"On doit se rappeler que toutes nos connaissances psychologiques provisoires doivent être un jour établies sur le sol des substrats organiques."
S. Freud, Gesammelte Werk, X, 143
"Rien ne s'oppose plus désormais, sur le plan théorique, à ce que les conduites de l'homme soient décrites en termes d'activités neuronales."
JP Changeux, L'Homme neuronal
"Tout ce qui se fait dans le corps de l'homme est aussi mécanique que ce qui se fait dans une montre."
Leibnitz
"Le développement des recherches sur le système nerveux s'est toujours heurté, au cours de l'histoire, à de farouches obstacles idéologiques, à des peurs viscérales, à droite comme à gauche."
JP Changeux, Op. cit.
Introduction
Pourquoi un chapître sur la neurobiologie ? C'est parce que le statut social atteint par un sujet nous semble lié à sa réussite scolaire, laquelle nous semble liée au fonctionnement de son cerveau.
Pourquoi s'intéresser au fonctionnement du cerveau lorsqu'on se demande s'il est possible de réduire l'inégalité sociale ? Cet intérêt est lié à la question de la génétique : le fonctionnement du cerveau est-il déterminé pour partie par les gènes ? La question est cruciale : si le fonctionnement du cerveau est pour partie déterminé par les gènes, alors les enfants naissent avec des potentialités intellectuelles différentes à la naissance, ce qui les rend différents face à l'éducation et rend pour le moins improbable l'espoir d'égalité sociale.
La neurobiologie - l'étude du fonctionnement des cellules et des tissus nerveux - est absente des sciences sociales28. Pourquoi ? Est-ce par peur de réductionnisme simpliste ? La raison essentielle semble plutôt que les connaissances neuronales, qui menacent les représentations de la pensée comme étant immatérielle, sont repoussées par les idéologies - de gauche comme de droite29. On préfère occulter le réel plutôt que de l'affronter. Il est vrai que ces connaissances humaines "dures", concrêtes, ni ne prédisent l'avenir, ni ne donnent la "clef du bonheur".
Nous pensons au contraire, pour notre part, et au delà de notre question de la validité scientifique de la sociologie des inégalités d'éducation culturaliste (SIEC), qu'une réflexion nouvelle sur l'homme ne sera permise que par la prise en compte du champ disciplinaire que constitue la neurobiologie et, surtout, de sa connexion - synaptique !.. - avec les sciences sociales et psychologiques, sciences - à bon compte - réputées "molles".
Le cerveau : état des lieux Le rôle du cerveau Ce rôle semble de :
- percevoir l'environnement, - mémoriser les perceptions,
- mettre ces perceptions en relation, - générer des sentiments,
- commander les actes.
Le cerveau permet à l'homme qui se brûle de retirer prestement son doigt et, de façon analogique, à celui confronté à un problème de déterminer, consciemment ou non, l'action qui sera la plus bénéfique pour lui30.
L'aspect du cerveau
Le cerveau de l'homme est un organe qui pèse en moyenne 8,15 g par centimètre de stature31, soit en moyenne 1330 g. L'homme se distingue des autres espèces animales par un rapport poids-cérébral/poids-corporel sensiblement élevé. Ce poids est très variable selon les individus - l'homme est l'espèce animale chez laquelle la variabilité de poids cérébral entre les individus est la plus grande32.
Le cerveau ne commença à être exploré en Occident que sous la Renaissance, par des médecins protestants. Il se subdivise en trois grandes parties que sont, en avant, les hémisphères, en arrière le cervelet (spécialisé dans la coordination motrice), enfin le tronc cérébral qui relie ces parties à la moelle épinière.
Les différentes parties du cerveau humain et leurs fonctions essentielles33
Ce qui est contenu à l'intérieur de la boite cranienne est désigné par "encéphale". Ce qu'on appelle "cerveau" n'est qu'une partie de l'encéphale, l'autre partie se dénommant "tronc cérébral".
Le tronc cérébral, de son côté, comprend le "bulbe rachidien", le "pont de varole" et les
"pédoncules cérébraux".
Le cerveau, quant à lui, se scinde en deux grandes parties que sont le "diencéphale" (comprenant le "thalamus" et "l'hypothalamus") et le "télencéphale" (comprenant les "hémisphères cérébraux" et les "corps striés").
