HOMMAGE A JEAN-PIERRE CHANGEUX

Né d'une cellule unique le cerveau contient cent milliards de neurones et autant de cellules gliales nourricières. L’homme neuronal est la structure la plus perfectionnée du monde, la plus complexe de l’Univers. Il est le fruit de l’évolution. Un homme exceptionnel m’a fait comprendre comment se fabrique le cerveau et comment se mettent en place les connexions entre chaque fil de l’ordinateur ... étonnant de simplicité ! Comprendre ce qui suit est d'une importance capitale, stupéfiante ! Merci à JP CHANGEUX et au docteur Alain MORICE qui me l’a fait connaître.

Avec ses 100 milliards de neurones et presque exclusivement alimenté par le foie, le cerveau est un gros consommateur de glucose qu’il ne sait pas stocker contrairement aux muscles et d'oxygène dont il est très gourmand. Il utilise 20 % de notre oxygène et le sport en endurance favorise cet apport. Le cerveau de l’enfant pèse 20% du poids de son corps, ce qui est considérable. Notre boite noire se fabrique avec les lipides de la mère et 90% d’eau. En combien de temps ? Quelques mois ! 

L’embryon a déjà trois semaines lorsque son feuillet le plus externe s’épaissit pour former une plaque neurale qui va s’invaginer le vingt cinquième jour. La première courbure du corps humain est donc antérieure au premier battement cardiaque. Les cellules nerveuses se divisent activement. A certains moments cette division atteint 5.000 / seconde. Observons un neurone en formation dans la corne antérieure motrice de la moelle épinière d’un fœtus. Le neurone en place s’allonge par l’extrémité de son axone : le cône de croissance. Véritable tête chercheuse, c’est la seule partie mobile du neurone. En s’allongeant elle se dirige vers la périphérie pour y chercher le muscle (embryonnaire) qui l’attire en émettant une protéine spécifique : ULIP. La navigation du cône de croissance se fait vers la cible mais il louvoie va vient avance et recule, il prend les décisions de navigation guidé le long de son trajet par la phosphoprotéine ULIP (revue Nature, 3/11/05, CNRS). La cible atteinte en tâtonnant, une importante variabilité s’inscrit dans les premiers contacts. L’assemblage est imprécis. Le cône veut se transformer en terminaison nerveuse mais plusieurs cônes arrivent dans le même secteur, si bien que quatre ou cinq terminaisons nerveuses sont possibles. Il y a surproduction des neurones qui envoient des dendrites dans toutes les directions. C’est la « redondance transitoire ». Cette arborescence un peu anarchique des axones et dendrites c’est l’INNE et cette ontogenèse dure quelques mois. 

Au 6 ème mois de grossesse, tous les neurones sont formés, peu sont connectés, la surface du cerveau est lisse, la plupart des nerfs sont en places et les synapses sont en excès. La stabilité sélective qui va suivre sera l’ACQUIS. Elle s’organise après la naissance. La multiplication des connections génère plissures et commissures ce qui augmente la surface du cerveau.  A la naissance il y a hyper-innervation de chaque fibre musculaire plus un chevauchement des territoires innervés. En contact avec 20.000 congénères, le neurone est inefficace ; les mouvements du nouveau-né sont désordonnés. L’innervation va se préciser par élimination des synapses surnuméraires. Les caméras modernes permettent d'observer ces connexions. Une stabilisation sélective singularise les neurones. Leur nombre diminue et si le muscle fonctionne, une seule restera. La régression des terminaisons nerveuses correspond à une maturation du cerveau.

Chez l’adulte, au milieu de chaque fibre musculaire, correspond un point d’innervation. A la naissance au même endroit il y avait quatre ou cinq terminaisons nerveuses. Le superflu est transitoire. Apprendre c’est choisir parmi des combinaisons synaptiques pré-établies ce qui élimine les autres par apoptose. L’innervation devient simple et précise. Ici, apprendre c’est éliminer. Le cerveau construit par la mère va perdre 33 milliards de neurones. Un tiers dégénère après la naissance. A ce stade, les neurones meurent en masse ; pire chez le jeune enfant qu’avec Alzheimer ou Parkinson ! Bien avant la naissance, les neurones en place c'est l'inné, mais la grande majorité des synapses se forment après la naissance c'est l'acquis. Chez un enfant de huit semaines c’est même le stade supra-épineux de Lindt. Un contingent de 10 000 synapses par minute s’établit par vagues successives avec une navigation à vue en fonction de l’environnement. « La formation de synapses échappe à un déterminisme génétique strict, elle dépend de l’activité nerveuse précoce » Michel MORANGE, Université Paris VI.  La stabilité du matériel génétique et sa reconduction au fil des générations est remarquable mais les circuits du système nerveux s’établissent par le canal sensoriel, c’est à dire l’environnement. 

