vignette|Effets schématiques de la neuroplasticité après entraînement. Plasticité neuronale, neuroplasticité ou encore plasticité cérébrale sont des termes génériques qui décrivent les mécanismes par lesquels le cerveau est capable de se modifier lors des processus de neurogenèse dès la phase embryonnaire ou lors d'apprentissages. Elle s’exprime par la capacité du cerveau de créer, défaire ou réorganiser les réseaux de neurones et les connexions de ces neurones. Le cerveau est ainsi qualifié de « plastique » ou de « malléable ». Ce phénomène intervient durant le développement embryonnaire, l'enfance, la vie adulte et les conditions pathologiques (lésions et maladies). Il est responsable de la diversité de l'organisation fine du cerveau parmi les individus (l'organisation générale étant, elle, régie par le bagage génétique de l'espèce) et des mécanismes de l'apprentissage et de la mémorisation chez l'enfant et l'adulte. Ainsi, la plasticité neuronale est présente tout au long de la vie, avec un pic d’efficacité pendant le développement à la suite de l'apprentissage, puis toujours possible mais moins fortement chez l’adulte« Cahiers jungiens de psychanalyse » François Martin-Vallas, 2009 .« Revue d'histoire des sciences » Marion Droz Mendelzweig Armand Colin, 2010/2 - Tome 63.
La plasticité neuronale est donc, avec la neurogenèse adulte, une des découvertes récentes les plus importantes en neurosciences, et montre que le cerveau est un système dynamique, en perpétuelle reconfiguration"Train Your Mind, Change Your Brain: How a New Science Reveals Our Extraordinary Potential to Transform Ourselves" Sharon Begley.Le cerveau, comment il se réorganise sans cesse, Les dossiers de La recherche, , Août 2010.
Elle est opérante avec l’expérience, dans l’apprentissage par exemple qui va faire des renforcements de réseaux et de connexions, mais aussi lors de lésions sur le corps ou directement dans le cerveau"Manuel de Science et Vie de la Terre 1reS" programme 2001 collection Raymond Tavernier, Claude Lizeaux.
Historique En 1848, Phineas Gage fut victime d'un traumatisme crânien qui détruisit la majeure partie de son lobe frontal gauche et changea profondément sa personnalité. La description de ce cas d'école en neurologie amena la première évidence qu'une altération du cerveau pouvait modifier le comportement.
Durant le , le consensus était que certaines zones du cerveau, comme le néocortex, étaient immuables après l'enfance et plus particulièrement après une période critique de maturation du réseau. Seules certaines zones, comme l'hippocampe, siège de la mémoire, étaient réputées susceptibles de plasticité.
C’est avec Santiago Ramón y Cajal, prix Nobel de physiologie/médecine en , que cette idée de plasticité est théorisée et utilisée sommairement.
À travers son célèbre article de 1969, Geoffrey Raisman a été décisif dans le changement d'opinion parmi les neurobiologistes, passant de l'adhésion à la doctrine de la localisation proposée par Joseph Gall et Johann Spurzheim à la notion de plasticité cérébraleSerafino Malaguarnera (12 octobre 2016) - Dictionnaire de neuropsychanalyse pp. 352-354 Psychologue Bruxelles 2018 - Decembre 2, 2018Heidi Reyst - timeline 2018 Rainbow Rehabilitation Centers, Inc - Decembre 2, 2018. En effet, il permet « d’établir pour la première fois et de manière définitive » la capacité qu’a le cerveau à constituer de nouvelles synapses à la suite d’une lésion chez l’adulte.
La plasticité, une propriété complexe Le terme de plasticité est très largement utilisé en neurobiologie dès les années 1970 et reste depuis un terme très en vogueJ. Paillard, Réflexion sur l'usage du concept de plasticité en neurobiologie, Journal de Psychologie Normale et Pathologique, , 33-47. (1976).
Ce concept fait référence à la plasticité d'un matériau qui est sa propriété à modifier sa forme sous l'effet d'une action et à la conserver à l'arrêt de cette action. À l'inverse, l'élasticité désigne la propriété d'un matériau qui se déforme puis reprend sa forme initiale lorsque l'action cesse. En neurobiologie, la plasticité désigne la modification d'une propriété, ou d'un état, face à une modification de l'environnement (stimulus externe). Le terme a cependant été utilisé de manière abusive sans réellement établir de correspondance avec la propriété de plasticité (telle qu'elle est définie en science de la matière) et son concept n'est pour l'instant pas clairement défini.
Le cerveau est constitué de neurones et de cellules gliales étroitement interconnectées. Les scientifiques appellent ce réseau de connexion synaptiques le connectocome. L'apprentissage modifie la force des connexions entre les neurones (voir plasticité synaptique) et modifie les réseaux neuronaux en favorisant l'apparition, la destruction ou la réorganisation non seulement des synapses mais également des neurones eux-mêmes. C'est l'ensemble de ces phénomènes qui peuvent être regroupés sous le terme de plasticité neuronale.
La plasticité est une propriété présente à tous les niveaux d'organisation du cerveau : au niveau des molécules, les récepteurs possèdent plusieurs « états » ou configurations qui permettent de modifier la transmission de l'influx nerveux ; au niveau de la synapse, l'ensemble des molécules est régi par l'activité, avec notamment le recrutement de nouveaux récepteurs vers la membrane (exocytose, traduction locale) (plasticité synaptique) ; au niveau du corps cellulaire, l'expression génétique est également modulée par l'activité des différentes synapses ; au niveau des axones et des dendrites, les prolongements se réorganisent en fonction de l'activité des synapses et des neurones en contact, ainsi que des interactions avec la glie environnante ; le neurone est susceptible de se développer ou de régresser en fonction de son implication dans un réseau (plasticité neuronale) ; le réseau lui-même change ses connexions internes et externes constamment au cours du temps (plasticité cérébrale) ; le cerveau est enfin capable de produire de nouveaux neurones (voir neurogenèse) ; l'individu ne cesse de changer son comportement en fonction des situations rencontrées, par exemple dans l'approche d'un problème. Il est également susceptible de subir des lésions ou de modifier certaines de ses capacités par l'activité, la prise d'aliments, de médicaments, de drogues
L'ensemble de ces échelles interagissent entre elles et doivent être étudiées à la fois séparément et dans leur ensemble pour comprendre la propriété fondamentale qu'est la plasticité en neurosciences.
