Fonctions cognitives dans le vieillissement normal

Etant données les diverses modifications du cerveau vieillissant, présentées précédemment, les personnes âgées peuvent afficher une fragilisation des capacités cognitives ou un profil cognitif particulier grâce à la mise en œuvre de stratégies nouvelles. De nombreuses études s’accordent de façon plus ou moins consensuelle sur le fait que le vieillissement a un effet sur la performance des fonctions cognitives (Salthouse, 1991). Selon Ritchie et al. (2002), 48 % des personnes de plus de 65 ans présentent un dysfonctionnement cognitif.

Selon Villiard et al. (1989), « la théorie linguistique formelle fournit des outils indispensables pour la description structurale du langage pathologique. Mais les choses se présentent bien moins bien sitôt qu’on tente de caractériser, voir expliquer, la genèse des comportements aphasiques en termes linguistiques des déficits structural, dans quelque composante donnée de la grammaire que ce soit » (p. 27).

La production et la compréhension du langage impliquent diverses fonctions cognitives telles que la mémoire (e.g. se souvenir d’une histoire), les fonctions exécutives (e.g. planifier plusieurs gestes complexes), l’attention (maintenir le thème, inhiber les informations non pertinentes, suivre plusieurs locuteurs dans la communication), le raisonnement (e.g. comprendre le sens implicite), etc.

C’est pourquoi nous souhaitons étudier dans cette section les différentes épreuves mises en place afin de mesurer ces fonctions et rapporter les performances des sujets âgés sains dans ces tâches. Ceci nous permettra de mieux cerner la frontière entre le déclin cognitif lié au vieillissement normal et la détérioration cognitive associée au vieillissement pathologique.

1.4.1. Fonctions exécutives

Les fonctions exécutives englobent un ensemble de mécanismes élémentaires comme la sélection, l’inhibition, la planification des actions complexes (Bherer et al., 2004) qui gouvernent une large gamme d’activités cognitives de plus haut niveau comme la mémoire, le langage, la résolution de problèmes (Bherer, 2008).

Fonctions cognitives dans le vieillissement normal : Fonctions exécutives

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De nombreuses recherches suggèrent que les fonctions exécutives sont une des fonctions cognitives premièrement touchées par l’effet du vieillissement. Par conséquent, les fonctions cognitives qui se basent sur les fonctions exécutives sont plus précocement et fortement touchées par l’âge (Taconnat et al., 2008).

Trois hypothèses ont été avancées pour expliquer la diminution des performances de fonctions exécutives avec l’augmentation de l’âge. La première est l’inefficacité des composantes cognitives ; la deuxième est la faible efficacité des stratégies employées ; et la dernière est la diminution des ressources de traitement. Parmi ces ressources de traitement, la capacité d’inhibition et la mémoire de travail sont principalement touchées par l’effet délétère de l’âge (Grady, et al., 2000). D’un point de vue neuro-anatomique, les structures préfrontales dorso-latérales sous-tendent les fonctions exécutives. Ainsi, l’altération de ces structures dans le vieillissement peut entraîner un déficit des fonctions exécutives (Taconnat et al., 2008).

1.4.2. Attention

Selon William James (1890), l’attention est « la sélection sous forme claire et précise d’une information ou d’un événement extérieur de la pensée et son maintien dans la conscience » (cité par Peretti et al., 2008). L’attention recouvre trois sous-systèmes spécifiques : l’attention soutenue, l’attention sélective, et l’attention partagée. Les études montrent que le processus du vieillissement ne les affecte pas de manière équivalente.

L’attention soutenue est la capacité d’un sujet à maintenir de façon efficiente et stable une attention focalisée sur une activité pendant un laps de temps relativement long (Bherer, 2008, Vallet et al., 2009). Un des paradigmes employés pour mesurer cette capacité est la surveillance des cibles rares. Par exemple, le Macworth Clock Vigilance Test dont la tâche est de détecter le mouvement anormal d’une aiguille sur un cadran.En utilisant ce test, Giambra et al. (1988) ont observé que le nombre moyen de détections correctes diminue avec l’âge et le temps de réaction moyen augmente. Ainsi, les auteurs ont conclu que l’attention soutenue se dégrade avec l’avancée en âge.

