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Un déclin loin d'être linéaire: le vieillissement cognitif est synonyme de plasticité et de variabilité
DE RIBAUPIERRE, Anik
Abstract
Se focalisant sur la personne âgée, Anik de Ribaupierre compare les concepts de variabilité intra-individuelle et de plasticité. La professeure honoraire de psychologie développementale et différentielle à l'Université de Genève montre ensuite en quoi les recherches récentes attestent que le cerveau vieillissant conserve une certaine plasticité, que sa performance cognitive est variable et que les différences interindividuelles sont conséquentes.
DE RIBAUPIERRE, Anik. Un déclin loin d'être linéaire: le vieillissement cognitif est synonyme de plasticité et de variabilité. Psychoscope , 2013, vol. 34, no. 4, p. 16-19
Available at:
http://archive-ouverte.unige.ch/unige:32105
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DOSSIER:NeuroplasticitéPSYCHOSCOPE4/2013
Le vieillissement cognitif est synonyme de plasticité et de variabilité
Un déclin loin d’être linéaire
Se focalisant sur la personne âgée, Anik de Ribaupierre compare les concepts de variabilité intra-individuelle et de plastici- té. La professeure honoraire de psycho- logie développementale et différentielle à l’Université de Genève montre ensuite en quoi les recherches récentes attestent que le cerveau vieillissant conserve une certaine plasticité, que sa performance cognitive est variable et que les diffé- rences interindividuelles sont consé- quentes.
L’image que l’on a le plus souvent du vieillissement co- gnitif est celle d’un déclin linéaire, commençant relati- vement tôt dans la vie, et s’appliquant à tous les indi- vidus. Or, les travaux de ces vingt dernières années démontrent l’existence de fortes différences entre les individus (variabilité interindividuelle) et d’une variabi- lité conséquente dans le fonctionnement d’un individu donné (variabilité intra-individuelle). Nous commen- çons ci-dessous par préciser les liens entre variabilité et plasticité tout en illustrant brièvement les travaux centrés sur la variabilité intra-individuelle. Nous don- nerons un aperçu des travaux sur la plasticité cognitive chez l’adulte âgé, puis sur la plasticité cérébrale chez l’adulte jeune, pour ensuite discuter de la variabilité co- gnitive et cérébrale chez la personne âgée.
Variabilité et plasticité
Il existe un certain consensus dans la littérature pour distinguer trois types de variabilité intra-individuelle:
l’inconsistance ou fluctuations à court terme au cours de la performance dans une tâche, la dispersion ou variabilité au travers de différentes tâches et le chan- gement intra-individuel ou variabilité au travers d’une même tâche à plus long terme. Plusieurs études, dont celles de David Hultsch et ses collègues, ont montré que l’inconsistance augmente chez la personne âgée, par rapport au jeune adulte. Nous avons fait la même
observation, montrant de plus que les enfants de 9 à 12 ans présentent une inconsistance et une dispersion en- core plus fortes que les âgés, ceux-ci étant eux-mêmes plus variables (surtout au-delà de 70 ans) que les jeunes adultes. Les différences interindividuelles dans cette variabilité intra-individuelle sont aussi très fortes. De plus, nous observons, dans une étude longitudinale ac- tuellement en cours avec des personnes âgées, que les individus varient fortement entre eux, non seulement sur l’amplitude du changement (sur deux ans, voire quatre ans d’intervalle), mais aussi pour le sens de ce changement (diminution, augmentation, maintien).
Quelques travaux commencent également à s’intéres- ser à la variabilité inter- et intra-individuelle au niveau du cerveau. Sur le plan structural, Naftali Raz et ses collègues ont observé une très forte variabilité interin- dividuelle dans les changements de la matière blanche dans différentes zones du cerveau chez des participants âgés, sur une période d’environ trois ans. Randy McIn- tosh et son groupe se sont intéressés à la variabilité in- tra-individuelle globale dans les activations cérébrales et observent de grandes variations interindividuelles et en fonction de l’âge. De façon très intéressante, cette variabilité semble, cette fois, plus forte chez le jeune adulte que chez la personne âgée.
