Mécanismes biologiques du développement du langage

ERIC PAKULAK, Ph.D
HELEN NEVILLE, Ph.D

University of Oregon, ÉTATS-UNIS

(Publié sur Internet le 28 juin 2010)


Thème
Développement du langage et alphabétisation

Introduction
De récents progrès en neuroimagerie permettent d’étudier les mécanismes neurobiologiques du langage ainsi que les effets des facteurs environnementaux et génétiques sur l’organisation neurale du langage chez l’enfant. Les techniques de neuro imagerie sont de plus en plus employées pour décrire l’évolution du développement de divers sous-systèmes du langage et pour examiner avec plus de précision les effets des expériences de langage sur le développement des différentes fonctions langagières et sur les mécanismes neuraux qui régulent ces sous-systèmes, de même que le moment où ces effets se manifestent.

Sujet
La compréhension des mécanismes neurobiologiques du langage est d’une grande importance pour ceux qui cherchent à optimiser le développement du langage. Les conclusions d’études à ce sujet pourraient fournir aux parents des conseils pratiques basés sur les résultats de recherche. En outre, ces résultats de recherche peuvent aider les éducateurs et les décideurs politiques à déterminer le contenu ainsi qu’à élaborer et à adopter des programmes d’apprentissage d’une langue ou en alphabétisation à l’intention des apprenants d’une langue maternelle ou d’une langue seconde.

Problèmes
La vitesse du développement du langage varie beaucoup d’un enfant à l’autre, et cette différence découle d’une interaction complexe entre les facteurs génétiques et environnementaux. La présente recherche vise, entre autres, à préciser la part relative de chacun de ces facteurs dans l’explication des écarts de développement. Bien qu’il existe un bon nombre d’études du comportement qui traitent des effets des facteurs environnementaux sur le développement du langage, peu d'entre elles abordent les effets des facteurs environnementaux sur le développement du langage d’un point de vue neurobiologique. La plupart des recherches antérieures portant sur la neurobiologie du langage chez l’adulte ainsi que sur la neurobiologie du développement du langage ont été réalisées auprès de personnes ayant un statut socioéconomique moyen à élevé. De plus, il existe peu d’études à l’heure actuelle qui portent précisément sur le rôle des facteurs génétiques et épigénétiques dans l’explication des écarts de développement.

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Contexte de la recherche
Il existe de nombreuses études sur les mécanismes neurobiologiques du langage chez des adultes issus d’un milieu socioéconomique favorisé qui ont été réalisées au moyen de techniques de neuro imagerie dont la résolution temporelle est excellente (p. ex., potentiels évoqués cognitifs) et de techniques complémentaires qui offrent une définition spatiale remarquable (p. ex., imagerie par résonance magnétique fonctionnelle ou IRMf). Ces techniques ont également été utilisées pour étudier les mécanismes neurobiologiques du développement du langage, bien que peu d’études aient abordé les effets des facteurs environnementaux sur la neurobiologie du développement du langage. Fondée en grande partie sur une quantité importante de résultats d’études comportementales portant sur l’acquisition du langage, la recherche sur la neurobiologie du développement du langage s’élargit maintenant de façon à inclure les enfants (et les adultes) provenant d’une grande variété de contextes socioéconomiques. 

Questions clés pour la recherche
L’utilisation des techniques de neuro imagerie pour déterminer la progression du développement de substrats nerveux qui servent de base à divers sous-systèmes du langage constitue une question clé pour la recherche. Une autre, qui lui est connexe, porte sur l’utilisation de ces techniques pour déterminer les effets des facteurs génétiques et environnementaux et leurs interactions sur le développement de ces substrats nerveux. Un aspect important de cette question concerne les périodes durant lesquelles les effets des facteurs génétiques et environnementaux ont la plus grande incidence (p.ex., les périodes de sensibilité) et en quoi ces périodes diffèrent selon le sous-système de langage.

Résultats d’études récentes
Les études sur le développement des mécanismes neurobiologiques du langage ont fourni des données sur l’évolution du développement de trois sous-systèmes linguistiques, notamment la phonologie (le système des sons d’une langue), la sémantique (le vocabulaire et la signification des mots) et la syntaxe (la grammaire). Ces recherches ont aussi montré que les réactions du cerveau d’un jeune enfant par rapport au langage semblent de bons indicateurs des futures aptitudes langagières du sujet. La majorité des données probantes proviennent d'études ayant fait appel aux potentiels évoqués cognitifs, lesquels conviennent bien aux études auprès d’enfants, voire de nourrissons, même si l’IRMf est de plus en plus utilisée avec ces jeunes populations.