L’attention sélective désigne l’habileté d’un sujet à sélectionner de manière précise et rapide une information pertinente, aux détriments d’autres, au cours d’une tâche (Bherer, 2008). De ce fait, l’attention sélective requiert la capacité d’inhibition vis-à-vis d’une information non pertinente. La plupart des études s’accordent sur le fait que l’âge affecte les performances

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dans les épreuves d’inhibition. Selon Bherer et al. (2004), l’inhibition est l’un des aspects des contrôles exécutifs les plus vulnérables dans le vieillissement normal.

Les études montrent des résultats contradictoires concernant l’effet de l’âge sur l’attention sélective. Les tâches les plus utilisées pour mesurer l’attention sélective sont celles de Stroop et de l’amorçage négatif. La tâche de Stroop consiste à dénommer la couleur de mots de couleur incompatible (Bestgen et al., 2001). Par exemple, le mot « bleu » écrit en vert ou le mot « jaune » écrit en rouge. Dans l’épreuve de l’amorçage négatif, deux stimuli sont présentés simultanément, dont l’un est la cible et l’autre est le distracteur (i.e. item devant être ignoré). Si le distracteur d’un essai devient la cible de l’essai suivant, le temps de réaction augmente, ce qu’on appelle effet de l’amorçage négatif (Verhaeghen et al., 2002). Plusieurs études montrent des différences significatives entre le groupe des sujets âgés sains et celui des sujets jeunes, avec une plus grande sensibilité à l’interférence dans la tâche de Stroop chez les sujets âgés, comme le montre l’étude de Bruyer et al., (1995), ainsi que de nombreux résultats cités par Bherer et al. (2004). Cependant, certaines études rapportent l’absence de déficit spécifique associé à l’âge lors du test de Stroop (Verhaeghen et al., 2002). Concernant l’amorçage négatif, Bestgen et al. (2001) ont montré que les performances des sujets âgés sains sont comparables à celles des sujets jeunes. En effet, lorsque la vitesse de traitement est prise en compte, la sensibilité à l’interférence des sujets âgés disparaît. Ces données remettent ainsi en question l’altération de l’attention sélective au cours du vieillissement normal.

L’attention partagée est la capacité d’un sujet à diviser son attention soit simultanément soit alternativement en plusieurs informations (Bherer, 2008). Deux types de paradigmes peuvent être utilisés pour examiner l’attention partagée dans le vieillissement normal. Le premier est la tâche double où les participants doivent allouer parallèlement des ressources cognitives à plusieurs sources d’information. Par exemple, une épreuve consistant à réaliser une tâche visuelle en même temps qu’une tâche auditive. Le deuxième est l’alternance des tâches (task switching) qui exige l’entretien et la planification de deux ensembles de tâches mentales. Par exemple, sur une série de nombres donnés, les participants doivent indiquer si le nombre est pair ou impair lorsque le nombre est imprimé en rouge ; s’il est plus petit ou plus grand que cinq lorsqu’il est imprimé en bleu (Verhaeghen et al., 2002). En général, la tâche évaluant l’attention divisée est plus complexe que celle mesurant l’attention sélective, puisqu’elle requiert plus d’opérations de traitement. Ainsi, l’altération de performance liée à l’âge peut être plus prononcée dans les tâches d’attention divisée (Wild-Wall et al. 2010).

Fonctions cognitives dans le vieillissement normal : Attention

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La méta-analyse de Verhaeghen et al. (2003) portant sur 33 études de tâche double a révélé que, contrairement aux tâches d’attention sélective, le changement de performance lié à l’âge peut être observé à travers des tâches d’attention partagée. La capacité à accomplir des tâche concurrentes (i.e. le partage attentionnel) additionne le coût de traitement, et ce coût est plus important chez les sujets âgés que chez les sujets jeunes. Les différences d’effet de l’âge émergent également dans l’alternance des tâches. La méta-analyse de Wasylyshyn et al.

(2011), portant sur 26 articles traitant de la relation entre le vieillissement et l’effet de l’alternance de tâches, a révélé que le changement global de tâches ajoute une ou plusieurs étapes de traitements, ce qui amplifie le coût d’opération. Les résultats montrent que l’effet de complexité entraîne une diminution de performance chez les personnes âgées.

