Justine, deux ans et demi, connaît 200 mots, parle constamment, mitraillant ses parents de questions. Elle explore son univers, touche à tout, sans conscience du danger. La voilà qui grimpe sur une chaise pour attraper un gâteau dans le placard, n'y parvient pas, trépigne jusqu'à obtenir ce qu'elle veut... Sous son crâne, c'est une éruption volcanique ! «A son âge, des centaines de millions de nouvelles synapses sont produites chaque... seconde dans son cortex en construction, explique Jean-Pierre Bourgeois neurobiologiste, spécialiste mondial des synapses à l'Institut Pasteur. Son cerveau est en plein Big Bang synaptique.»
Imaginez un tissu en perpétuel remaniement : les 100 milliards de neurones donnés à la naissance ne se divisent plus mais pro- jettent leurs branches axonales (émettrices) comme autant de tentacules à la recherche de multiples contacts pour transmettre des signaux nerveux. Car ce qui fait la «qualité» d'un cerveau, c'est sa richesse en connexions. Peut-on les favoriser chez l'enfant ? Oui, répond la science, tout d'abord par les soins parentaux. «A la naissance, l'expression de certains gènes devient sensible aux variations du monde extérieur, poursuit Jean-Pierre Bourgeois. Les soins parentaux sont alors de toute première importance. Il a été montré, chez lerongeur, qu'une privation maternelle ou paternelle à la naissance modifiait la distribution topologique des synapses de certains neurones du cortex limbique (le cerveau des émotions). Et cette altération persiste chez l'adulte.» En outre, «la richesse des connexions de certains circuits synaptiques semble être proportionnelle à l'abondance de soins maternels prodigués aux nouveau-nés !»
Passée cette étape de prolifération, vient le temps de l'élagage des synapses. Le cerveau va subir des vagues successives de productions et d'éliminations des synapses. Chaque vague correspond aune période critique du développement, pendant laquelle divers types d'apprentissage sont facilités, comme la marche, le langage, la lecture, la dextérité, etc., et ce jusqu'à la fin de l'adolescence... Une fois une période critique close, il sera beaucoup moins aisé pour l'individu d'apprendre. «Il est primordial de stimuler l'enfant pendant ces périodes critiques, explique Hugo Lagercrantz, neuropédiatre à l'université de Stockholm, auteur du Cerveau de l'enfant (Odile Jacob). Les études menées dans les orphelinats ont montré que les individus qui n'ont bénéficié d'aucune stimulation ont un développement retardé qu'il est difficile de rattraper ensuite. Mais on peut s'interroger, à l'inverse, sur la possibilité d'accélérer le développement.» En 1997, une conférence, organisée sous l'impulsion de Hillary Clinton - alors que son mari était Président des Etats-Unis - et intitulée «L'apprentissage des bébés et le cerveau», a soulevé cette question du développement cognitif, devenu l'objet d'un débat passionné outre-Atlantique. La conclusion a été d'encourager les parents à entraîner leurs enfants, par des leçons de musique, des lectures à voix hautes, des échanges nombreux.
«L'objectif de ce colloque était surtout d'encourager la stimulation des enfants issus de milieux défavorisés», note Hugo Lagercrantz. Mais dans les faits, le marketing a pris le relais. «Des DVD de stimulation pour bébés ont fait leur apparition», ajoute le neuropédiatre. Et voici comment des programmes tels que Baby Einstein, Baby Brainy ou Baby Genius se vendent comme des petits pains aujourd'hui... Baby Enstein propose ainsi, dès 3 mois, un DVD pour «encourager l'utilisation des capacités motrices» ou pour «introduire les petits aux mots et aux signes de langage» dès 9 mois. Et les parents de laisser leur bambin devant ces programmes, pensant améliorer leurs aptitudes...
Erreur ! Andrew Meltzoff, codirecteur de l'Institut des sciences du cerveau et de l'apprentissage de l'université de Washington à Seattle, est un spécialiste mondial du développement du cerveau. Il a publié en 2007 une étude en forme de démenti dans Journal of' Pediatrics. Après avoir interrogé au téléphone 1000 parents à propos du temps que leurs enfants de moins de 2 ans passaient devant la télé et le nombre de mots qu'ils avaient acquis, le couperet est tombé : aucune corrélation n'a été trouvée entre la télévision et l'acquisition du langage. Pis : ceux qui regardent des baby- vidéos ont un développement du langage 17% plus lent que les autres. Pour être précis, l'acquisition du vocabulaire en est ralentie chez les bébés de 8 à 16 mois, et est sans effet négatif entre 17 et 24 mois. «Ne désespérez pas ! rassure cependant Andrew Meltzoff. Rien ne dit que la vidéo cause des dommages permanents. Mais rangez les DVD et ressortez les clés, pots ou casseroles avec lesquels les bébés adorent jouer.» «En ce qui concerne la télévision, elle peut entraîner des problèmes de concentration et de sommeil avant l'âge de 2 ans, confirme Hugo Lagercrantz. L'Académie de pédiatrie de Suède l'a d'ailleurs interdite. Après 5 ou 6 ans, en revanche, des programmes adaptés et intelligents peuvent être une stimulation.»
Alors, que faire pour stimuler le développement cérébral d'un enfant ? La réponse d'Andrew Meltzoff fuse : «Lui parler ! Même avant qu'il puisse parler lui-même, il cartographie le langage selon les sons qu'il entend. Les bébés sont comme des ordinateurs sans imprimante connectée. Ils ne peuvent produire ce qu'ils emmagasinent dans leur tête. De plus, la théorie et la recherche montrent que les conversations précoces avec les bébés sont une préparation pour leur future progression dans la lecture.» Andrew Meltzoff encourage les parents à ne pas trop réfléchir, finalement. «Ce que la science prescrit de faire, c'est précisément ce que nous faisons déjà quand nous sommes avec nos enfants - parler, jouer, faire des grimaces, s'intéresser à eux. Il faut juste trouver le temps nécessaire pour le faire.»

