Systèmes neuraux desservant la lecture

Les données provenant de laboratoires du monde entier indiquent qu'il existe plusieurs systèmes neuraux interreliés desservant la lecture, soit au moins deux régions À l'arrière du cerveau (postérieures) ainsi que des systèmes distincts et associés à l'avant du cerveau (antérieurs). Nous parlons de « systèmes » plutôt que de « régions » parce chacune des aires cérébrales ayant trait à la lecture englobe généralement plus d'une seule région du cerveau.
Figure 1. Trois systèmes neuraux utilisés lors de la lecture sont illustrés dans cette figure représentant la surface de l'hémisphère gauche : un système antérieur dans la région du gyrus frontal inférieur (aire de Broca) que l'on pense desservir l'articulation et l'analyse des mots; deux systèmes postérieurs, l'un dans la région pariéto-temporale que l'on pense desservir l'analyse des mots, et un deuxième dans la région occipito-temporale (appelée l'aire de la forme des mots) que l'on pense servir à la reconnaissance rapide, automatique et fluide des mots. Reproduit de Shaywitz (2003) avec permission.

Ces systèmes ont été documentés par de nombreux laboratoires qui ont eu recours à des études d'imagerie du cerveau (voir les deux analyses récentes pour obtenir les références complètes : Shaywitz, Morris, & Shaywitz, 2008; Shaywitz & Shaywitz, 2008). Un grand nombre de rapports sur l'incapacité acquise à lire (alexie acquise) décrivent des lésions cérébrales dans l'un des systèmes de lecture postérieurs, un système qui englobe des parties du lobe pariétal et du lobe temporal, appelé le système pariéto-temporal, comme jouant un rôle de premier plan dans l'association de l'image mentale visuelle de l'écrit sur les sons (phonologie) du langage parlé. Bon nombre d'études récentes d'imagerie du cerveau chez des patients atteints du trouble de l'acquisition de la lecture (voir ci-dessous) ont documenté l'importance de ce système de lecture postérieur pour l'analyse des mots (c.-à-d. pour le passage des mots écrits aux sons de la langue parlée).

Un deuxième système de lecture postérieur revêt une importance particulière pour la lecture compétente et fluide (c.-à-d. la lecture rapide et automatique). Le système, qui englobe certaines parties du lobe occipital et du lobe temporal, a été appelé l'aire de la forme visuelle des mots (AFVM) (Cohen et al., 2000; Dehaene, Cohen, Sigman, & Vinckier, 2005; Vinckier et al., 2007). Un rapport récent (Gaillard et al., 2006) fournit des preuves de cause à effet plus convaincantes relativement au rôle essentiel de l'AFVM pour la lecture. Dans ce cas-ci, un homme droitier de 46 ans a développé un cas d'alexie après une résection d'une partie importante du cerveau postérieur englobant l'aire de la forme des mots. Après l'opération, la lecture était devenue difficile et lente, bien que les autres aptitudes cognitives (p. ex., reconnaissance d'objets, reconnaissance des visages, langage et écriture de textes dictés) soient restées normales. L'activation du cerveau dans l'AFVM en réaction à des mots était normale avant l'opération, mais n'était pas apparente après la résection de la région occipito-temporale gauche. La manière dont agit l'AFVM pour intégrer la phonologie (sons) et l'orthographe (mots) est encore inconnue. Un autre circuit neural associé à la lecture implique un système antérieur appelé aire de Broca, situé dans le gyrus frontal inférieur. Le système est associé depuis longtemps avec l'articulation et joue également un rôle important dans la lecture silencieuse et l'identification.

Les systèmes de lecture et la dyslexie chez les adultes et les enfants

Des preuves convergentes provenant de nombreux laboratoires du monde entier ont démontré « une signature neurale pour la dyslexie », c'est-à-dire une perturbation des systèmes de lecture postérieurs lors de la lecture de mots réels et de pseudomots et ce qui a souvent été considéré comme une hyperactivation compensatoire dans d'autres parties du système de lecture.

Figure 2. Ce qui est appelé une signature neurale pour la dyslexie est illustré dans ce schéma des systèmes cérébraux de l'hémisphère gauche chez des lecteurs sans déficience (à gauche) et des lecteurs dyslexiques (à droite). Pour les lecteurs sans déficience, les trois systèmes illustrés dans la figure 1 sont présentés. Pour les lecteurs dyslexiques, le système antérieur présente une légère hyperactivation en comparaison avec les systèmes de lecteurs sans déficience; à l'opposé, les deux systèmes postérieurs présentent une sous-activation. Cette tendance à la sous-activation dans les systèmes de lecture postérieurs gauches est appelée la signature neurale de la dyslexie. Reproduit de Shaywitz (2003) avec permission.

