HOMMAGE A JEAN-PIERRE CHANGEUX

L’homme neuronal

La structure la plus complexe de l’Univers 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. Etonnant 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 son apport. Le cerveau de l’enfant pèse 10% 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

Installé dans l’utérus 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 5000 / 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 bien 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 terminaisons nerveuses 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 dentrites dans toutes les directions. C’est la « redondance transitoire ».
Cette arborescence un peu anarchique des axones et dentrites c’est l’INNE, et cette ontogenèse dure quelques mois..
Au 6ème mois de grossesse, tous les neuronnes 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 génèrent plissures et commissures qui augmentent la surface du cerveau.

Quelques années

A la naissance il y a hyper-innervation de chaque fibre musculaire plus chevauchement des territoires innervés. En contact avec 20 000 de ses congénères, le neurone est inefficace ; les mouvements du nouveau-né sont désordonnés. L’innervation va se préciser par élimination des synapses surnuméraires. Les caméras mordernes permettent d'observer ces connexions. Une stabilisation sélective singularise les neurones. Cette régression du nombre des terminaisons nerveuses correspond à une maturation du cerveau. Leur nombre diminue et si le muscle se met à fonctionner, une seule restera.
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 était transitoire. Apprendre c’est choisir parmi des combinaisons synaptiques pré-établies. C’est aussi éliminer les autres. 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 des cellules dégénèrent après la naissance. A ce stade, les neuronnes meurent en masse ; pire chez le jeune enfant qu’avec Alzheimer et Parkinson !
Bien avant la naissance, les neurones sont en place, c'est l'inné, mais la grande majorité des synapses se forment après la naissance. Chez un enfant de huit semaines c’est même le stade supra-épineux de Lindt. Le contingent de 10 000 synapses par minute s’établit par vagues successives et navigation à vue en fonction de l’environnement. C'est l'acquis.
« 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.

Quelques millions d’années

Le parallélisme entre la mise en place du système nerveux central et l’évolution de l’homme 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 ------) Sapiens adulte (-------- Sapiens nouveaux-nés
600cm³ 1300 cm³ 300 cm³

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’homohabilis 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 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 poser de 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 développe », B.WERBER. Elles vont permettre un acquis considérable.

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 homohabilis il augmente. Chez Sapiens il devient énorme. Inné, ce nombre, fixé à la naissance, 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 et axonales 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 dites 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, c’est un nombre énorme de cellules, chacune munie de nombreuses dendrites, ce qui permet des connexions (synapses) à l’infini. 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 des stratégies variées devant un même problème augmente considérablement notre potentiel. « Etre 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. Ce n’est pas le cas 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 ce mode de locomotion et ce langage. L’homme naît polyvalent et 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 RAMIANDRISOA.

Exemple 2

ROSENZWEIG à Berkeley : 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 cage, 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 neuronnes 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 », Jean-Pierre 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.

Exemple 4 bis

Le vol sensoriel :" si un sens ne peut se développer normalement, 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, 1983.
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

En Italie, le Dr Maria MONTESSORI, il y a 65 ans, décidait de développer les 5 sens de l’enfant 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 neuronnes se forment tout au long de la vie. Un potentiel cognitif d’apprentissage reste à exploiter car, si vous supprimer le stress ou la recherche de performance, «la neuro-génèse est possible après 72 ans », Nicolas CHEVADESSUS-AU-LOUIS, A quoi sert notre cerveau ?, ed.

Conclusion :

Activités musculaires ou calcul mental, l’I.R.M. 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, l’inventeur menteur du Q.I. s’était rendu coupable d’une faute scientifique monumentale.
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, pourra 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 sera primordial. L'homme est un primate paradoxal, il 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 les Capucins grandissent 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, ou peut être avant, in utéro, le développement du cerveau s’ouvre à l’environnement qui prend le relais des gènes. « L’analogie entre évolution des espèces et stabilisation des synapses est frappante », Jean-Pierre CHANGEUX. L’histoire de la vie éclaire la formation de nos synapses. La Neurogénèse reproduit la phylogenèse. Etape 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.

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LE PARC PROPRIOCEPTIF

Le principe de Swing Chariot

Dès qu’il bouge l’enfant installé dans Swing Chariot crée des déplacements horizontaux et verticaux simultanés totalement aléatoires et le déséquilibre est harmonieux.

Toute variation du centre de gravité exige une réponse proportionnelle en vitesse et en intensité au déséquilibre initial.

Si aucune correction n’est faite, l’enfant se trouve en situation tout à fait agréable de balancelle à condition de rester allongé.

Mais toute tentative de reptation, « quatre pattes » ou de redressement à genoux puis debout nécessite une adaptation réflexe immédiate pour centrer G. Elle sera aidée par un appui manuel au filet.

Diminuer puis supprimer cet appui est ce vers quoi il faut tendre, l’objectif à atteindre, le top proprioceptif ?

En s’amusant, l’enfant met en place son schéma corporel.