Une décennie de recherche a montré que des changements sont susceptibles de continuer après la période de l’enfance, et que ces changements des patrons d'activation neuronaux dépendent de l'expérience. Cette théorie de la neuroplasticité suggère donc que l'expérience peut changer à la fois la structure anatomique du cerveau mais aussi son organisation physiologique. Les chercheurs s'accordent, désormais, sur la présence tout d'abord d'une période critique ou d'une fenêtre de plasticité des différents réseaux neuronaux durant l'enfance (par exemple l'aire visuelle), durant laquelle les changements majeurs interviennent en fonction de l'expérience, mais également que cette fenêtre ne se refermerait pas complètement et que certains changements mineurs ou même majeurs peuvent encore avoir lieu tout au long de la vie.
Dans le cas d’une activité normale, sans lésions, la plasticité neuronale s’exprime surtout par le renforcement ou la dépression de la quantité de connexions entre les neurones ou dans un réseau neuronal. Par exemple, lors de l’apprentissage de la lecture, le début est laborieux et difficile, puis avec la pratique et l’expérience, cela devient de plus en plus facile et rapide. C’est l’expression de la croissance du nombre de connexions dans l’aire responsable de la lecture. À l’inverse, lorsque l’on utilise moins un réseau de neurones, ses connexions diminuent et cela s’extériorise par la difficulté de refaire l’action en rapport avec ce réseau. Par contre, comme le réseau est déjà en place, si on le réutilise, les connexions seront plus rapides à se remettre en action et tout l’apprentissage ne sera pas à refaire.
En effet, la mémoire fonctionnant sur une base de facilitation, elle est répartie dans tout le cerveau en se servant des différentes aires perceptives pour fixer le souvenir et les représentations qui s’y attachent"Cahiers jungiens de psychanalyse" François Martin-Vallas, 2009/3 -. Ainsi, l’activation d’un réseau neuronal permettrait de retrouver le vécu et les représentations spécifiques à cette expérience lors de la réactivation de ce réseau. On a donc une préservation du réseau à la suite de son utilisation, mais aussi un renforcement de ce réseau en fonction de sa fréquentation. C’est le phénomène même de la plasticité neuronale, qui serait donc à l’origine de ce mécanisme de facilitation de la mémoire par le développement de réseaux neuronaux, et la mise en lien de ces réseaux"François Martin-Vallas, Cahiers jungiens de psychanalyse" 2009/3 -.
Dans le cas d’une activité anormale mais non lésée, comme chez des personnes aveugles de naissance, ceci implique que l’aire visuelle de ces personnes n’est pas stimulée ni développée puisqu’il n’y a pas eu d’apport visuel. Pourtant, des IRM ont permis de constater que l’aire visuelle était sollicitée dans l’apprentissage et l’utilisation du braille (langage écrit pour personnes aveugles). Ici, la plasticité agit en réorientant les neurones inactifs vers une fonction différente de leur fonction première"Manuel de Science et Vie de la Terre 1reS, programme 2001" collection Raymond Tavernier, Claude Lizeaux.
Réaction aux lésions L'utilisation la plus courante, car la plus ancienne, désigne la capacité du cerveau des enfants à se réorganiser après une lésion. De nombreuses études montrent en effet qu'une lésion cérébrale qui survient durant l'enfance provoque des défauts comportementaux et cognitifs bien moindres que ceux que l'on observe chez l'adulte, pour le même type de lésions. Ces observations mettent en évidence la capacité de réorganisation plastique du cerveau durant le développement, capacité de réorganisation qui diminue avec la maturation des réseaux neuronaux. Cette capacité viendrait du fait que le support neuronal disponible à la naissance est bien supérieur à celui nécessaire pour coder les fonctions cognitives. Si une blessure intervient au niveau d'une zone particulière, les neurones non utilisés des autres zones sont recrutés pour remplacer ce défaut. Néanmoins, la quantité de neurones non utilisés diminue avec la maturation du cerveau, diminuant par là même la plasticité avec laquelle le cerveau répond aux lésionsJ Stiles. Neural Plasticity and Cognitive Development. Developemental Neuropsychologie, 2000. 18(2), 237–272..
Dans le cas d’une lésion, la plasticité neuronale agira différemment en fonction du type de lésion. Dans le cas d’une lésion cérébrale, la zone qui n’est plus innervée par perte des neurones entraîne des déficiences directes sur les fonctions qu’occupaient ces neurones. Pourtant, il arrive que des individus retrouvent partiellement ou complètement leurs capacités. Si la lésion survient chez un jeune individu, alors le sujet a plus de chances de recouvrer toutes ses capacités par l’utilisation de neurones encore non utilisés. Mais plus généralement, ce sont les aires neuronales voisines qui viennent prendre en partie le relais, ce qui permet de récupérer une partie des capacités correspondant à la zone lésée"Comment les pattes viennent au serpent. Essai sur l’étonnante plasticité du vivant" Dominique Lambert, René Rezsöhazy, Editions Flammarion, 2004.