Plusieurs études ont été menées afin de déterminer les causes du TSAM. Actuellement, l’hypothèse majoritaire concernant le TSAM pur réside dans un déficit du sens du nombre.
Toutefois, d'autres déficits sont fréquemment mis en lien avec le TSAM, on parle alors de TSAM secondaire, influencé par des facteurs cognitifs généraux.
Selon le modèle de Von Aster et Shalev, plusieurs causes ont été déterminées. Le TSAM pur pourrait être dû à un déficit de la 1ère étape du modèle
(représentation innée du nombre), permettant le subitizing et l'approximation.
Quant au déficit de la 2nde étape (symbolisation linguistique du nombre), il
pourrait également occasionner des troubles du calcul, mais plus précisément dans les stratégies de dénombrement, de calcul et en récupération de faits numériques. Ainsi, ce type de TSAM serait secondaire et en lien avec un trouble du langage oral ou écrit.
Des difficultés dans la 3ème étape (symbolisation arabe du nombre) peuvent
également conduire à un trouble. C'est alors l'acquisition du principe de position du système numérique arabe qui est difficile à mettre en place, ce qui engendre des troubles du calcul.
Une atteinte de la 4ème étape (acquisition de la représentation mentale de la
ligne numérique) peut aussi être la source d'un déficit durable en raisonnement arithmétique.
Ainsi, la mauvaise réalisation d'une des étapes peut engendrer des troubles du calcul mais le véritable TSAM correspondrait à l'atteinte de la 1ère étape. Les troubles du calcul en lien avec les autres étapes seraient, au moins en partie, provoqués par les conditions environnementales (Habib, 2014).
30 Selon les diverses études, les 5 compétences qui ont été principalement étudiées afin de déterminer leur implication dans le TSAM sont les suivantes : la mémoire de travail, la mémoire à long terme verbale, le traitement phonologique, l'inhibition et les gnosies digitales (Habib et al., 2011).
La mémoire de travail a un rôle indéniable dans la réalisation des calculs, surtout au début de leur acquisition (Adams & Hitch, 1997).
Il a d'ailleurs été prouvé que les capacités en mémoire de travail, chez des enfants de CP, sont un bon prédicteur de leurs performances en mathématiques un an plus tard (De Smedt et al., 2009).
L'étude suivante (Geary et al., 2007) a également permis de mettre en évidence une faiblesse significative de la mémoire de travail chez les personnes présentant un TSAM, comparées aux enfants avec de légères difficultés en mathématiques ou sans difficultés.
Cette faiblesse de la mémoire de travail contribue à un mauvais développement de la chaîne numérique verbale, des stratégies de calcul par comptage et à des difficultés de constitution du réseau des faits arithmétiques en mémoire à long terme (Habib et al., 2011).
L'hypothèse d'un déficit global en mémoire à long terme a également été envisagée. En effet, les enfants avec un TSAM présentent des difficultés pour retenir les faits arithmétiques. Toutefois, ces difficultés en mémoire à long terme n'ont pas été retrouvées dans d'autres exercices réalisés à partir de matériel verbal. Les difficultés mnésiques à long terme chez les enfants présentant un TSAM sont donc spécifiques au matériel arithmétique (Mussolin, De Volder, et al., 2010).
Une autre cause proposée concerne la conscience phonologique. Une faible conscience phonologique empêcherait une bonne acquisition de la chaîne numérique verbale et expliquerait les comorbidités fréquentes entre TSAM et trouble spécifique des apprentissages en langage écrit (TSALE). Les résultats en conscience phonologique sont en effet liés aux capacités de résolution de petits calculs, mais ceci n'est pas valable pour les grands calculs tels 7 ᵡ 8 (De Smedt, Taylor, Archibald, & Ansari, 2010). De plus, on retrouve une différence de capacités en traitement phonologique entre les enfants avec un TSAM et des enfants sans difficultés en mathématiques (Vanbinst, Ghesquière, & De Smedt, 2014).
