Développement comportemental : facteurs épigénétiques ou environnementaux (environnement
physique postnatal précoce)
Citation
« Le cerveau s’atrophie lorsque l’animal
est élevé en isolement sensoriel, et se développe au-delà
de la moyenne dans un environnement d’hyperstimulation auditive, visuelle,
affective, tactile… »
Nous allons nous intéresser à l'influence de
l'environnement physique précoce sur deux domaines particulièrement
étudiés - nous aurions pu prendre bien d'autres exemples -
:
Ils obtiendront le prix Nobel de physiologie ou médecine
en 1981 pour « leurs découvertes concernant le traitement de
l'information dans le système visuel ».
Chez le chat, la vision devient fonctionnelle vers l'âge d'une semaine
(période néonatale)
par l'ouverture des paupières et la maturité du cortex sensoriel
visuel.
Ces scientifiques ont soumis des chatons à des privations
sensorielles en les plaçant dans des environnements visuels contrôlés
à différentes étapes de leur développement et
durant des périodes plus ou moins longues.
Développement de la spécificité directionnelle
Tortsen Wiesel
A
la naissance, le cortex visuel
est très immature et la plupart des synapses
doivent encore se former.
La non-utilisation de ses synapses provoque des changements dans la structure
et dans le fonctionnement des voies
optiques.
1er temps : Dans l'une de ces expériences, des chatons étaient
placés dans un environnement constitué de rayures orientées
dans une seule direction (verticale, par exemple) quelques heures par jour,
ceci depuis l'âge de 1 semaine jusqu'à l'âge de 6 semaines.
Durant les périodes d'exposition à l'environnement
visuel contrôlé, les chatons étaient munis de collerettes
les empêchant de voir leur propre corps. En dehors de ces périodes,
les animaux étaient maintenus dans l'obscurité, en compagnie
de leur mère et du reste de la portée.
2ème temps : à l'issue de la période de privation, ces chatons ont été
replacés dans un environnement visuel normal.
Sur le plan comportemental, ces chatons montraient de grandes difficultés
à détecter des objets allongés dans la direction horizontale
ou se déplaçant dans cette direction.
Des
enregistrements électrophysiologiques ont été réalisés
dans le cortex visuel primaire
de ces chatons, et en particulier dans la couche
IV.
Les neurones de cette structure sont dits neurones
à orientation sélective : ils sont excités de
façon préférentielle par une orientation définie,
et répondent de moins en moins lorsque l'on s'éloigne de
cette orientation.
Un neurone A répondra par exemple de façon
maximale à la présentation d'une barre lumineuse orientée
dans la direction verticale. Il répondra moins à une barre
inclinée de 10° par rapport à la verticale, et ne répondra
plus du tout à une barre inclinée à 15°.
Au moment de l'ouverture de ses paupières, la majorité
des neurones du cortex visuel primaire ne sont pas spécialisés
dans la détection d'une direction particulière : ils sont
non spécifiques et peuvent potentiellement détecter n'importe
quelle direction.
Chez un individu placé dans un environnement normal, des
populations de neurones se spécialisent par apprentissage, pendant
une période donnée, dans la détection d'une direction
particulière : l'animal peut donc toutes les percevoir.
1. Chez les chatons élevés dans un
environnement visuel exclusivement constitué de rayures verticales
en revanche, les enregistrements électrophysiologiques montrent qu'aucun
neurone ou presque n'est activé par la présentation de barres
lumineuses orientées dans la direction horizontale.
2.Des
résultats comparables ont été retrouvés pour
des privations portant sur des directions différentes (horizontales,
obliques, ...) entre l'âge de 1 à 6 semaines (S1 à S6).
3. En revanche, des privations plus brèves
(entre S2 et S4 ou entre S3 et S5 par exemple) ou plus tardives (après
S6) n'entraînent pas de déficit de détection directionnelle.
Pour que l'animal soit capable de détecter l'ensemble des directions,
il faut qu'il ait été exposé à un environnement
visuel complet entre S1 et S6 : c'est une période
sensible pour le développement de la spécificité
directionnelle.
Développement de la binocularité
Dans une autre expérience, Hubel et Wiesel ont étudié
la mise en place de la binocularité,
aptitude à voir avec les deux yeux et donc à voir en relief.
Si l'on soumet des chatons à une privation monoculaire (suture
des paupières d'un oeil) durant les 6 premières semaines de
vie postanatale, ils perdent de façon définitive l'usage de
l'oeil clos une fois la suture enlevée.
Les enregistrements électrophysiologiques montrent
que les cellules du cortex visuel primaire ne répondent pas aux stimulations
visuelles présentées à cet oeil.
Si
des animaux sont soumis à une privation binoculaire, ils seront aveugles
par la suite bien que les cellules
de la rétiniennes et les voies
visuelles transmettent les messages au cortex strié
qui les ignore.
Il existe donc une période sensible au
cours de laquelle les stimulations en provenance des deux yeux sont indispensables
pour que la binocularité se mette en place.
En effet, des privations monoculaires plus brèves ou effectuées
sur des chats plus âgés (plus de 6 semaines) n'aboutissent
jamais à la perte fonctionnelle de l'oeil clos, même si les
sutures sont maintenues plusieurs mois.
De même que pour la spécificité directionnelle,
on constate que le cortex visuel peut potentiellement détecter des
informations en provenance des deux yeux entre la naissance et la première
semaine.
Si les chatons sont élevés dans un environnement visuel
normal, on constate que son cortex peut recevoir les informations en provenance
des deux yeux.
En revanche, si un oeil est resté clos entre S1 et S6, les neurones
du cortex visuel ne sont plus capables de recevoir des informations en
provenance de cet oeil.
Les stimulations des vibrisses chez les rongeurs ont un rôle inducteur
dans le développement des barillets corticaux, régions de l’aire somesthésique du néocortex du lobe pariétal.
L'étude du développement de ces barillets par Thomas
A. Woolsey a démontré,
comme les expériences de Hubel et Wiesel, l'existence de plasticité cérébrale et
de période sensible pour ce développement.
Ces expériences - et nous aurions pu en prendre bien d'autres - démontrent
la plasticité du développement cérébral en fonction
des stimuli sensoriels, tant au niveau structurel que fonctionnel.
Ces observations trouvent un support théorique
intéressant dans la théorie de la stabilisation sélective
proposée par Jean-Pierre Changeux au début des années
80.
3. En revanche, des privations plus brèves
(entre S2 et S4 ou entre S3 et S5 par exemple) ou plus tardives (après
S6) n'entraînent pas de déficit de détection directionnelle. 
Facteurs
génétiques
Période prénatale
