Communiquer avec des mots

L'imagerie cérébrale

Après « L’erreur de Descartes », voici « L’erreur de Broca »

BROCA, WERNICKE ET LES AUTRES AIRES DU LANGAGE

Pendant longtemps, notre compréhension des bases cérébrales du langage était plutôt simple : l’aire de Wernicke prenait en charge la compréhension des mots et la relayait à l’aire de Broca par un dense faisceau de fibres pour que celle-ci produise la prononciation des phrases. Mais des expériences subséquentes en imagerie cérébrale ont mis en évidence l’existence d’une troisième région indispensable au langage.

Il s’agit du lobule pariétal inférieur, aussi appelé « territoire de Geschwind » en l’honneur du neurologue américain Norman Geschwind qui en avait déjà pressenti l’importance dans les années 1960. Grâce à l’imagerie cérébrale, on a pu montrer que ce lobule pariétal inférieur (comprenant le gyrus angulaire et le gyrus supramarginal) était connecté par d’importants faisceaux de fibres nerveuses à la fois à l’aire de Broca et à l’aire de Wernicke. L’information pourrait donc transiter entre ces deux régions soit directement par le faisceau arqué, soit en passant par le territoire de Geschwind par une seconde route parallèle.

Le lobule pariétal inférieur de l’hémisphère gauche occupe un endroit clé dans le cerveau, à l’intersection des cortex auditif, visuel et somatosensoriel avec qui il est massivement connecté. De plus, les neurones de cette région ont la particularité d’être « multimodaux », c’est-à-dire qu’ils sont capables de traiter simultanément des stimuli de différentes natures (auditif, visuel, sensorimoteur, etc). Ces caractéristiques font donc du lobule pariétal inférieur un candidat idéal pour appréhender les multiples propriétés d’un mot : son aspect visuel, sa fonction, son nom, etc. Il aiderait ainsi le cerveau à classifier et à étiqueter les choses, une condition préalable pour former des concepts et une pensée abstraite.

Le lobule pariétal inférieur est l’une des dernières structures du cerveau à s’être développé durant l’évolution. Il existerait sous une forme rudimentaire dans le cerveau des autres primates, ce qui indique que le langage aurait pu évoluer grâce aux changements survenus dans des réseaux neuronaux préexistants, et pas nécessairement suite à l’apparition de structures cérébrales complètement nouvelles.

Le lobule pariétal inférieur est aussi l’une des dernières structures à devenir mature chez l’enfant et l’on a des raisons de penser qu’il jouerait un rôle clé dans l’acquisition du langage. Sa maturation tardive expliquerait entre autres pourquoi les enfants doivent attendre d’avoir 5 ou 6 ans avant de commencer à lire et à écrire.

Au fil des ans et surtout depuis l’avènement de l’imagerie cérébrale, les frontières anatomiques et fonctionnelles de l’aire de Broca, de Wernicke ainsi que celles du territoire de Geschwind ont beaucoup varié. Il semble de plus en plus probable cependant, comme c’est le cas dans d’autres systèmes, que ces variations reflètent l’existence de plusieurs sous-régions aux fonctions distinctes.

L'hémisphère droit, même lorsqu’il n’est pas l’hémisphère dominant pour le langage, participe à la compréhension de mots simples, de phrases courtes, au langage métaphorique et à la prosodie. De plus, lorsque l'hémisphère gauche est lésé, l'hémisphère droit peut jouer un rôle encore plus important au niveau du langage. C’est ce qui se passe chez de jeunes enfants qui souffrent parfois de crises d’épilepsies fréquentes qui ne répondent pas bien aux traitements médicamenteux et compromettent leur développement cognitif. Or chez certains d’entre eux, le foyer épileptique peut être localisé dans un seul hémisphère, mais l’épilepsie peut envahir les deux lors des crises. Une opération appelée hémisphérectomie permet d’enlever une grande partie de l’hémisphère malade et de contrôler avec succès les crises. Mais qu’arrive-t-il lorsque l’hémisphère enlevé est l’hémisphère dominant pour le langage, le plus souvent le gauche ? Si l’opération a lieu durant les premières années de la vie de l’enfant, l'hémisphère droit prendra en charge presque parfaitement la fonction du langage. Ce phénomène suggère que l’hémisphère droit possède ce qu’il faut pour s’occuper des principaux aspects du langage. Ces opérations ont aussi montré que la plasticité de l’hémisphère droit persiste au-delà de la période critique généralement admise pour l’acquisition du langage.