Selon Bherer (2008), les différences de performances liées à l’âge peuvent s’expliquer avec les données de techniques nouvelles. En effet, les tâches d’attention dépendent des régions préfrontales et frontales du cerveau. Ces régions sont soit plus activées chez les personnes âgées, reflétant une plus grande difficulté à exercer des tâches par rapport aux sujets jeunes ; soit moins activées, suggérant que les sujets âgés ont du mal à mettre en place les processus sollicités par la tâche.

Pour résumer, l’attention soutenue semble diminuer avec l’âge, entraînant un déclin de performance dans des tâches impliquant le maintien de l’attention. En ce qui concerne l’attention sélective, même si certains résultats sont contradictoires, la capacité à choisir des informations pertinentes semble préservée dans le vieillissement normal, alors que la capacité à filtrer des informations non pertinentes semble perturbée (Wild-Wall et al., 2010). D’ailleurs, le modèle largement accepté d’Hasher et Zacks (1988) attribue un rôle capital à l’inhibition dans l’explication du déclin des performances cognitives dans le vieillissement normal. Enfin, les études de l’attention partagée ont mis en évidence que cette capacité se dégrade au cours du vieillissement normal. Les paradigmes mesurant l’attention partagée montrent que les personnes âgées saines ont des difficultés à se désengager d’une tâche en cours pour exécuter une nouvelle tâche ou à partager l’attention entre deux tâches concurrentes (Bherer, 2008).

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1.4.3. Raisonnement

L’étude du vieillissement du raisonnement s’est souvent investie dans le domaine du raisonnement logique, lequel s’inscrit dans le cadre des opérations mentales.

Salthouse et al. (1992, cité par Lemaire et al., 2005) ont conduit une étude sur le vieillissement et le raisonnement déductif⁴. Ces chercheurs ont proposé à un groupe de participants âgés de 20 à 75 ans une tâche comportant trois problèmes :

- Problème à une prémisse : « C et D vont dans le même sens. Si C augmente, est-ce que D diminue ? »

- Problème à deux prémisses : « H et I vont dans le même sens; G et H vont dans un sens opposé. Si G augmente, est-ce que I diminue ? »

- Problème à trois prémisses : « W et X vont en sens opposé. V et W vont dans le même sens. X et Y vont en sens opposé. Si V augmente, est-ce que Y diminue ? » (Lemaire et

al., 2005, p. 168).

Le résultat montre que le nombre de problèmes correctement résolus diminue avec l’âge, en particulier lorsque la complexité du problème augmente (i.e. augmentation du nombre de prémisses).

Une autre étude célèbre sur le vieillissement et le raisonnement est administrée par Salthouse et Prill (1987, cité par Lemaire et al., 2005). Cette fois-ci, les auteurs ont examiné l’évolution des capacités de raisonnement inductif⁵. Une tâche de suite numérique est proposée aux participants âgés de 20 à 80 ans. Dans cette tâche, les participants doivent induire le sixième nombre d’une série de 5 nombres donnés, à difficulté croissante :

- Problème facile : 19-22-25-28-31-____

- Problème moyennement facile : 63-91-65-94-67-____ - Problème difficile: 84-66-52-42-36-____

4 « dériver les implications de prémisses » (Lemaire et al., 2005).

Fonctions cognitives dans le vieillissement normal : Raisonnement

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Pour les sujets âgés, comme pour les sujets jeunes, le pourcentage de séries correctement accomplies est plus élevé et le temps de réussite plus court lorsque le problème est facile. L’effet de l’âge est observé à travers la réduction de la capacité de raisonnement inductif chez s sujets âgés. De plus, l’effet de vieillissement est plus prégnant avec l’augmentation de la complexité des tâches.

En résumé, la capacité de raisonnement diminue progressivement avec l’âge. Une baisse de l’efficacité des processus déductionnels et inférentiels a été mise en évidence. De même, l’étude de Jeantin et al., (2006) a montré que, lors des épreuves de raisonnement, les fonctions exécutives et la vitesse de traitement sont davantage sollicitées par les sujets âgés que par les sujets jeunes.

1.4.4. Mémoire

La mémoire est « l’ensemble des traces laissées par les événements vécus. Cet ensemble se manifeste comme un processus qui affecte les sensations, les pensées, les actions, et l’état du corps » (Schenk, 2004, p. 47). Les études ont mis en évidence l’existence de plusieurs systèmes de mémoire : la mémoire de travail et la mémoire à long terme. Cette dernière se divise en mémoire déclarative – qui permet de récupérer de manière consciente des informations – incluant la mémoire épisodique et sémantique ; et en mémoire non déclarative – qui permet de récupérer de façon non volontaire des informations – regroupant la mémoire procédurale et implicite.