De nombreuses études comportementales ont révélé qu’au cours de leur première année, les nourrissons deviennent de plus en plus sensibles aux sons de leur ou leurs langues maternelles et insensibles aux contrastes phonétiques qui n’ont pas d’importance pour eux.1 Une étude récente utilisant les potentiels évoqués cognitifs a permis de démontrer que cette sensibilité aux contrastes dans une langue maternelle se traduit chez l’adulte par une réaction du cerveau considérée comme un indice neural de discrimination phonétique : chez des enfants de sept mois et demi, l'activité cérébrale produite par  l’effet des contrastes dans la langue maternelle correspondait aux réactions comportementales face à ces contrastes.2  En outre, une activité neurale accrue à l’âge de sept mois et demi permettait de prédire les habiletés langagières ultérieures : la production de mots et la complexité des phrases à 24 mois de même que la longueur moyenne des énoncés à 30 mois. Le rapport inverse a été noté pour la distinction des contrastes dans une langue étrangère.  

La technique des potentiels évoqués cognitifs a également été employée pour examiner l’apprentissage des premiers mots et a été associée aux  changements afférents en matière de spécialisation neurale. On a constaté que, chez des enfants de 13 mois, la réaction du cerveau à des mots connus diffère de celle qui s’observe lorsque des mots inconnus sont entendus, l’activité cérébrale s’étalant globalement dans les deux hémisphères (le gauche et le droit).3 À 20 mois, cette réaction se limitait à l’hémisphère gauche, ce qui correspond davantage au modèle qu’on perçoit chez les adultes et va de pair avec une spécialisation accrue du traitement du langage. De plus, une telle spécialisation accrue du cerveau est également associée à de meilleures habiletés langagières chez des enfants du même âge chronologique.4

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Deux études récentes utilisant l’IRMf ont révélé que les facteurs environnementaux ont des effets sur les régions du cerveau qui jouent un rôle dans le développement des habiletés nécessaires à la lecture. Une corrélation a été établie entre le degré de spécialisation associée aux rimes dans les régions frontales de l’hémisphère gauche du cerveau et le statut socioéconomique des enfants de cinq ans.5 Dans une autre étude portant aussi sur des enfants de cinq ans, on a noté une réaction cérébrale associée au traitement des lettres semblable à celle d’un adulte chez des enfants dont le développement est typique pendant la première année d’enseignement de la lecture et une réaction à retardement chez les enfants considérés comme à risque d’éprouver des difficultés en lecture; toutefois, après trois mois de maternelle, et des cours d’appoint en lecture pour les enfants à risque, on a constaté, chez les deux groupes, des changements dans la réaction du cerveau, qui s’approchait davantage de celle observée chez l’adulte (Yamada Y, Stevens C, Neville H, résultats non publiés, 2009).   

De nombreuses études sur le traitement des phrases par des sujets adultes, réalisées à l’aide des potentiels évoqués cognitifs, ont révélé que les sous-systèmes sémantique et syntaxique sont traités par des systèmes cérébraux distincts6 et ce, pour les langages parlé, écrit et gestuel qui partagent ces divers sous-systèmes.7 Des études sur des personnes bilingues utilisant des langues parlées et des langages gestuels montrent que ces sous-systèmes distincts comportent des périodes de sensibilité et des degrés de plasticité.8,9 Dans ces recherches, les réactions cérébrales en présence de phrases correctes sont comparées à celles qui se produisent lorsque les phrases ne respectent pas les attentes sur le plan sémantique ou syntaxique (p. ex., « Mon oncle mangera le film » ou « Mon oncle regarder le film »). Chez l’adulte, la fonction cérébrale hautement spécialisée et efficace s’exprime par des réactions neurales qui se manifestent dans des régions assez précises ou concentrées du cerveau tandis que, chez l’enfant, les réactions correspondantes sont plus étendues dans le cerveau.10-16

Les quelques études sur le traitement des phrases chez les enfants réalisées au moyen des potentiels évoqués cognitifs laissent entendre que la spécialisation des différents systèmes du cerveau dont il est question plus haut a lieu tôt dans le développement. Des études antérieures ont révélé une activité cérébrale semblable à celle des adultes en présence d’erreurs sémantiques chez des enfants âgés de cinq ans seulement10 et montré que cette réaction devient plus rapide et plus spécialisée avec l’âge.11,12 On a même observé chez des enfants qui n’avaient que 19 mois13 une réaction proche de celle d’un adulte à qui on présente des écarts sémantiques; cette activité cérébrale est révélatrice du degré de maîtrise du langage expressif à 30 mois. Les réactions aux erreurs syntaxiques observées au moyen de la technique des potentiels évoqués cognitifs chez les enfants diffèrent sur le plan qualitatif de celles associées aux écarts sémantiques et ressemblent, bien que plus lentes et plus dispersées, aux réponses d'erreurs syntaxiques faites par les adultes.14-16 Les chercheurs ont également trouvé que la réaction neurale d’enfants de trois à huit ans à des erreurs sémantiques et syntaxiques varie en fonction du degré de maîtrise de la langue et du statut socioéconomique, le sous-système syntaxique étant plus sensible à de telles différences.17 Ils ont aussi établi une relation entre le statut socioéconomique durant l’enfance et le degré de maîtrise de la langue ainsi que la réaction neurale à des écarts syntaxiques à l’âge adulte.18