Les traces anatomiques de l'apparition du langage durant l'hominisation

Les neurones de la lecture

La lecture d’un roman augmente la connectivité de régions cérébrales

Activités littéraires et du réseau du mode par défaut

Les neurones de la lecture

MODÈLES CÉRÉBRAUX DU LANGAGE PARLÉ ET ÉCRIT

Les premiers balbutiements du langage oral chez l'humain remontent à il y a peut-être 2 millions d’années et furent accompagnés par des changements cérébraux qui ont permis de mieux le prendre en charge. Ce n’est pas le cas du langage écrit qui date d’il y a à peine 4000 ans. On peut donc dire que nous sommes biologiquement conçu pour parler, mais pas pour lire et écrire.

Comme c’est souvent le cas, le développement de l’enfant suit la même séquence que le développement de l’espèce : la lecture et l’écriture sont apprises plusieurs années après que l’enfant ait maîtrisé le langage verbal. Ce système graphique symbolique s’ajoute donc à un système phonologique symbolique déjà en place.

Selon le modèle Wernicke-Geschwind, lors d’un échange verbal, les mots sont perçus au niveau du cortex auditif puis transmis à l'aire de Wernicke. La lecture d’un mot écrit diffère cependant d’un mot entendu par la porte d’entrée sensorielle : les yeux plutôt que les oreilles. Par conséquent, le mot lu est d’abord perçu par le cortex visuel primaire comme un motif graphique, puis transmis au gyrus angulaire via le cortex occipito-temporal gauche. Les neurones du gyrus angulaire sont particulièrement bien placés pour catégoriser, conceptualiser et faire des liens entre différentes caractéristiques d’un objet. Le gyrus angulaire serait ainsi directement sollicité quand on nomme un objet ou qu’on lit son nom. Il est aussi plus actif quand on cherche le sens d’un mot ou quand on le garde en mémoire pour un court instant.

L’information chemine ensuite dans la région adjacente, l'aire de Wernicke, où elle est reconnue en tant que mot associé à sa forme auditive correspondante. À partir de là, qu’il s’agisse d’un mot entendu ou lu, l’information se retrouverait dans l’aire de Broca qui ajoute à ce message une structure syntaxique et un programme articulatoire. Cette information riche et complexe serait finalement transférée à l’aire voisine de celle de Broca, le cortex moteur. Les neurones pyramidaux du cortex moteur envoient alors leurs signaux à destination des muscles de la bouche et du larynx qui produisent la parole.

Des recherches plus récentes montrent qu’il pourrait y avoir au moins deux systèmes neuronaux distincts impliqués dans la lecture. Le cerveau lirait principalement en traduisant les caractères écrits en ses éléments phonologiques correspondants dans le langage oral. Mais le cerveau ferait aussi le lien entre l’image complète du mot écrit et sa signification, un rappel qui pourrait en quelque sorte court-circuiter la correspondance avec la signature phonologique du mot.

Quoi qu’il en soit, la lecture est quelque chose qui se déroule très rapidement. On estime que le cerveau n’a que quelques dixièmes de secondes pour traduire chaque symbole en son. La rapidité de traitement serait à ce point cruciale pour la lecture que de léger troubles dans le traitement de l’image, de sa couleur ou de son contraste suffiraient rendre la lecture fastidieuse.

Des lésions majeures dans la région pariéto-occipitale gauche peuvent quant à elles rendre une personne incapable d’écrire et/ou de lire tout en laissant intactes ses capacités orales de langage. Mais des lésions des aires associatives auditives comme celle de Wernicke vont empêcher à la fois la compréhension orale et la capacité de lecture de l’individu.

De plus en plus de résultats obtenus à partir des techniques d’imagerie cérébrale remettent toutefois en question le modèle classique des fonctions langagières localisées tel que proposé par Geschwind. Ces résultats plaident plutôt en faveur de zones de convergence et d’une conception plus distribuée des aires du langage. Une conception qui sous-tend un codage et un traitement en parallèle de l’information.