Parmi les changements cognitifs dans le vieillissement, c’est la capacité mnésique qui semble subir les effets délétères de l’âge de façon remarquable (Van der Linden et al., 1994). La diminution de la capacité mnésique constitue ainsi la principale plainte des personnes âgées, 60,8 % parmi elles ressentent un trouble mnésique (Dartigue et al., 1997). Cependant, la baisse du fonctionnement mnésique n’est pas spécifique au vieillissement normal. Les difficultés de mémoire sont fréquemment mises en avant dans le vieillissement pathologique, notamment dans la maladie d’Alzheimer. La réduction de la capacité de la mémoire au cours du vieillissement normal peut ainsi être confondue avec le déficit mnésique lié à la pathologie démentielle. Par conséquent, un enjeu majeur est de caractériser les troubles de la mémoire associés au vieillissement normal et ceux associés au vieillissement pathologique (Giffard et

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Au même titre que le vieillissement attentionnel, les différents aspects de la mémoire ne sont pas touchés de façon identique par l’effet du vieillissement.

 Mémoire de travail

Contrairement aux autres systèmes de mémoire, qui sous-tendent le stockage des informations dans la mémoire à long terme, la mémoire de travail permet de « stocker et de manipuler la quantité limitée d’informations nécessaires à la réalisation d’une tâche en cours » (Taconnat et al., 2008, p. 46).

La mémoire de travail est constituée de trois systèmes de stockage et d’un administrateur central qui assure les opérations de stockage et de traitement des informations (Baddeley, 2000). Les trois systèmes de stockage sont :

- la boucle phonologique, qui permet le stockage de l’information verbale ; - le calepin visuo-spatial, qui permet le stockage de l’information visuo-spatiale ; - le buffer épisodique, qui permet le stockage de l’information multimodale.

De façon assez systématique, il apparaît que la mémoire de travail est particulièrement sensible à l’effet négatif du vieillissement. Malgré des explications controversées, les études récentes attribuent cette altération davantage aux troubles de l’administrateur central qu’aux systèmes de stockage. En effet, il a été montré que la performance dans la tâche d’empan envers⁶, qui requiert à la fois le maintien et la manipulation d’information, se trouve déficitaire chez les sujets âgés par rapport aux sujets jeunes (Giffard et al., 2001). Par contre, la performance du groupe des sujets âgés est similaire à celle des sujets jeunes dans les tâches d’empan direct dans laquelle les participants doivent restituer immédiatement et dans l’ordre une série de lettres ou de chiffres (Taconnat et al., 2008).

Fonctions cognitives dans le vieillissement normal : Mémoire

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Peters et al. (2007) ont exploré le fonctionnement de la boucle phonologique⁷ chez des sujets jeunes et âgés normaux, en examinant les effets de longueur⁸ et de similarité phonologique⁹. Les résultats de ces effets sont de même amplitude dans les deux groupes, ce qui témoigne d’un fonctionnement correct de la boucle phonologique lors du vieillissement normal.

 Mémoire épisodique

La mémoire épisodique « gère les événements biographiques vécus dans un contexte temporo-spatial singulier » (Gély-Nargeot et al., 2000, p. 852). L’effet du vieillissement se manifeste de façon importante en mémoire épisodique. Ainsi, de nombreux travaux ont été réalisés dans ce domaine dans le but d’identifier des facteurs explicatifs de l’âge.

Cette mémoire est classiquement mesurée à l’aide des tâches de rappel libre, de rappel indicé, et de reconnaissance (Taconnat, et al., 2008). Le rappel libre permet d’évaluer les capacités à encoder, stocker et retrouver l’information. Pour cela, dans un premier temps, on propose au sujet une phase d’apprentissage de matériel (e.g. mots, phrase, etc.) puis, immédiatement après la phase d’apprentissage, le sujet est invité à rappeler ce qu’il a retenu. Le rappel indicé permet de mesurer la capacité de restitution de l’information. Dans cette épreuve, les indices sont fournis au sujet pour lui permettre de retrouver les matériels proposés auparavant. Un déficit en rappel libre mais une bonne performance en rappel indicé indique une préservation de la mémoire mais des difficultés d’un sujet à retrouver l’information qu’il a acquise. Dans la tâche de reconnaissance, on présente au sujet dans un premier temps une liste d’informations. Dans un deuxième temps, une autre liste dans laquelle sont présentent les informations de la première liste et de nouvelles informations est proposée au sujet. La tâche consiste pour le