Question de définition
Le terme de plasticité connaît de nombreuses défini- tions. Dans son acception la plus large, la plasticité désigne l’ensemble des processus par lesquels l’orga- nisme se modifie, de façon relativement durable, pour répondre aux demandes de son environnement; elle est le plus souvent indexée par l’amplitude de la modifiabi- lité intra-individuelle d’un individu. Ainsi, la plasticité concerne le changement intra-individuel et peut donc être considérée comme un cas particulier de la variabi- lité intra-individuelle. Cependant, là où les études sur la variabilité intra-individuelle évoquées plus haut se sont penchées sur la variabilité et les changements «sponta- nés» avec l’âge, les travaux sur la plasticité, également en plein essor, portent sur le changement provoqué.
La cause du changement peut être de nature interne (comme dans le cas d’un accident cérébral) ou externe
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(par exemple dans le cas d’un entraînement). Généra- lement, la plasticité est connotée positivement, il s’agit donc d’une amélioration ou d’une réorganisation qui ne porte pas atteinte à la performance. On parle tant de plasticité cognitive (changement de performance) que de plasticité neurale, neuronale ou encore cérébrale en ce qui concerne les changements de nature neurobio- logique ou neurophysiologique. Bien que l’enfance soit certainement la période durant laquelle la plasticité est la plus forte, il semble préférable de conserver la dis- tinction entre plasticité et développement.
Enfin, contribuant à augmenter un peu la confusion, on parle quelquefois de plasticité en comparant des groupes dans le cadre d’une étude transversale. Ainsi, certains auteurs, comparant l’organisation cérébrale pour une même tâche chez des jeunes adultes et chez des personnes âgées (ou chez des experts et des no- vices), considèrent que la réorganisation observée chez l’âgé (ou chez l’expert) atteste d’une certaine plasticité.
Dans ce cas, le cerveau est considéré comme plastique parce que susceptible de changements, sans qu’on ait étudié ces changements sur le plan intra-individuel. Il s’agit d’une inférence, et il serait certainement préfé- rable de réserver le terme de plasticité à un changement observé au plan longitudinal.
Entraînement cognitif durant l’âge avancé
Contrairement à ce que l’on a pensé pendant long- temps, le potentiel de développement reste important chez la personne âgée, attestant du maintien d’une cer- taine plasticité. Paul Baltes, l’un des chefs de file de la psychologie développementale ditelifespan(développe- ment au travers de la vie), a contribué dès les années 80 à rendre plus positive la vision du vieillissement cogni- tif qui prévalait alors. Il a suggéré de distinguer trois niveaux de performance qui, ensemble, permettent de décrire de façon plus complète le profil de plasticité d’un individu.
La performance de base indique le niveau initial de l’individu, sans intervention additionnelle ou support.
La réserve ou plasticité de base représente le poten- tiel de changement de la performance de base lorsque des ressources additionnelles supplémentaires sont fournies, par exemple des stratégies cognitives, ou des indices supplémentaires dans la tâche, ou un temps de résolution plus long. Enfin, la réserve ou plasticité développementale indique le potentiel de changement supplémentaire ou maximal de la performance lorsque les conditions de la tâche ont été modifiées dans le but d’augmenter encore les ressources cognitives du sujet (apprentissage extensif). Le terme de «réserve cogni- tive» utilisé par Yaakov Stern et très en vogue actuel- lement suggère la même idée d’un potentiel cognitif qui peut être exploité de façon plus efficace chez l’âgé,
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mais se réfère plus aux connaissances et expériences acquises de l’individu qu’à des processus sous-jacents comme dans le cas du modèle de Paul Baltes.
Se servant de la méthode des lieux, une stratégie mné- sique consistant à associer lieux et mots à mémori- ser, et du paradigme detesting-the-limits,dans lequel on éprouve la solidité des apprentissages effectués, Paul Baltes et son groupe ont montré que l’entraînement massif bénéficie à la fois aux jeunes adultes de 19 à 29ans et aux adultes âgés de 65 à 83ans. Ce bénéfice était toutefois moins important pour les adultes âgés.
Plus tard, dans le même groupe, Tania Singer, en 2003 avec des adultes encore plus âgés (entre 75 et 101 ans) et Yvonne Brehmer en 2007, en comparant des enfants de 9 à12 ans et des personnes âgées, ont montré que les gains étaient beaucoup plus modestes dans le grand vieillissement en ce qui concerne la plasticité de base (augmentation du nombre de mots grâce à la méthode des lieux), et que la plasticité développementale (aug- mentation avec la pratique supplémentaire) était claire- ment plus forte chez l’enfant que chez l’âgé. Ces tra- vaux sont très représentatifs des nombreuses études qui ont été conduites depuis lors, à savoir: les adultes âgés présentent encore une plasticité de base importante, mais elle est plus restreinte que chez les jeunes adultes.