Le cas du "cervelet" est spécial : ni tout à fait partie du tronc cérébral ni du cerveau, il est placé en "dérivation" par rapport au tronc cérébral, c'est-à-dire que les informations en provenance des organes sensoriels ne passent pas obligatoirement par lui pour atteindre le cortex.
Considérons seulement quelques parties de l'encéphale, comme le cortex - que nous traiterons plus loin -, le bulbe rachidien, le cervelet, le mésencéphale, l'hypothalamus et le cerveau limbique.
Où se situent ces différentes parties ? A quoi servent ces différentes parties ?
Le bulbe rachidien régulerait le rythme respiratoire, maintiendrait la rythmicité cardiaque et une pression artérielle constante.
Le cervelet analyserait et régulerait l'orientation du corps dans l'espace et coordonnerait les mouvements volontaires. Une altération du cervelet provoquerait, par exemple, des mouvements manqués évoquant l'ivresse.
Le mésencéphale serait le lieu de passage des informations entre les organes sensoriels et le cortex, mais règlerait aussi la poursuite oculaire, ainsi que le cycle de vigilance, de sommeil et de rêve et régulerait, enfin, le tonus et le mouvement. La maladie de Parkinson ou la chorée de Huntington semblent causées par une altération de certains neurones du mésencéphale, en l'occurrence.
L'hypothalamus (que Descartes croyait le siège de l'âme parce qu'unique et situé au sommet de l'encéphale) régulerait le fonctionnement des organes et la circulation des fluides en fonction des variations de l'environnement (chaleur, humidité, stress...), ainsi que l'ensemble des activités sexuelles.
30CHANGEUX JP, Op. cit.
318.0 g pour les femmes, 8.3 pour les hommes.
32CHANGEUX JP, Op. cit., p. 54.
Le cerveau limbique serait le siège de la mémoire, des événements vécus, que de l'humeur, des passions, du plaisir et du déplaisir, ainsi que de l'apprentissage.
Le cortex ("l'écorce")
Pour JM Robert, le cortex serait, dans les hémisphères, le siège de la décision, du jugement et du raisonnement. Insignifiant chez les reptiles, le cortex a envahi, chez l'homme, toute la périphérie des hémisphères. Ce cortex est contracté en circonvolutions qui totaliseraient, une fois dépliées, une surface de 22 dm²34. Il se compose, comme le reste du système nerveux, de substance grise et de substance blanche. La substance blanche est interne, d'épaisseur importante ; la substance grise est périphérique, épaisse de quelques millimètres et subdivisée par les neurobiologistes en six couches distinctes35.
Le cortex se partage en deux hémisphères, au creux desquels sont nichés des poches emplies de liquide céphalo-rachidien : les ventricules (deux latéraux et un central). La base centrale des hémisphères est circonscrite par une assise continue de "neuroblastes primitifs" (les cellules nerveuses à partir desquelles furent engendrées tous les neurones corticaux)36.
Composition du cortex : neurones, axones, synapses, neurotransmetteurs37
Le cerveau de l'homme est composé de cellules nerveuses appelées "neurones", au nombre dépassant trente milliards pour le seul cortex38. Le corps cellulaire du neurone est le "soma", comprenant lui-même un "noyau", du "cytoplasme", des "mitochondries" et différents appareils de biosynthèse (qui fabriquent ou détruisent des substances chimiques précises). Notre cerveau contient donc trente milliards de cellules qui sont chacune aussi complexe qu'un central de télécommunication.
Le soma "communique" avec l'extérieur, c'est-à-dire avec d'autres somas ou avec des muscles, par une sorte de câble de sortie unique, un prolongement du neurone appelé "axone", et par lequel circulent donc toutes les "informations" émises, et émises uniquement, l'axone ne recevant, pour sa part, aucune information (à part quelques très rares exceptions).
L'axone, dans sa partie externe, se termine par une arborisation de terminaisons qui débouchent sur les "synapses". Ces synapses constituent les espaces de jonction entre chaque neurone et d'autres neurones ou des cellules musculaires39 ou glandulaires. On évalue le nombre de synapses partant de chaque neurone à environ dix mille.
Il existe deux sortes de synapses : des synapses "électriques", où l'information est transmise sous forme d'ions (c'est-à-dire de particules chargées électriquement), et des synapses "chimiques", espaces au sein desquels circulent des substances chimiques appelées "neurotransmetteurs".