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La recherche récente utilisant la méthode des potentiels évoqués cognitifs a également étudié un système cognitif jugé important dans le développement des habiletés langagières : le traitement des stimuli auditifs, qui s’améliore lorsque ces derniers font l’objet d’une attention sélective. Visible au moyen des potentiels évoqués cognitifs, le traitement amélioré se traduit par une activité cérébrale accrue, moins de un dixième de seconde après que le stimulus auditif a capté l’attention. Par ailleurs, on constate que cet effet lié à l’attention est moins important chez les enfants chez qui un trouble du langage a été diagnostiqué19 et chez ceux issus de milieux socioéconomiques modestes mais dont le développement est typique.20 Il importe de noter que ce système cognitif peut être modifié par l’expérience chez les jeunes enfants. Par exemple, les chercheurs ont constaté qu’une formation intensive offerte à des enfants de six à huit ans pouvait accroître à la fois la maîtrise de la langue et les effets de l’attention sur le traitement neural.21 Ils ont en outre remarqué que cette réaction du cerveau diffère en fonction des variantes de certains gènes qui sont également sensibles au degré de maîtrise de la langue (Bell T, Voelker P, Braasch M, Neville HJ, résultats non publiés, 2009).22 Toutefois, ces différences génétiques interagissent aussi avec les facteurs environnementaux et dépendent d’eux (Dennis A, Bell T, Neville H, résultats non publiés, 2010). La recherche actuelle semble indiquer que ce système cognitif est aussi modifiable chez les enfants de trois à cinq ans issus de milieux socioéconomiques modestes lorsque des programmes de formation ciblés sont offerts à la fois aux parents et aux enfants (Fanning J, Sohlberg MM, Neville H., résultats non publiés, 2009).

Lacunes de la recherche
Bien que les recherches axées sur les effets des facteurs environnementaux sur la neurobiologie du développement du langage s’intensifient, seulement quelques études sur la question ont été publiées jusqu’à maintenant. Une prochaine étape très importante consistera à utiliser les résultats de ces études pour concevoir et mettre en œuvre des interventions fondées sur les résultats de la recherche afin d’améliorer les compétences nécessaires à l’acquisition de bonnes habiletés langagière et de déterminer le ou les moments (l’âge) où ces interventions sont les plus efficaces. À l’heure actuelle, au moins deux recherches à cet égard sont à l’étude (Fanning J, Sohlberg MM, Neville H., résultats non publiés, 2009; Stevens C, Fanning J, Klein S, Neville H, résultats non publiés, 2009). 

Conclusions
Les techniques modernes de neuro imagerie sont des outils fort utiles pour la recherche au sujet des effets des facteurs environnementaux, génétiques et épigénétiques sur les mécanismes neurobiologiques du développement du langage. Les études utilisant ces techniques avec des enfants issus de milieux socioéconomiques plus variés permettront d’obtenir un portrait plus complet des caractéristiques de la progression du développement des sous-systèmes de la langue et des effets des facteurs environnementaux sur ce développement.

Implications : parents, services et politiques
Cette recherche fondamentale peut appuyer l’élaboration de politiques et de services fondés sur les données probantes d’études, comme des interventions reposant sur les résultats de recherche qui visent à améliorer les compétences nécessaires à l’acquisition du langage et à la maîtrise d’autres domaines de la connaissance importants pour la réussite scolaire (Fanning J, Sohlberg MM, Neville H., résultats non publiés, 2009; Stevens C, Fanning J, Klein S, Neville H, résultats non publiés, 2009).23-24 De telles études peuvent être la source de conseils précis (appuyés sur des données probantes) destinés aux parents, comme ce fut le cas pour un programme vidéo à but non lucratif produit par le laboratoire sur le développement du cerveau de l’Université de l’Oregon.

 

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References
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Pour citer ce document :

Pakulak E. Neville H. Mécanismes biologiques du développement du langage. In: Tremblay RE, Barr RG, Peters RDeV, Boivin M, eds. Encyclopédie sur le développement des jeunes enfants [sur Internet]. Montréal, Québec: Centre d’excellence pour le développement des jeunes enfants; 2010. Disponible sur le site: http://www.enfant-encyclopedie.com/fr-ca/developpement-langage-alphabetisation/selon-les-experts/pakulak.html. Page consultée le [insérer la date].

Copyright © 2010

   

Note
  1. Consulter le site Web du laboratoire sur le développement du cerveau de l’Université de l’Oregon. Changing Brains.  [en anglais seulement]. Disponible sur le site : http://changingbrains.org/. Page consultée le 10 mars 2010.

 

Cet article est financé par le Centre d’excellence pour le développement des jeunes enfants (CEDJE)
et le Réseau stratégique de connaissances sur le développement des jeunes enfants (RSC-DJE).

Encyclopédie sur le développement des jeunes enfants
©2010 Centre d’excellence pour le développement des jeunes enfants
Pakulak E, Neville H