Eléna Sender

L'ENFANT

Son cerveau subit des vagues de productions et d'éliminations des synapses. Chaque vague correspond à une période critique du développement, pendant laquelle divers types d'apprentissage sont facilités, comme la marche, le langage, la lecture, etc.

Passé 30-40 ans, installé dans la vie active, notre cerveau travaille sans arrêt du matin au soir, prend des informations, mémorise, analyse, décide... et assure aussi toutes les activités mentales comme le langage, la pensée ou la mémoire, ainsi que la régulation des fonctions vitales (battements cardiaques, respiration, transit intestinal... ) et des fonctions sensitives. Tout cela sans que l'on y prenne garde ! «C'est uniquement lorsque des anomalies surviennent - difficulté à trouver un mot, vertige, mal de tête... - que nous commençons à nous inquiéter de sa santé», assure Luc Bodin, médecin et auteur de Bien nourrir son cerveau. «Nous prenons alors conscience de ses besoins. Pourtant, c'est bien avant qu'il faut s'en préoccuper si nous voulons assurer son efficacité et empêcher sa détérioration.»
Le développement cérébral s'achève avant 25 ans. Les principaux circuits sont établis et stabilisés, et le lobe préfrontal, siège des activités cognitives supérieures, est arrivé à maturation. C'est à cet âge que le cerveau atteint son pic de puissance. Ensuite, s'il commence son tranquille déclin, ce sont surtout les capacités d'apprentissage fin (un instrument de musique, une langue étrangère, etc.) qui sont affectées. Car contrairement à ce que l'on a longtemps pensé, la perte neuronale est faible pendant la vie adulte. «Statistiquement, selon les travaux réalisés sur des personnes décédées par Geneviève Leuba, neurobiologiste de la faculté de Lausanne, on peut dire que l'on conserve pratiquement tous ses neurones pendant cette période, explique Jean- Pierre Bourgeois, de l'Institut Pasteur. La perte n'est significative que lors de maladies neurodégénératives.»
Deuxième bonne nouvelle : le cerveau a de la ressource. Deux zones - au moins - continuent à produire de nouveaux neurones, au niveau de l'hippocampe et du bulbe olfactif (lire Sciences et Avenir n° 727, septembre 2007), ce qui confère à ces zones du cerveau adulte une relative plasticité neuronale et une certaine capacité de récupération. Mais surtout le cerveau n'a pas perdu son extraordinaire faculté à modifier et créer de nouvelles synapses. La plasticité synaptique, si présente à l'enfance (lire pp. 50-51), ne nous a pas totalement abandonnés. «Il existe une synaptogenèse adulte, et ce jusqu'à la mort», assure Jean-Pierre Bourgeois. Elle nous permet de toujours progresser et de nous adapter au plus près aux changements de la vie. «Ce sont ces connexions qui déterminent le fonctionnement mental, rappelle Alain Lieury, psychologue à l'université de Rennes. Lors d'un apprentissage, les stimulations répétées (faire un geste, dire un mot...) vont aboutir à des échanges d'ions entre neurones voisins