On a dénombré plusieurs dizaines de neurotransmetteurs, classés par familles, dont, notamment, des acides aminés40, des catécholamines41, des peptides42, ou l'acétylcholine43, la sérotonine et la dopamine44.
34CHANGEUX JP, Op. cit.
35Ce qui nous a été montré "in situ", sur un véritable cerveau humain (!), par M. Jean Caston.
36ROBERT JM, Op. cit., p. 41.
37CHANGEUX JP, Op. cit.
38Tous les mammifères possèdent la même densité de neurones, de 146 000 dans la profondeur d'un mm² de surface corticale. Le nombre total de neurones, pour une espèce donnée, se calcule donc en multipliant cette quantité à la surface de cortex "déplié".
39appelées synapses "neuro-myoniques"
40comme les acides glutamique, aspartique ou gamma-aminobutyrique ("GABA") (un inhibiteur), notamment.
41comprenant, notamment, la noradrénaline (ou "norépinéphrine", suspectée d'implication dans la psychose maniaco-dépressive).
42comme l'enképhaline - une sorte de "morphine endogène" -, la "substance P" - transmettant des messages douloureux dans la moelle épinière - ou le "LHRH".
43suspectée aujourd'hui d'être impliquée dans la schizophrénie (MIALET JP, Les Troubles de l'attention dans la schizophrénie, In Actualités de la schizophrénie, pp 195-226, Pichot, 81 ; BOYER P., Les Troubles du langage en psychiatrie, PUF, 81).
44Le neurotransmetteur "dopamine" est soupçonné de jouer un rôle important dans la partie du cerveau où
Comment une information est-elle transmise au travers d'une synapse chimique (entre un neurone et un muscle par exemple) ? Un neurotransmetteur est synthétisé et accumulé par le soma, puis diffusé dans la fente synaptique par une influx nerveux. A son arrivée sur la membrane musculaire, ce neurotransmetteur est "interprété" puis détruit.
On évalue le total de synapses corticales (du cortex) à un nombre d'entre 1014 et 1015, soit un million de milliards45.
Genèse du cortex
La construction des neurones
A partir des neuroblastes primitifs, qui préexistent au cortex, naissent, par division cellulaire, tous les neurones corticaux, qui vont grimper, un à un, le long de "cordées" d'autres neurones, à la manière d'alpinistes, jusqu'à la couche supérieure, à une place qui restera toujours la leur46. Selon J-M Robert, cette construction des neurones corticaux ("corticalisation") s'effectue entre la seizième semaine du foetus et la naissance47.
Chez l'embryon, la division des neurones s'effectue très rapidement : jusqu'à 250 000 par minute.
A seize semaines - la fin du quatrième mois - cette division s'arrête. Tous les neurones, alors, au nombre d'environ trente milliards, sont formés. Il ne s'en formera plus. Ces neurones, au contraire, ne cesseront de se détruire48. Notons tout de même que si cette assertion est vraie dans son ensemble, elle souffre cependant de quelques exceptions particulières.
Tous les neurones, pourtant tous issus des mêmes neuroblastes, pourtant tous identiques à leur naissance, se différencient pour, associés à toute une arborescence d'autres neurones, tenir des fonctions différentes et se spécialiser, comme par exemple - mais en groupe et non individuellement - identifier un poème plutôt qu'un visage49. On pourrait dire qu'une fonction est assurée non pas par tel ou tel neurone mais plutôt par une structure neuronale toute entière.
Les neurobiologistes distinguent six couches de neurones, numérotées de I à VI.
Le nombre des neurones (dépendant de la surface corticale) semble être déterminé par le génotype. Deux individus isogéniques - comme les vais jumeaux - auraient exactement le même nombre de neurones. En revanche, deux individus hétérogéniques - comme des faux jumeaux, comme deux frères ou comme quiconque - auraient des nombres différents de neurones50.
Si ce nombre de neurones est exactement le même pour les vrais jumeaux, leur disposition, toutefois, ne semble pas devoir être la même, parce que leur mise en place n'est pas régulière51. On verra que cette variabilité dans la disposition des neurones d'individus pourtant isogéniques déterminera une variabilité conséquente dans la structuration des synapses52.
Après les neurones, les synapses53 :
Une fois que tous les neurones sont contruits et installés à leur place, s'établissent alors entre eux, et de façon horizontale, des communications, au nombre de plusieurs milliers par neurone : ce sont les synapses54.