7 La boucle phonologique est composée d’un stock phonologique destiné au stockage temporaire de l’information verbale sous la forme de codes phonologiques et d’un processus de récapitulation articulatoire (analogue au langage subvocal) qui permet de rafraîchir l’information en la réintroduisant dans le stock (Baddeley, 2000).

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Le rappel immédiat de mots courts est meilleur que celui de mots longs (Baddeley et al., 1975).

9 Une liste de mots similaires sur le plan phonologique (e.g. main, bain, pain) est moins bien rappelée qu’une

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sujet à retrouver les informations qui étaient présentes dans la première liste. Ainsi, cette tâche permet d’évaluer la restitution de l’information et la capacité de reconnaissance.

Une diminution de la performance apparaît dans ces trois types d’expérience dans le vieillissement normal, mais les différences liées à l’âge peuvent être plus ou moins importantes selon les tâches. L’effet de l’âge est le plus marqué avec la tâche de rappel libre ; cet effet diminue avec la tâche de rappel indicé ; l’âge a un très faible effet, voir pas d’effet dans l’épreuve de reconnaissance (Desgranges et al., 1994).

Les travaux de recherche attribuent ce déclin de performance lié à l’âge à des troubles d’encodage. En effet, les personnes âgées éprouvent davantage de difficultés par rapport aux sujets jeunes à mettre en œuvre spontanément des stratégies de traitement sémantique lors de l’encodage (Giffard et al., 2001). De ce fait, l’information encodée de manière moins complète deviendrait moins accessible lors de la récupération (Gély-Nargeot et al., 2000).

En s’appuyant sur une meilleure performance dans les tâches de reconnaissance en comparaison à celle de rappel indicé, l’hypothèse du trouble de la récupération dans le vieillissement est également mise en avant afin d’expliquer une baisse de performance dans les tâches de la mémoire épisodique.

Selon Giffard et al., (2001), la capacité du processus de récupération contrôlée s’amoindrit avec l’âge (i.e. rappel indicé), alors que la capacité d’opération de récupération automatique (i.e. reconnaissance), nécessitant moins de ressources, est épargnée par les effets de l’âge (Giffard et al., 2001). En outre, ces auteurs notent que la mémoire lointaine est mieux préservée que la mémoire récente ; et les événements présentant une forte charge émotive résistent mieux à l’âge que les événements neutres.

 Mémoire sémantique

La mémoire sémantique désigne « leséléments de mémoire se rapportant aux connaissances générales organisées en catégories (objets, faits, règles, concepts, propositions) ». (Shenk, 2004, p. 47).

Fonctions cognitives dans le vieillissement normal : Mémoire

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Contrairement à la mémoire épisodique, avec laquelle le déficit de performance est clairement observé dans le vieillissement normal, la mémoire sémantique apparaît comme relativement bien préservée chez les personnes âgées saines. Par exemple, les recherches évaluant l’efficience de l’organisation et de l’activation de l’information dans les réseaux sémantiques chez les sujets âgés sains, avec les tests comme l’amorçage sémantique¹⁰, ont montré que les performances des personnes âgées sont équivalentes ou supérieures à celles des personnes jeunes (Laver et al., 1993). Ces résultats témoignent du maintien de l’organisation sémantique et de la mémoire sémantique fonctionnelle dans le vieillissement cognitif normal (Taconnat et

al., 2008). De plus, les résultats obtenus par Eustache et al. (1995) dans lesquels une augmentation de la capacité du vocabulaire avec l’âge est observée, renforcent l’idée que la mémoire sémantique est particulièrement bien épargnée par l’âge.

Cependant, Giffard et al. (2001) rapportent quelques études dans lesquelles une baisse de performance est constatée chez les personnes âgées notamment avec l’épreuve de fluence verbale. Ces résultats suggèrent que certains aspects de la mémoire sémantique sont affectés par l’âge malgré l’organisation intacte de réseaux sémantiques. L’augmentation du