et à la construction de nouvelles synapses.» Imaginons qu'un comptable se reconvertisse en ébéniste : les synapses des zones de son cortex moteur correspondantes à l'agilité manuelle vont se renforcer, alors que celles mobilisées pour le calcul vont s'affaiblir. Tout type de stimulation est à même de déclencher ainsi la modification des réseaux de connexions. Une étude publiée dans Nature Neuroscience en septembre 2006 montre ainsi que le singe mâle fabrique de nouvelles synapses lorsqu'il devient... papa.
Pour que ces nouvelles connexions se fassent, le cerveau doit être entretenu, nourri, entraîné voire stimulé. Comment ? Chaque chercheur à son idée : «L'établissement de nouvelles connexions nécessite de l'énergie, de l'oxygène et des éléments nutritifs essentiels fournis par l'alimentation», assure Jean-Marie Bourre, de l'Académie des sciences. «Mieux vaut vivre dans un milieu intellectuellement niche, estime pour sa part Jean-Pierre Bourgeois. On a ainsi montré, chez l'animal, que des adultes placés dans de grandes cages enrichies en stimuli sensoriels moteurs et cognitifs voyaient leurs gènes de plasticité réactivés et la naissance de nouvelles synapses.» «La vie professionnelle, si elle est suffisamment stimulante, apporte tous les ingrédients nécessaires pour maintenir un cerveau à son niveau de fonctionnement optimal», rappelle Alain Lieury. Pour Dominique Müller, chercheur en neuroscience et pharmacologue de l'université de Genève, la clé serait la pratique d'activités variées et multiples : «Plus on explore de multiples aspects du cerveau, mieux c'est.»

Certaines personnes, a la recherche d une meilleure performance, n'hésitent pas aussi à faire appel à la pharmacologie. «Les stimulants psychomoteurs connus sont la caféine, les amphétamines, la cocaïne, ainsi que des molécules nouvelles, comme le modafinil, les ampakines ou les molécules histaminergiques », énumère Dominique Müller. Stimulent-ils vraiment les synapses ? «Il y a un certain degré de scepticisme chez les chercheurs, répond le spécialiste. Car on ne peut pas augmenter artificiellement le nombre de neurones ni celui des connexions. Il existe, en effet, des mécanismes de régulation qui maintiennent un niveau d'activité donné. On peut donc obtenir une petite amélioration, mais il serait exagéré dépenser que ce sont des «boosters».»
Se pose surtout la question de l'éventuelle dépendance à ces molécules, ainsi que les répercussions sur le reste du système nerveux qui peuvent en découler. Que penser ainsi du modafinil, molécule développée à l'origine pour traiter les hypersomniaques mais largement détournée par des personnes en bonne santé qui souhaitent réduire leur temps de sommeil ? «Qui connaît son influence sur la personnalité, la manière de voir les autres et le monde ?» questionne Dominique Müller. Car ces molécules agissent sur les systèmes de la récompense qui influent eux- mêmes sur les systèmes de décision. Un jeu de dominos problématique.