Lorsqu'à seize semaines, les neurones de l'embryon ont fini de se former, commence la poussée des axones (le "canal général de sortie, d'output" du neurone) à partir desquels se forment des
Tourette".
4530 000 ans de travail seraient nécessaires pour les dénombrer toutes à raison de mille par seconde.
46ROBERT JM, Op. cit.
47Pour Jean-Pierre Changeux, différemment, la corticalisation s'effectue entre la conception et la seizième semaine du foetus.
48CHANGEUX JP, Op. cit.
49ROBERT JM, Op. cit.
50CHANGEUX JP, Op. cit.
51CHANGEUX JP, Op. cit., pp 255-259.
52CHANGEUX JP, Op. cit.
53"Synapse" : 1924. De l'anglais "synapsis" : 1904. Du grec "sunapsis" : action de joindre, liaison. Dérivé de
"sunaptein" : lier, nouer ensemble. Dans la Grèce antique : la broche bouclant la robe.
dendrites (en ramifications et au nombre de dizaines de milliers) lesquelles vont constituer, par les synapses, les points de contact avec les autres neurones55.
Le fonctionnement d'un neurone, parce qu'il est capable d'établir simultanément plusieurs milliers de liaisons avec ses congénères, peut être considéré comme plus complexe que le fonctionnement d'une puce électronique ou d'un central téléphonique et ne saurait donc valablement être comparé à ce genre d'exemple56.
Les synapses varient selon les individus à la fois en nombre et en structuration, et ceci (et contrairement aux neurones) même entre individus isogéniques57.
L’activité du cortex58
L'importance vitale des sens
Ce sont les cinq sens, uniquement, qui collectent les informations enregistrées par le cerveau.
La sensation du toucher est transmise rapidement - en trois neurones - de l'épiderme au cortex, ou aussi plus lentement, par des réseaux complexes le long de la moelle épinière, du tronc cérébral et du thalamus.
L'odeur est enregistrée par des millions de capteurs nasaux terminés par des axones et reliés à des neurones menant à l'hippocampe et à l'hypothalamus.
Le goût est capté par dix mille papilles et transmis, de la même façon que le son et la vue, jusqu'au cerveau.
Où se localisent au sein du cortex les différentes activités de l'homme ?
Des expériences menées en Suède en 1978 grâce à du Xénon 132 (une substance radio-active) injecté dans le cerveau et observé par une gamma-caméra, ont révélé que se localisaient les activités de :
- la motricité générale dans le lobe frontal opposé au membre qui se déplace ; - la vue, dans le lobe occipital (au dessus de la nuque) ;
- la parole traduisant une pensée dans la région temporo-pariétale59 ;
- la pensée, la réflexion pure, privée de toute sensation ou toute expression, dans les aires préfrontales (à l'avant du front).
Comment se manifeste la dynamique de la pensée à l'intérieur du cortex ?
Pour J. Bullier60, l'activité corticale, comme le simple fait par exemple d'entrevoir un visage, met en oeuvre plusieurs milliards de micro-circuits et ne se manifesterait pas à la façon de signaux qui se répercuteraient entre différents secteurs telles plusieurs boules de loto dans leur sphère, mais plutôt comme un incendie déclenché à la fois en plusieurs points éloignés et embrasant, l'espace d'une micro-seconde, toute une forêt entière.
Cette physionomie du phénomène de la pensée exprime bien le fait que les connections entre les neurones s'établissent à la fois en "série" et en "parallèle"61.
Gènes et cerveau
JP Changeux rappelle que l'étude de la génétique cérébrale humaine suscite de violentes oppositions, d'ordre idéologique, compréhensibles de par l'exploitation raciste qui put, qui peut toujours, en être faite et qui a conduit cette discipline a un discrédit de facto.
55CHANGEUX JP, Op. cit.
56ROBERT JM, Op. cit.
57CHANGEUX JP, Op. cit.
58ROBERT JM, Op. cit.
59On croit, dans le sens commun, que la parole est localisée dans l'hémisphère gauche pour les droitiers, et réciproquement. En réalité, il existe une certaine corrélation entre ces deux expressions, mais sans correspondance systématique pour autant.
Mais détournée idéologiquement et malgré elle de son objet, la génétique humaine n'en progresse pas moins62.