Le parallélisme entre la mise en place du système nerveux central et l’évolution de l’homme en millions d'années est remarquable. "L'évolution aime bricoler, improviser" Sean CAROLL. D’australopithèque à sapiens l’évolution s’est faite de façon buissonnante plutôt que linéaire avec une succession d’erreurs, de paliers, de tâtonnements, par vagues successives avec un tronc commun ERECTUS et des impasses : Néanderthal, Florès, pour arriver à Sapiens. Selon Denis VIALOU le nomadisme de sapiens va entraîner une fulgurance de son intelligence et sa sédentarité une fulgurance de sa démographie.

1 – Le volume de la boîte crânienne augmente Habilis 600 cm3, Sapiens nouveaux-nés 300 cm³ Sapiens adultes 1300cm3.  Deux remarques : - L’augmentation du volume change de vitesse et s’accélère avec Homo Erectus et la station debout. -Néanderthal = 1650 cm3 ! Un record pour une espérance de vie identique à Sapiens (environ 35 ans) mais sa maturité plus précoce et l'absence de pic pubertaire lui laissent moins de temps pour apprendre. 

2 – Le poids du cerveau augmente d’Homo-habilis à sapiens. Il est mieux vascularisé. Aujourd’hui, le cerveau du nouveau-né pèse 300 grammes. Il atteindra 1 kg 500 à quinze ans mais comme le nombre de neurones est fixé à la naissance, l’augmentation de poids provient de la prolifération des axones, dendrites, de la formation des synapses et gaines de myéline. Les neurones ne se divisent plus. Ils se sont stabilisés plusieurs semaines avant la naissance. 

3 – Le volume et la surface du cerveau augmentent Le volume du cerveau augmente beaucoup, grâce à la verticalisation de l’os frontal. La surface aussi grâce aux plissures, scissures, circonvolutions et sillons dont Léonard de Vinci fût le premier en 1504 à faire un moulage à la cire. Dans un volume crânien réduit les circonvolutions sont le meilleur moyen d’avoir une grande surface sans problèmes d’irrigation vasculaire. « La capacité du cerveau a triplé en 3 millions d’années mais plus que le volume c’est la complexité des connexions qui se développent qui a permit un acquis considérable » B.WERBER

4 – Le nombre de cellules nerveuses ? Un monde ressemble à celui du cerveau, le monde des étoiles. L’infiniment petit rejoint l’infiniment grand. Un gigantesque accroissement du nombre de cellules accompagne l’accroissement de surface du cerveau. Du singe à Homo-habilis il augmente. Chez Sapiens il devient énorme. Inné, fixé à la naissance il diminue ensuite mais le nombre de connexions disponibles reste infini. La myélinisation des fibres va conduire l’influx et rendre fonctionnelles les connexions. L'acquis consistera à en établir le plus grand nombre possible. La performance cognitive en dépend. L’enrichissement des arborisations dendritiques atteint son maximum chez l'homme, ce qui multiplie les connections possibles, augmente la complexité des réseaux et diversifie « les aires associatives ». Aucune réorganisation qualitative brutale ne fait passer du cerveau animal au cerveau humain. « L'évolution c’est l’expansion du néo-cortex, surtout des connections cortico-corticales d’association » Jean-Pierre CHANGEUX. Aucune catégorie de neurones ne nous est propre. Cellules pyramidales et étoilées du cerveau, cellules de purkinje et en corbeille du cervelet sont les mêmes chez le rat, le chimpanzé et nous. Notre influx nerveux se propage de la même façon que celui du calamar. Le nombre énorme de connexions possibles est la seule originalité du cerveau humain. « More is different ». Ce plus va créer la différence, ce nombre devenu faramineux donne au corps humain une telle marge de développement que depuis deux générations où la taille humaine augmente le cerveau ne suit pas cette tendance. 

Le génome ne fait pas la différence. L’être humain n’a pas plus de gènes que le maïs et 98,7% des gènes du chimpanzé se retrouvent chez l’homme. « Just a 1, 23 per cent difference in their genes separates Homo sapiens from chimpenzees » John Nohle WILFORD, Herald Tribune, 19/4/07. Seul le nombre de chromosomes diffère. « Le comportement fera la différence » P. PICQ. Le génome se transmet, le schéma corporel se construit et les cellules responsables de l'équilibre seraient les seules à se mettre en place après la naissance. Le Dr FRISEN à Stocholm observe que marquées au carbone 14, les cellules du cervelet responsables du tonus de l'équilibre et de la coordination des mouvements sont légèrement plus jeunes que celles du cortex. Le cervelet est la partie du cerveau qui règle notre équilibre. 