Lors d'une étude portant sur des enfants atteints de dyslexie, nous avons eu recours à l'IRMf (imagerie par résonance magnétique fonctionnelle, utilisée pour visualiser le cerveau) pour étudier 144 garçons et filles dyslexiques ou qui lisaient normalement lors de la lecture de pseudomots et de vrais mots (Shaywitz et al., 2002). Les résultats indiquaient que pendant l'analyse phonologique, les lecteurs normaux démontraient une activation considérablement plus importante que ne le faisaient les enfants atteints de dyslexie dans les sites touchant principalement l'hémisphère gauche (représentant le système de lecture antérieur autour de l'aire de Broca et deux sites postérieurs, l'un dans le système pariéto-temporal et l'autre dans le système occipito-temporal). Les études portant sur les enfants atteints de dyslexie sont particulièrement importantes parce qu'elles indiquent que le dysfonctionnement des circuits de lecture postérieurs dans l'hémisphère gauche est déjà présent chez ces enfants et ne peut être attribué à des difficultés de lecture ayant duré toute leur vie. En outre, cette étude a découvert que bien que les systèmes de lecture postérieurs fussent perturbés chez les lecteurs dyslexiques, des systèmes compensatoires se sont développés.

Les données provenant d'études d'IRMf auprès d'enfants atteints de dyslexie dont a fait rapport notre groupe convergent avec les rapports de nombreux chercheurs qui ont utilisé l'imagerie fonctionnelle du cerveau, laquelle a indiqué que les systèmes cérébraux postérieurs dans l'hémisphère gauche ne fonctionnaient pas correctement lors de la lecture. Ces résultats sont apparents indépendamment de la langue parlée. Par exemple, dans une étude financée par l'Union européenne, Paulesu et al. (2001) ont étudié des lecteurs dyslexiques en Angleterre, en France et en Italie. Que la langue maternelle parlée ait été l'anglais, le français ou l'italien, les lecteurs dyslexiques présentaient une perturbation des systèmes de lecture postérieurs.

Le développement des systèmes de lecture dans les cas de dyslexie et l'importance du système de lecture occipito-temporal

Bien que les preuves convergentes indiquent trois systèmes neuraux importants pour la lecture, peu d'études se sont penchées sur les changements de ces systèmes en relation avec l'âge chez les lecteurs normaux ou chez les enfants atteints de dyslexie. Dans un rapport récent (Shaywitz et al., 2007) , nous avons eu recours à l'IRMf pour étudier les changements en relation avec l'âge dans le cadre d'une étude transversale de 232 garçons et filles dyslexiques ou sans déficience lors de la lecture de pseudomots. Les résultats ont indiqué qu'un système desservant la lecture qui se développe avec l'âge chez les lecteurs dyslexiques est différent de celui qui est présent chez les lecteurs sans déficience : les lecteurs dyslexiques développent un système situé davantage dans les régions postérieures et médiales et les lecteurs sans déficience développent un système situé davantage dans les régions antérieures et latérales de l'AFVM gauche. Il est intéressant de noter que cette différence des tendances d'activation entre les deux groupes de lecteurs présente des parallèles avec les différences d'activation du cerveau signalées observées lors de la lecture de deux systèmes d'écriture japonais, soit le kana et le kanji. L'activation occipito-temporale latérale antérieure gauche, semblable à celle observée chez les lecteurs sans déficience, s'est produite lors de la lecture du kana (Nakamura, Dehaene, Jobert, Le Bihan, & Kouider, 2007). L'écriture kana utilise des symboles qui sont associés au son ou à l'élément phonologique (comparable à l'anglais et aux autres écritures alphabétiques). Avec le kana et les autres écritures alphabétiques, les enfants apprennent d'abord à lire les mots en apprenant la relation entre les lettres et les sons; puis, au fil du temps, ces liens sont intégrés et instanciés de façon permanente comme forme lexicale.

À l'opposé, une activation occipito-temporale médiale postérieure, comparable à celle observée chez les lecteurs dyslexiques, a été observée lors de la lecture de l'écriture kanji (Nakamura et al., 2007). L'étude des mécanismes utilisés lors de la lecture du kanji par rapport à ceux utilisés lors de la lecture du kana fournit des perspectives sur les mécanismes potentiellement différents qui se développent avec l'âge chez les lecteurs dyslexiques, par rapport aux lecteurs sans déficience. L'écriture kanji utilise des idéogrammes, c'est-à-dire que chaque caractère doit être mémorisé, car il représente un concept ou une idée, sans relation avec des sons spécifiques. Cela semble indiquer que le système occipito-temporal médial postérieur agit comme système fondé sur la mémoire. Il est raisonnable de supposer que lorsque les enfants atteints de dyslexie grandissent, ce système médial postérieur permet la mémorisation plutôt que les liens progressifs entre les sons et les symboles que l'on observe chez les lecteurs sans déficience. De plus, il existe des preuves que les lecteurs dyslexiques ne parviennent pas à utiliser à bon escient les liens entre les sons et les symboles lorsqu'ils grandissent; ils en viennent plutôt à se fier à des mots mémorisés. Par exemple, les déficits phonologiques continuent de caractériser les lecteurs en difficulté même lorsqu'ils atteignent l'adolescence et l'âge adulte. Comme nous l'avons indiqué précédemment lors d'un rapport (Shaywitz et al., 2003), les individus dont la lecture reste inadéquate à l'âge adulte lisent les mots en les mémorisant : ils parviennent ainsi à lire les mots connus, mais éprouvent des difficultés à lire des mots inconnus.