On a d'abord suspecté certaines maladies réputées d'origine psychologique d'être déterminées génétiquement. On découvre maintenant, effectivement, le rôle des gènes dans la construction des structures cérébrales.
On ne sait pas encore très bien comment les codons alignés sur l'ADN déterminent la production des neurones, des synapses et des neurotransmetteurs, mais leur rôle ne semble plus faire aucun doute sur la fabrication du cerveau - et d'un cerveau différent et unique pour chaque être.
Certaines pathologies, mentales, permettent de découvrir le rôle des gènes sur le fonctionnement de la pensée, de l'intelligence.
Quelques pathologies cérébrales
On peut distinguer quelques pathologies cérébrales intéressantes selon quelques grands types de causes :
- Les pathologies chromosomiques ; - Les pathologies d'origine génique63 ; - Les maladies "psychiatriques".
Les pathologies d'origine chromosomique
Les troubles dus à des accidents chromosomiques peuvent entrer dans la catégorie des troubles génétiques puisque les malformations causées sont imputables à des rajouts ou des ablations de chromosomes donc à autant de séquences d'ADN.
Ce qui distingue, en revanche, les accidents chromosomiques des troubles génétiques
"classiques", c'est que ces accidents se produisent au hasard au cours de la conception cependant que les troubles génétiques "classiques" sont des anomalies inscrites à l'intérieur de l'ADN et transmises d'une génération à l'autre.
Il existe différentes possibilités d'anomalie chromosomique : la trisomie, la délétion d'un chromosome ou une anomalie concernant les chromosomes sexuels :
Les trisomies
Les trisomies sont la présence d'un des chromosomes en trois exemplaire.
Une trisomie est possible pour tous les chromosomes mais il se trouve que de nombreuses trisomies ne sont pas observables parce qu'elles aboutissent à des avortements précoces (neuf avortements pour dix trisomies).
Si la plus connue d'entre elles est la trisomie 21, c'est parce que cette trisomie, justement, autorise parfois la poursuite de la grossesse, la viabilité de l'enfant et se remarque physiquement de façon flagrante. La trisomie 21 se caractérise par des yeux obliques vers le bas et des mains courtes à paumes présentant un unique pli transversal, associés à une déficience mentale.
D'autres trisomies, comme la 13 ou la 18, autorisent parfois la poursuite de la grossesse mais se soldent par la mort de l'enfant au cours des premières semaines ou des premiers mois. Notons que la trisomie 13, parce qu'elle empêche la formation de trois ventricules centraux, provoque la naissance d'un "cyclope", lequel monstre, non plus que la "sirène", n'a pas été inventé par l'imagination de l'homme64.
La trisomie 8, elle, est viable et n'entraîne que de légers handicaps compatibles avec la vie.
62Sujet traité dans W. Bodmer et L. Cavalli-Sforza, Genetic, evolution and man, San Francisco, Freeman, 76.
63On exprime par "génique" ce qui est causé par une action directe des gènes. Le terme "génétique" rassemble, de façon plus large, un phénomène ayant une relation avec les gènes. Les pathologies chromosomiques, par exemple, sont d'ordre "génétique", puisque la modification d'un chromosome dans le caryotype entraîne des mofications dans le génotype, mais elles ne sont pas "géniques", parce que l'anomalie de départ est provoquée au niveau des chromosomes. On peut regrouper sous le terme de "génétique" les pathologies "chromosomiques" et "géniques".
Les délétions chromosomiques
Les délétions chromosomiques sont la déficience, l'ablation de fragments de chromosomes.
Une ablation des petits bras du chromosome 5, par exemple, entraîne une déficience mentale grave associée à diverses malformations dont notamment celle du larynx, d'où le nom donné à cette pathologie de "maladie du cri du chat", le bébé émettant des sortes de miaulements à la naissance.
La délétion du chromosome 18 provoque des anomalies oculaires, des malformations du visage et une déficience mentale.
Les anomalies concernant les chromosomes sexuels
Les anomalies concernant les chromosomes sexuels présentent différents cas de figure :
Les filles dotées d'un seul chromosome X (au lieu de deux) sont atteintes du syndrome dit "de Turner". Elles restent de petite taille et sont stériles.
Les garçons dotés d'un chromosome X supplémentaire (soit au total XXY) sont atteints du
Les garçons dotés d'un chromosome X supplémentaire (soit au total XXY) sont atteints du