Résumons : Augmentation du volume crânien ---> augmentation du nombre de neurones             Augmentation des scissures sillons et circonvolutions ---> augmentation de la surface du néo cortex Augmentation de l’arborisation axones et dendrites ---> augmentation du nombre de synapses. Enfin, la stratification (en six couches pour le cerveau et trois pour le cervelet) associée aux nombreuses cellules de liaisons entre les couches (étoilées dans le cerveau, en corbeille dans le cervelet) permet d’augmenter et de diversifier les aires associatives. Elles multiplient les combinaisons dans tous les sens, toutes les directions et, fait unique dans le corps humain : « La segmentation métamérique embryonnaire du corps n’apparaît jamais dans l’extrémité céphalique » J. CASTAING. La seule originalité du cerveau humain : « abondance de neurones qui se mettent au service des autres plutôt que de se reproduire » Antonio DAMIASO. Un nombre énorme de cellules, chacune munie de nombreuses dendrites qui permettent des connexions à l’infini (synapses). Les aires d’association du cortex établissent ces connexions un peu de façon volontaire, énormément de façon réflexe. Les organes sensoriels nous informent nous protègent et nous enrichissent « le milieu dans lequel on évolue sculpte le cerveau. Les gènes qui nous différencient des primates sont des gènes de plasticité et la plasticité cérébrale est expérimentale » Pierre Marie LLEDO. « Une longue période de maturation nerveuse est considérée comme spécifiques aux primates supérieurs » Origines de L’Humanité, Ed Fayard. Inventer une stratégie devant un problème complexe augmente considérablement notre potentiel. « être non spécialisé est un avantage »  Konrad LORENZ. « C’est ainsi que l’humain s’affranchit de son bagage génétique » Marc JEANNEROD  cerveau intime, Ed Odile Jacob Dans l’assemblage d’une montre chaque rouage est en place et son rôle est déterminé ; pas chez l’homme. Les synapses du nouveau-né sont disponibles mais à un gêne ne correspond aucune fonction. On ne naît pas intelligent, on le devient. Exemple 1 : Mowgli a existé. En 1801, le Dr ITARD découvre un enfant sauvage dans l’Aveyron. Il prouve que la marche bipède et la parole ne s’acquièrent que si l’enfant est en contact avec notre mode de locomotion et le langage. Les "enfants loups" Amala et Kamala en Inde le confirment, c’est la fonction qui crée la structure. « Tributaire de l’environnement, les caractères du nouveau-né ne le détermine même pas à devenir un être humain » Jaona RAMIANDRISSOA  Exemple 2 : ROSENZWEIG à Berkeley élève 2 lots de hamsters. Ceux qui peuvent jouer dans une vaste cage et ceux qui n’ont qu’un petit espace. Même nourriture pour les deux lots. Dans la première le cortex devient plus lourd, la taille des neurones augmente de 13%. Leur réseau nerveux devient plus complexe EXEMPLE 3 : A la naissance d’un animal, lui fermer les yeux pendant quelques semaines le rend aveugle l’oeil est normal, la rétine parfaite et le nerf optique fonctionnel, mais le cerveau est aveugle. Les neurones occipitaux prévus pour la vision ont dégénéré. L’activité est nécessaire au développement. « S’il était possible de brancher l’œil sur le bout central du nerf auditif, on aurait une sensation sonore avec l’œil. On entendrait » J.P. CHANGEUX Exemple 4 : Chez un aveugle, que devient la zone du cortex visuel primaire située à l’arrière du cerveau ? Il change radicalement sa fonction visuelle pour servir à la compréhension tactile du Braille. Autre exemple de vol sensoriel : « si un sens ne peut se développer son territoire cortical sera squatté par une autre fonction, comme si l'organisme du nouveau-né possédait un potentiel à développer absolument, même en modifiant le schéma organisateur » QUERCIA. Exemple 5 : « Nous naissons avec deux aires du langage dont l’une est prête à prendre le dessus et le fera la première année » Roch LECOUR. L’enfant produit une surabondance de sons sauvages que Ruth WEIR enregistre le langage au berceau. Le passage du babillage au langage est un déclin du nombre de synapses et de syllabes. L’involution entre le "click" langage du peuple SAN et le nôtre l’est aussi. Exemple 6 :  Trois séances d’une minute par jour suffisent pour apprendre à lire à un enfant d’un an. Le Dr DOMAN nous prouve que la lecture est une fonction cérébrale et non pas une discipline scolaire. Tommy, 4 ans fut sa première surprise, fils d’émigrés polonais, il était né avec une très grave lésion cérébrale. Un an plus tôt, il ne savait ni marcher, ni parler. Un an plus tard, il savait lire ! «Il est plus facile d’apprendre à lire à 4 ans qu'à 5 ans et plus facile à 3 ans qu’à 4 ans » Dr MOOR (Yale University).  Exemple 7 : Dr Maria MONTESSORI  décidait il y a 70 ans en Italie de développer les 5 sens des enfants et de les instruire en utilisant des moyens visuels, auditifs et tactiles. Exemple 8 : A Lille le docteur Rivière utilise la méthode ABA pour lutter contre l'autisme. Son originalité : une approche comportementale fait reculer Pas à Pas une maladie pourtant génétique. Exemple 9 : De nouveaux neurones se forment tout au long de la vie. Un potentiel d’apprentissage reste à exploiter si vous supprimer le stress ou la recherche de performance « La neurogénèse est possible après 72 ans »  Nicolas CHEVADESSUS-AU-LOUIS  A quoi sert notre cerveau 