La plasticité développementale se réduit particulière- ment au-delà de 80 ans.
Les apprentissages conduisent donc à une magnifica- tion des différences d’âge, ce qui a été confirmé par des méta-analyses, dont celle de Paul Verhaeghen en 1992.
La plasticité développementale de la personne âgée va- rie selon le type d’entraînement (lire l’article de Mat- thias Kliegel et Céline Bürki en page 12 à 15). L’une des études ayant adopté le plan expérimental le plus large et randomisé est l’Advanced Cognitive Training for Independent and Vital Elderly (ACTIVE) de Karlene Ball. Il s’agit d’une étude multicentrique dans laquelle un très grand nombre de participants ont été soumis à une intervention répartie sur dix sessions dans l’une ou l’autre des quatre conditions suivantes: deux types d’entraînements à une stratégie (mnésique ou raisonne- ment), vitesse de traitement, ou contrôle (sans contact).
En moyenne, une amélioration a été observée dans chacun des trois groupes expérimentaux (mais plus gé- néralisable dans la condition de raisonnement) et s’est avérée stable à cinq ans d’intervalle, avec deux réactiva- tions dans l’intervalle.
La plupart des études concluent à un effet spécifique des apprentissages: l’amélioration des performances se généralise, au mieux, à des situations proches de celles sur lesquelles l’individu a été entraîné, et se transfère encore plus rarement à des situations différentes. Mais ce manque de généralisation s’observe aussi chez les jeunes adultes, sauf dans de rares cas qui donnent d’ail-
leurs actuellement lieu à des controverses. On a aussi montré que des entraînements non cognitifs pouvaient avoir un effet bénéfique sur la performance cognitive.
La méta-analyse de Stanley Colcombe et Arthur Kra- mer, en 2003, a montré que l’entraînement cardiovas- culaire a un effet positif sur les fonctions exécutives.
Il s’agit peut-être même de l’un des entraînements qui mène aux meilleurs résultats.
Plasticité cérébrale
La plasticité cérébrale correspond à des changements structuraux tels que neurogenèse, synaptogenèse ou changements dans la matière blanche, soit des réor- ganisations corticales. Pendant longtemps, l’étude de la plasticité s’est restreinte aux réorganisations céré- brales consécutives à des lésions ou accidents vascu- laires. Ce n’est que relativement récemment qu’on s’est intéressé à la plasticité cérébrale chez l’individu tout- venant. Deux facteurs au moins ont contribué au très fort essor des études sur la plasticité ces vingt dernières années: la découverte, dans les années 90, que de nou- veaux neurones pouvaient se construire chez la souris et le primate, et le développement des méthodes d’ima- gerie cérébrale non invasives. On peut citer ici, à titre d’exemple, les études d’adultes experts chez les chauf- feurs de taxi londoniens ou chez les musiciens profes- sionnels, qui montrent une organisation cérébrale dif- férente chez ces experts de leur domaine. La plupart de ces études sont transversales. Ce n’est que récem- ment que des études longitudinales ont été conduites, notamment par Bogdan Draganski, qui a comparé des groupes de jongleurs: un groupe initialement novice et entraîné durant trois mois, et un groupe contrôle com- posé de jeunes adultes. Ces études établissent que la pratique relativement intensive d’une tâche peut ame- ner à une modification structurale du cerveau. La ces- sation de cette tâche est associée à un retour à l’état initial, confortant l’hypothèse du rôle de l’expérience.