31 L'hypothèse d'un déficit en inhibition lié au TSAM a été envisagée. L'inhibition comporte plusieurs fonctions :
La suppression d'informations non pertinentes de la mémoire de travail. L'inhibition de réponses automatiques.
Le contrôle des interférences.
Ces trois fonctions ont pu être évaluées chez des enfants portant un TSAM, et une étude récente a finalement révélé que l'inhibition, dans sa spécificité, n'est pas significativement atteinte chez ces enfants en comparaison des enfants contrôles (Censabella & Noël, 2008).
Les gnosies digitales permettent de « reconnaître, identifier, différencier,
dénommer, sélectionner chacun des doigts de chaque main » (Noël, 2005). Elles ont
été reliées aux capacités numériques, puisque les doigts sont très utilisés pour le comptage et les zones cérébrales impliquant les gnosies digitales et les compétences arithmétiques sont très proches. Ainsi, il a été prouvé que les capacités en gnosies digitales sont un bon prédicteur des compétences numériques futures (un an plus tard), alors qu'elles ne prédisent pas les capacités en lecture. Un entraînement des gnosies digitales est d'ailleurs possible et permet une amélioration de certaines tâches numériques, comme la tâche de subitizing (Gracia-Bafalluy & Noël, 2008).
Ainsi, plusieurs théories existent concernant les causes du TSAM. Les difficultés d'apprentissage en mathématiques proviendraient d'une atteinte de la mémoire de travail, de la conscience phonologique et/ou des gnosies digitales. Toutefois, l'inhibition et la mémoire à long terme ne seraient pas spécifiquement impliquées.
L'autre théorie envisagée qui serait la plus susceptible d'expliquer le TSAM pur évoque un déficit numérique de base. Certains auteurs précisent le caractère de ce déficit. M. Habib parle de déficit du « module de représentation approximative des
quantités », siégeant au niveau du sillon intrapariétal (Habib et al., 2011).
M. Fayol, quant à lui, envisage deux explications possibles du TSAM pur. La première considère le TSAM comme un trouble du sens du nombre. Ce trouble atteint la représentation analogique non symbolique des quantités qui traite de manière approximative la magnitude et constitue le socle sémantique de l'apprentissage des
32 mathématiques.
Par ailleurs, la seconde théorie envisage une déconnexion entre la représentation analogique et le traitement des codes symboliques. Sans lien entre ces deux éléments, les techniques opératoires peuvent être apprises mais sans qu'aucun sens ne soit donné aux opérations (Fayol, 2013).
Afin d'étudier l'hypothèse d'un déficit numérique de base, une série de tâches numériques de base a été proposée à des enfants présentant un TSAM qui ont eu besoin d'un temps plus important pour les réaliser. Cependant, dans toutes ces épreuves, la numération arabe ou verbale orale était utilisée. Ainsi, on peut penser que les enfants avec un TSAM présentent des difficultés de représentation de la magnitude, ou de traitement des nombres symboliques, ou des difficultés de représentation de la magnitude avec un matériel symbolique (Landerl, Bevan, & Butterworth, 2004).
L'importance de l'impact du matériel symbolique a ensuite été confirmée. C'est la représentation sémantique du nombre à partir de codes symboliques qui est déficitaire chez les jeunes enfants avec un TSAM (Rousselle & Noël, 2007). En effet, ces enfants présentent davantage de difficultés pour comparer des nombres écrits en code indo-arabe que pour comparer des quantités manipulables.
Ce déficit pourrait ensuite avoir des répercussions sur le traitement approximatif de la magnitude des collections à partir de 10-11 ans. En effet, la représentation exacte et la représentation approximative se développeraient, dans un premier temps, en parallèle. Puis elles se connecteraient pour un perfectionnement des deux représentations. Mais dans le cas d'un déficit de la représentation exacte des nombres, via le code symbolique, la connexion entre les deux représentations ne se réaliserait pas correctement et empêcherait le perfectionnement du traitement approximatif de la magnitude des collections (Mussolin, Mejias, & Noël, 2010)
Le déficit en représentation exacte des nombres symboliques serait peut-être le résultat de mauvaises capacités de subitizing (Schleifer & Landerl, 2011).