La partie moyenne du gyrus temporal inférieur (ou aire 37 de Brodmann) est une autre aire associative de convergence pour le langage. Elle est située entre le cortex visuel et le cortex temporal antérieur et devient plus active durant différentes tâches reliées au langage comme la lecture ou le fait de nommer un objet ou une lettre. Comme pour le gyrus angulaire, une lésion à la partie moyenne du gyrus temporal inférieur peut entraîner des déficits de lecture et d’identification des objets.

Le test de Wada et l'identification de l'hémisphère du langage

La complémentarité de nos deux hémisphères cérébraux

Démystification des personnalités «cerveau gauche» et «cerveau droit»

La latéralisation manuelle ainsi que l’aspect grammatical et séquentiel du langage semblent avoir été acquis graduellement par notre espèce. Certains indices suggèrent par exemple qu’il y a 2 ou 3 millions d’années, 60 à 70 % des Australopithèques étaient droitiers. Chez Homo habilis qui vécu il y a 1,5 millions d’années, on estime que 80% de la population avait la même préférence. Puis, il y a environ 150 000 ans, environ 90 % des premiers individus de notre espèce utilisent leur main droite préférentiellement, un taux similaire à celui d’aujourd’hui.

PRÉFÉRENCE MANUELLE, LANGAGE ET LATÉRALISATION CÉRÉBRALE

Le phénomène de latéralisation dans le cerveau implique qu’une fonction donnée est contrôlée préférentiellement par un côté du cerveau. Les hémisphères droit et gauche du cerveau sont ainsi le siège de fonctions cognitives distinctes dont la complémentarité est assurée par le corps calleux, principal faisceau de fibres nerveuses reliant les deux hémisphères.

La latéralisation semble être une ingénieuse stratégie mise en place au cours de l’évolution pour rentabiliser au mieux l’espace disponible dans le cerveau. Elle augmente par exemple la vitesse de traitement en évitant les longues connexions nécessaires pour relier entre elles deux régions situées de part et d’autre de l’encéphale. De plus, lorsque deux zones symétriques n’assument pas la même fonction, on « double » d’une certaine manière les capacités cognitives du cerveau.

La préférence manuelle et le langage sont deux fonctions particulièrement latéralisées. Bien qu’il n’y ait pas de lien direct entre les deux, la latéralisation de la main habile influence néanmoins celle du langage. De nombreuses études, utilisant entre autres le test de Wada (voir capsule outil à gauche), ont ainsi montré que 92 à 96 % des droitiers ont leur hémisphère gauche spécialisé dans le langage.

Pour les gauchers, c’est un peu plus compliqué et les résultats des études présentent certaines disparités. Pour certaines, environ 70% des gauchers seraient latéralisés à gauche pour le langage, 15% à droite et 15% seraient ambilatéraux, c’est-à-dire que les fonctions du langage sont réparties entre les deux hémisphères. Pour d’autres, seulement 15% des gauchers sont latéralisés à gauche, 15% à droite et 70% sont ambilatéraux à divers degrés.

La différence de fonction linguistique qui existe entre les deux hémisphères pose la question de différences anatomiques potentielles entre les aires du langage droites et gauches du cerveau. Car bien qu’ils aient le même aspect général, nos deux hémisphères ne sont pas des répliques exactes l’un de l’autre. Dès le XIXe siècle, les premières asymétries cérébrales ont été décrites. L’examen de cerveaux post mortem a permis par exemple de constater que le sillon latéral était plus long et moins profond sur l’hémisphère gauche que sur le droit.

Plus récemment, des outils comme l’imagerie par résonance magnétique sont venus s’ajouter à l’examen anatomique pour mettre en évidence ces asymétries. L’une des plus significatives est observée dans le planum temporale situé à la surface supérieure du lobe temporal. Cette région triangulaire, qui s’enfonce dans les profondeurs du sillon latéral, forme le coeur de l’aire de Wernicke, l’une des zones fonctionnelles importantes du langage.

Le planum temporale serait plus développé à gauche dans 65% des cerveaux, et plus développé à droite chez seulement 10% des individus. Dans certains cerveaux, le planum temporale est plus de cinq fois plus développé à gauche qu’à droite, ce qui en fait la structure la plus asymétrique du cerveau.

La taille supérieure du planum temporale gauche par rapport au droit est déjà présente chez le fœtus où il est plus étendu à gauche qu’à droite dès la 31e semaine de gestation. Cette observation renforce l’hypothèse d’une prédisposition génétique pour l’asymétrie cérébrale.

