aires cérébrales, le plus efficace sera sélectionné et consolidé en vue d’une réutilisation ultérieure.
Ce processus, que le neurobiologiste Jean-Pierre Changeux qualifie d’épigenèse par stabilisation sélective des neurones et des synapses, connaît son apogée durant la petite enfance. Dès la dix-huitième semaine de la grossesse, la plupart de nos 100 milliards de neurones, dont une fraction importante va mourir, principalement durant la période fœtale, sont constitués et ont trouvé leur destination.
Traits d’union entre ceux-ci, les connexions synaptiques, elles, prolifèrent alors de façon exubérante. Sous l’influence des expériences vécues par l’enfant in utero et pendant ses premières années de vie, nombre d’entre elles, redondantes ou « non pertinentes », vont être éliminées, tandis que d’autres vont se consolider.
La fin des périodes critiques du développement ne sonne évidemment pas le glas de la plasticité cérébrale, mais elle réduit l’intensité de ses manifestations. L’enfant doit tout apprendre (marcher, parler…), il est vrai, alors que l’adulte jouit déjà de nombreux acquis.
Tel qu’il se dévoile à chaque instant, notre cerveau est le produit de nos gènes et des modifications permanentes que lui impose notre histoire individuelle. Les premiers en déterminent le patron général et président à son pré câblage. En réglant son organisation fine au gré des expériences vécues par l’organisme, la plasticité, elle, est le gage de notre adaptabilité et de notre individuation ? jamais il n’existera de clones ni de jumeaux vrais identiques aux niveaux cortical et comportemental. La plasticité synaptique implique cependant une balance entre stabilité et remodelage, sinon, faute d’invariants, le cerveau serait sans cesse déstructuré et la mémoire, par exemple, d’une extrême labilité. En un sens, le siège de nos pensées suggère le bateau de Thésée qui, perpétuellement réparé, était toujours différent tout en restant à peu près le même.
D’une certaine manière, la plasticité est aux ordres de l’environnement. Des études ont montré l’importance que revêt, déjà, le milieu intra-utérin pour un bon développement cérébral. Ainsi, l’enfant qui naît d’une mère dénutrie possède moins de neurones, ce qui influe sur ses capacités intellectuelles.
La plasticité n’en demeure pas moins la clé de voûte de nos apprentissages et un facteur essentiel de progrès et de survie. Comprendre comment le cerveau évolue en fonction de nos expériences permettrait vraisemblablement des avancées majeures, notamment dans les sphères de la psychologie et de la pédagogie, puisque des modifications de l’activité synaptique seraient à la base des processus d’apprentissage et de mémorisation.
Ainsi, l’équipe de Martial Van der Linden, neuropsychologue aux universités de Genève et de Liège, est parvenue il y a quelques années à apprendre le traitement de texte à A.C., patient amnésique qui ignore encore comment il a acquis les connaissances indispensables. Les chercheurs ont travaillé par conditionnement, exploitant sa mémoire procédurale (1), restée intacte, pour pallier la déficience de sa mémoire épisodique lésée. Une façon d’exploiter la plasticité cérébrale.
On sait aussi, par exemple, que les cellules greffées chez des parkinsoniens établissent des connexions, mais avec un résultat thérapeutique mitigé à l’heure actuelle. Bref, dans la sphère réparatrice, la neuroplasticité a ses limites, et les mécanismes mis en œuvre gardent une grande part de mystère.
Quatre types de plasticité
Jordan Grafman, du Centre des neurosciences cognitives, à Bethesda (Etats-Unis), distingue cependant quatre types de plasticité fonctionnelle, qui demeurent néanmoins hypothétiques. Un premier mécanisme d’adaptation après lésion serait la prise en charge du déficit par la région homologue de l’autre hémisphère, censée remplir une fonction primaire et une fonction secondaire. Dans ce cadre, Harvey Levin, du Baylor College of Medicine, à Houston, s’est intéressé au cas d’un adolescent qui n’éprouvait pas de difficultés visuo-spatiales en dépit d’une lésion pariétale droite très importante survenue lorsqu’il était très jeune. Par contre, ce garçon peinait en calcul. D’où l’idée que le lobe pariétal gauche se serait substitué au droit, au prix d’interférences touchant sa fonction primaire (le calcul).
Deuxième mécanisme envisagé par J. Grafman : une région qui ne reçoit plus d’entrées sensorielles peut « se reconvertir » et accueillir des inputs d’un autre type (2) ? Citons le cas de l’aveugle de naissance lisant en braille, chez qui s’activent des régions occipitales en principe dévolues à la vision.
On a également observé, notamment chez des aphasiques, une activation de zones adjacentes à la lésion. J. Grafman parle de « map expansion ». Mais quel est le statut fonctionnel de ce troisième mécanisme ? Et ce dernier ne repose-t-il pas sur le principe des vases communicants, ce qui nuirait aux performances du sujet dans les fonctions habituellement exécutées par ces zones contiguës ? On l’ignore.
Enfin, J. Grafman avance que certaines tâches peuvent être réalisées en utilisant des stratégies alternatives impliquant des substrats neuronaux différents.
A l’instar du patient amnésique A.C. apprenant le traitement de texte, une personne cérébrolésée pourrait parfois profiter de la plasticité de son cerveau pour exploiter une voie atypique.
1 La mémoire procédurale est impliquée dans l’apprentissage de nouvelles habiletés perceptives, motrices ou cognitives. Difficilement accessibles à la verbalisation, les connaissances qui y sont stockées reposeraient sur des apprentissages ne pouvant s’acquérir que sur le mode stimulus/réponse.
2 Voir D. Lambert et R. Rezsöhazy, Comment les pattes viennent au serpent. Essai sur l’étonnante plasticité du vivant, Flammarion, 2004.
Philippe Lambert
Article issu du numéro
Dossiers N° 3 – Juin – Juillet – Août 2006 Les nouvelles psychologies
NOTES