Par conséquent, ces résultats appuient et maintenant étendent les observations antérieures afin d'indiquer que le système responsable de l'intégration des lettres et des sons, c'est-à-dire l'AFVM, est le circuit neural qui se développe avec l'âge chez les lecteurs sans déficience. Et à l'opposé, les lecteurs dyslexiques, qui luttent pour lire des mots nouveaux ou inconnus, en viennent à dépendre d'un autre système, le système occipito-temporal médial postérieur, qui fonctionne grâce à des réseaux en mémoire.

Effets des interventions en matière de lecture sur les systèmes neuraux desservant la lecture

Étant donné les preuves convergentes d'une perturbation des systèmes de lecture postérieurs dans les cas de dyslexie, une question évidente concerne la plasticité de ces systèmes neuraux, c'est-à-dire la mesure dans laquelle ils sont malléables et peuvent être modifiés par une intervention efficace en matière de lecture. Nous avons posé pour hypothèse que la prestation d'une intervention en matière de lecture fondée sur les faits et basée sur la phonologie permettrait d'améliorer la lecture et le développement des systèmes neuraux desservant la lecture. L'intervention expérimentale a été structurée de manière à aider les enfants à acquérir des connaissances phonologiques (c.-à-d. développer une sensibilisation à la structure interne des mots parlés) tout en développant leur compréhension de la manière dont l'orthographe (lettres écrites) représente la phonologie (les sons composant les mots).

L'étude a porté sur deux groupes de lecteurs dyslexiques ainsi que sur un groupe de contrôle. Un groupe de lecteurs dyslexiques a bénéficié d'une intervention expérimentale qui fournissait à des élèves de deuxième et de troisième année qui étaient de mauvais lecteurs un tutorat individuel pendant 50 minutes par jour, qui était explicite et systématique et qui se concentrait à aider les enfants à comprendre le principe alphabétique (c.-à-d. la manière dont les lettres et les combinaisons de lettres représentent les petits segments du langage appelés phonèmes) et leur fournissait de nombreuses occasions de s'exercer à appliquer les liens entre les lettres et les sons qu'on leur avait enseignés. L'autre groupe de lecteurs dyslexiques a bénéficié d'une « intervention communautaire », c'est-à-dire différentes interventions généralement fournies à l'école. Cependant, aucune intervention spécifique, systématique, explicite et fondée sur la phonologie, comparable à l'intervention expérimentale, n'a été utilisée dans le cadre des programmes de lecture fournis au groupe communautaire. Une imagerie a été effectuée à trois reprises sur les enfants : avant l'intervention, immédiatement après la fin de l'intervention et un an après la fin de l'intervention.

Les enfants qui ont bénéficié de l'intervention expérimentale ont amélioré leur lecture et, de plus, en comparaison avec leurs tendances d'activation cérébrale pré-intervention, ils démontraient une augmentation de l'activation du système antérieur ainsi que du système pariéto-temporal et du système occipito-temporal (semblable à celle des lecteurs normaux).

Conclusion

En résumé, ces données démontrent qu'une intervention intensive et fondée sur les faits en matière de lecture génère des changements importants sur le plan de l'organisation du cerveau, de manière à ce que les tendances d'activation cérébrale ressemblent à celles des lecteurs normaux. Ces données ont des répercussions importantes sur les politiques publiques concernant l'enseignement de la lecture aux enfants : la prestation d'une intervention en matière de lecture fondée sur les faits alors que les enfants sont jeunes permet d'améliorer la lecture et facilite le développement des systèmes neuraux qui sont à la base de la lecture. D'autres études sont requises pour éclaircir l'impact à long terme de telles interventions, particulièrement sur le développement de la fluidité et sur les systèmes neuraux desservant la lecture fluide. En outre, la démonstration d'une diminution de l'activation dans l'AFVM associée à la lecture rapide et fluide appuie la nécessité que les enfants atteints de dyslexie bénéficient de temps supplémentaire lors de tests.