Eléna Sender

ADULTE

«On conserve pratiquement tous ses neurones pendant la vie adulte. La perte n'est significative que lors de maladies neurodégénératives.»Jean-Pierre Bourgeois, de l'Institut Pasteur

Eléna Sender

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Riche en acides gras«Le cerveau consomme à lui seul20% de l'énergie de l'organisme, affirme Jean-Marie Bourre, auteur de «la Nouvelle Diététique du cerveau» (Odile Jacob Poche) et membre de l'Académie de médecine. Le neurone demande un apport constant d'oxygène (comburant), de glucose (carburant) et de divers nutriments. Par ailleurs, la conduction de l'influx nerveux est véhiculée par la membrane biologique du neurone qui entoure le corps cellulaire et ses prolongements, constituée en grande partie d'acides gras.» En conséquence, un régime riche en acides gras entretient la structure des membranes et la conduction de l'influx nerveux. Mais pas n'importe lesquels ! Seuls les acides gras essentiels, alpha-linolénique et linoléique de la famille des oméga-3 et oméga-6 (huile de poisson, colza, noix. ..)sont efficaces.Riche en glucides complexes. Contrairement aux sucres «rapides» (sucreries), les glucides complexes contenus dans les féculents, d'abord le pain et les pâtes, mais aussi haricots blancs, petits pois... se dégradent lentement et maintiennent de ce fait un bon niveau de glucose sanguin pendant plusieurs heures. Ils doivent donc faire partie des trois repas de la journée.Pas trop sucre. Selon une idée reçue - surtout chez les étudiants - boire une boisson énergisante sucrée stimulerait les fonctions cérébrales. Or«ingérer une boisson sucrée une heure avant un examen est une bêtise car le sucre étant absorbé très vite, le cerveau se retrouve en hypoglycémie réactionnelle au moment où il a besoin de toutes ses capacités. Mieux vaut privilégier les glucides complexes (ceux du pain) pour que le glucose sanguin soit à l'optimum», explique Jean-Marie Bourre.Avec une pointe de vitamine C présente au niveau des terminaisons nerveuses, la vitamine C dynamise la communication entre neurones. La dose recommandée quotidiennement se trouve dans environ 100 g de brocolis crus (mais la cuisson en détruit la moitié) ou 160 g d'orange. Arrosé de beaucoup d'eau. L'eau améliore l'irrigation du cerveau. «Pour éviter la fatigue cérébrale, il faut en boire 1,5 litre par jour, explique Luc Bodin, à adapter à la chaleur et à l'exercice physique. Plutôt que du café, buvez un ou deux grands verres d'eau et vous verrez une amélioration dans les dix minutes qui suivent.»Pas trop «light»Le dîner doit aussi comporter des glucides complexes pour éviter une hypoglycémie nocturne, sans quoi la mémorisation risque d'être mauvaise.

La mémoire est divisée en modules. Après 50-55 ans les mémoires sémantique (bagage culturel), implicite (mémoire non verbale) et procédurale (gestes) se maintiennent assez bien. En revanche, la mémoire épisodique (souvenirs personnels) décline. Il a été montré que chez les personnes ayant une vie professionnelle stimulante intellectuellement, l'effet est retardé.

Quelle est la différence entre vieillissement normal et maladie d'Alzheimer ?
Dans la maladie d'Alzheimer, la mémoire épisodique est irrémédiablement détruite, car les neurones de l'hippocampe dégénèrent. Dans le vieillissement normal, ce seraient les stratégies de rappel des souvenirs qui fonctionneraient moins bien. Le souvenir, lui, est toujours présent.

Comment aider le cerveau à compenser ce déclin normal ?
De lui-même le cerveau compense. Des travaux récents montrent une utilisation des deux hémisphères chez la personne âgée, alors qu'une personne plus jeune n'en utilisera qu'un seul pour la même tâche. Quelques travaux récents ont montré que cette utilisation plus importante des deux hémisphères est plus particulièrement marquée chez les personnes qui ont une meilleure mémoire, ce qui laisse penser qu'il s'agit d'un phénomène compensatoire. Pour entretenir cette compensation, il faut maintenir un bon niveau cognitif. Lire, sortir, discuter. L'idéal c'est le voyage. Le fait de planifier, organiser, décider, se confronter à des situations nouvelles, vaut toutes les stimulations.