Du fait de cette imposante majorité de droitiers dans la population humaine, les gauchers se rendent vite compte qu’ils vivent dans un monde où les objets sont fabriqués pour des droitiers. Des cafetières aux guitares, en passant par les outils à moteur, tout ce qui n’est pas parfaitement symétrique est conçu pour les droitiers. Et cela va du simple désagrément aux conséquences graves puisque la fréquence des accidents de la route ou de travail est plus élevée chez les gauchers que chez les droitiers. Mais il peut aussi il y avoir quelques avantages à être gaucher, si l’on pratique l’escrime par exemple. Les adversaires de tout escrimeur étant en majorité droitiers, ceux-ci se retrouvent moins entraîné à parer les attaques des gauchers qui eux connaissent très bien les parades des droitiers.

La complémentarité de nos deux hémisphères cérébraux

Déboulonner quelques mythes sur le cerveau

Démystification des personnalités «cerveau gauche» et «cerveau droit»

CONTRIBUTION DE L'HÉMISPHÈRE DROIT AU LANGAGE

Nos interactions sociales reposent en grande partie sur le développement d’une intelligence sociale envers les autres, ce que certains appellent une « théorie de l’esprit ». Car au-delà des informations explicites véhiculées par les mots nous devons constamment décrypter les croyances, les intentions, les connaissances et les états affectifs de l’autre pour interagir correctement avec lui.

Par conséquent, la bonne compréhension d’un échange verbal avec quelqu’un nécessite davantage que la simple maîtrise des aspects élémentaires du langage verbal humain. Celui-ci véhicule également des informations non-verbales qui modulent la teneur de notre discours.

Les fonctions phonologique, syntaxique et lexicale de ce discours sont sous la gouverne de l’hémisphère gauche, raison pour laquelle il a longtemps été considéré comme l’hémisphère dominant en matière de langage.

Plus subtile et nuancée, la contribution de l’hémisphère droit dans le comportement langagier a été reconnue beaucoup plus tard. Elle concerne la capacité d’aller au-delà du sens littéral des mots et recourt pour ce faire à de multiples processus. Cette nouvelle science de la communication, du point de vue de « l’hémisphère mineur » du langage, est appelée pragmatique.

La fonction pragmatique désigne la capacité de comprendre le signifié du discours, par exemple le sens d’une métaphore ou d’une question comme «Avez-vous du feu?» Lorsqu’un droitier est atteint d’une lésion à l’hémisphère droit, la fonction pragmatique est affectée et il est porté à interpréter une telle question à la lettre. En fait, ces patients réagissent exactement comme des étrangers devant des formules idiomatiques : leur grammaire et leur phonologie sont correctes, mais ils ne comprennent pas l’humour verbal ni les métaphores que nous employons quotidiennement. En contribuant aux composantes émotionnelles et tonales du langage, l’hémisphère droit apporte ainsi un supplément de signification à la communication verbale.

Chez les gauchers, on ne sait pas où se trouve la fonction pragmatique. Plusieurs hypothèses sont possibles selon que les habiletés langagières traditionnelles du gaucher se trouvent à gauche, à droite ou dans les deux hémisphères.

De façon plus générale, il semble que l’hémisphère droit montre une prédilection pour les habiletés spatiales, la reconnaissance des visages et la musique, tandis que l’hémisphère gauche s’activerait davantage pour le langage, le calcul et les habiletés logiques. Bien entendu, il s’agit là de généralisations dans le mesure où, chez un individu normal, les deux hémisphères fonctionnent de concert en s’échangeant de l’information par le corps calleux.

Cette interaction entre les deux hémisphères est la base de toute la coopération dont fait preuve le système nerveux central et montre à quel point les deux hémisphères sont complémentaires pour la plupart des fonctions, y compris le langage.

Les études qui cherchent à comparer la taille de certaines régions corticales homologues dans l’hémisphère droit et dans l’hémisphère gauche se heurtent à deux problèmes de taille. D’abord les variations interindividuelles qui sont souvent plus grandes que les variations interhémisphériques. Et ensuite le fait que les régions qui s’activent en imagerie cérébrale fonctionnelle ne coïncident pas nécessairement avec des régions cytoarchitecturales précises.