Conclusion : L'homme apparaît à partir d'un seuil neuronal quantitatif et qualitatif ; avec une plasticité vertigineuse. Activités musculaires ou calcul mental, l’I.R.M.f. localise les fonction du cerveau, mais ne les mesure pas. Au départ rien n’est joué. Le gène de l’intelligence n’existe pas. Pour démontrer les propriétés héréditaires de l’intelligence, à Londres, Cyril BURT inventeur menteur du Q.I. s’est rendu coupable d’une faute scientifique. Une fonction cérébrale se construit. La prolifération tardive des synapses après la naissance permet l'imprégnation progressive du système nerveux par l’environnement. La maturation n’est pas génétique, elle porte « l’empreinte originale et indélébile de l’environnement». L’aire de Broadman, c’est à dire 4% du cerveau vous obéit si vous faites un mouvement volontaire, mais 86% du cerveau vous échappe car les aires associatives sont extra pyramidales. La seule façon de les solliciter, les éveiller ou les réveiller se fait de façon réflexe et le cervelet qui règle notre équilibre doit être éduqué très tôt. Dernier détail : Faire durer la croissance de son cerveau et pouvoir quintupler le poids de celui-ci est un record réservé à nos enfants. Le cerveau, petit à la naissance va se structurer ultérieurement en grandissant. L’homme naîtrait trop tôt, inachevé et étonnamment impuissant. Comparé aux nouveaux-nés des animaux supérieurs il devrait naître à un an. Le rôle des pieds et du cou est primordial. L'homme est un primate paradoxal qui manque d'autonomie à la naissance. Incapable de maintenir sa tête droite, coordonner ses mouvements, réguler sa température corporelle. Avec un cerveau immature à la naissance, il dépend d'autrui. Un long apprentissage est le privilège de notre espèce. De la variété des stimuli dépendent nos futures qualités. Le retard physique se rattrape avec le pic de croissance pubertaire qui est une spécificité humaine. Un quart de sa vie est nécessaire au corps humain pour qu’il grandisse, c’est énorme « La longueur de notre enfance est la réponse à notre inachèvement initial » J. RAMIANDRISOA. Le bassin de Lucy peut donc être petit. Il facilitera ses déplacements et le nomadisme de sapiens. Une longue jeunesse permet plus d’expériences. Ce retard de puberté et une lenteur de l’ossification du crâne rendent possible un plus grand développement du cerveau, une plus grande plasticité du système nerveux. Une catégorie de singes a un coefficient d’encéphalisation supérieur au nôtre mais le Capucin grandit vite. Surdoués, ils n‘ont pas le temps d’apprendre. L’homme naît largement indéterminé « né singe l’éducation nous fait homme » J.J. VIREY. A la naissance et peut être in utéro, le développement du cerveau s’ouvre à l’environnement qui prend le relais des gènes. « L’analogie entre l'évolution des espèces et la stabilisation des synapses est frappante » J.P. CHANGEUX. L’histoire de la vie éclaire la formation de nos synapses. La Neurogénèse reproduit la phylogenèse étape par étape. La mise en place du système nerveux reproduit l'histoire de l'espèce. Le génome se transmet, le système nerveux se fabrique. 

Le mien est fatigué, le chapitre est terminé et la folie me guette.