Changement cérébral chez la personne âgée
De nombreuses études ont montré une organisation cé- rébrale différente, à performances plus ou moins équi- valentes, chez la personne âgée par rapport au jeune adulte, et en ont conclu à une réorganisation cérébrale (et donc à l’existence d’une plasticité cérébrale), inter- prétée en termes de compensation. Ce type d’études ne fournit cependant pas de support empirique direct au maintien de la plasticité cérébrale chez l’âgé. Utilisant un paradigme de stimulation magnétique transcrâniale (TMS), Alvaro Pascual-Leone suggère que la plasticité neuronale diminue, mais ne disparait pas, avec l’âge au travers de la vie. Il existe, depuis peu, quelques études longitudinales tendant à établir, chez l’âgé également, un lien plus direct entre entraînement et changement
19 19 au niveau cérébral. Janina Boyke, poursuivant l’étude
de Bogdan Draganski, a montré que des personnes âgées pouvaient être entraînées à jongler et présen- taient alors des changements cérébraux semblables à ceux des jeunes adultes. L’équipe de Stanley Colcombe a démontré l’effet d’un entraînement cardiovasculaire ou aérobique (par rapport à d’autres entraînements physiques tels que le stretching ou l’entraînement de la tonicité) sur le volume cérébral chez la personne âgée, mais n’ont pas, à cette occasion, étudié la performance cognitive après l’entraînement. Michelle Voss et ses col- lègues ont poursuivi cette approche en la combinant avec l’étude du fonctionnement cognitif. Ils ont mon- tré qu’un entraînement cardiovasculaire, peu intensif mais de longue durée, avait un effet d’une part sur deux réseaux cérébraux (default mode networketfronto-execu- tive network) et d’autre part sur les performances cogni- tives. De plus, l’entraînement a eu pour effet de rendre les réseaux cérébraux des personnes âgées plus com- parables à ceux d’un groupe contrôle d’adultes jeunes.
Martin Lövden et ses collègues montrent en 2010 que la matière blanche se modifie légèrement chez l’âgé après un apprentissage cognitif intensif. Enfin, Céline Bürki a cherché à mettre en évidence de telles transfor- mations dans son travail de thèse conduit dans notre laboratoire, en entraînant des adultes jeunes et âgés dans une tâche den-back(mémoire de travail), tout en enregistrant les patterns EEG avant et après entraîne- ment. Comme dans la majorité des études, l’améliora- tion des performances a été plus marquée et plus ra- pide chez les jeunes adultes que chez les âgés, mais les quelques changements observés dans les patterns EEG semblent en revanche avoir été assez similaires dans les deux groupes d’âge.
Un déclin pas identique pour tous
Pour résumer, il faut insister sur le fait que le vieillisse- ment cognitif, pas plus que le vieillissement cérébral, ne répond pas à l’image qu’on en a souvent donnée d’un déclin linéaire et identique pour tous. Le cerveau âgé conserve une certaine plasticité, sa performance cognitive est variable, et les différences interindivi- duelles sont conséquentes. Comme le dit Naftali Raz, le vieillissement du cerveau est caractérisé par des pat- terns complexes de déclin et de stabilité, qui incluent des réductions régionales aussi bien que des redistri- butions d’activations et désactivations fonctionnelles, dont on ne connaît pas encore bien la façon dont elles influencent la performance cognitive. Il conviendrait également d’étudier les liens entre inconsistance et plasticité, et les différences interindividuelles en ce qui concerne la plasticité.
Anik de Ribaupierre
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La bibliographie complète est disponible auprès de l’auteure.
L’auteure
Anik de Ribaupierre est professeure honoraire de psycho- logie développementale et différentielle à l’Université de Genève. Après avoir étudié le développement cognitif et la variabilité inter- et intra-individuelle chez l’enfant d’âge scolaire, elle a élargi son champ de recherche à l’étude de la vie entière. Elle dirige actuellement une étude longi- tudinale de la variabilité intra-individuelle dans la perfor- mance cognitive chez les personnes âgées, recherche qui comprend également un volet d’imagerie cérébrale.
Contact
Université de Genève, Faculté de psychologie et des sciences de l’éducation, psychologie développementale et différentielle, Boulevard du Pont-d’Arve 40,
1211 Genève 4.
anik.deribaupierre@unige.ch
Zusammenfassung
In diesem Artikel vergleicht die Psychologin Anik de Ri- baupierre die Konzepte zur intra- und interindividuel- len Variabilität der Plastizität sowohl im Allgemeinen wie bezüglich älterer Personen. Sie geht im Anschluss auf die jüngsten Forschungserkenntnisse zur Plastizität des menschlichen Gehirns ein. Auch wenn die kognitive und neuronale Dynamik bei älteren Menschen weniger stark ausgeprägt ist als noch bei jungen Erwachsenen, bewahrt sich das alternde Gehirn doch eine gewisse Plastizität.
Dank kognitiven Trainings kann dies zu erstaunlichen Er- gebnissen führen. Entgegen der Auffassung der letzten Jahrzehnte verläuft der Abbau kognitiver Fähigkeiten we- der linear noch bei allen Menschen gleich.
