La dyscalculie (du grec signifiant « la difficulté, le mal, le manque.», et du latin calculus signifiant « caillou » notamment de la table à calculer) est un trouble spécifique du développement (tel que la dyslexie, la dyspraxie, la dysorthographie, la dysgraphie, parfois nommés troubles dys-) définie dès la fin du . Elle correspond à un trouble sévère dans les apprentissages numériques, sans atteinte organique, sans troubles envahissants du développement et sans déficience mentale. Des élèves peuvent toutefois rencontrer des difficultés en mathématiques sans présenter de dyscalculie : c'est pourquoi il est important de différencier les difficultés transitoires de l'apprentissage de troubles plus durables.
Description La notion de dyscalculie remonte au moins à Kosc.. (1974), qui la définissait comme une déficience spécifique en arithmétique à la suite de dommages ou de déficits de certaines régions spécifiques du cerveau. Cette difficulté en mathématiques se manifeste en l’absence d’une atteinte concomitante des fonctions mentales générales.
Définition La « dyscalculie développementale » est un trouble qui apparaît dans l'enfance durant la période de l'apprentissage de l'arithmétique et elle doit donc être distinguée de l'acalculie acquise qui elle, survient brutalement à l'âge adulte à la suite d'une lésion cérébrale, le plus souvent un accident vasculaire cérébral. Elle se manifeste chez certains enfants qui, bien qu'ayant une intelligence normale, n'arrivent pas à résoudre une soustraction aussi simple que 7-3 (Dehaene .). Ou bien, ces enfants sont incapables d’évaluer à l’œil nu de petites quantités comme deux ou trois objets placés devant eux. Ils ont aussi le plus grand mal à comprendre qu’un nombre puisse être plus grand qu’un autre (comme 9 > 8).
Ce « trouble de l'apprentissage en arithmétique » peut être détecté chez des enfants avec un QI normal ou supérieur à la moyenne et vivant dans un environnement familial et social normal. Ce trouble se rapproche de la dyslexie, qui se manifeste également par des difficultés d'apprentissage de la lecture chez des enfants qui, eux aussi, ont un QI normal et évoluent dans un environnement familial et social sans problème.
À l'âge adulte, les dyscalculiques continuent à être gênés par leur trouble : souvent, ils ne comprennent pas le prix d'un produit, d'un rabais ou ne savent pas estimer une distance. Ils ont aussi des problèmes d'orientation et des troubles de l'attention.
Le terme de dyscalculie n'est pas utilisé par tous les chercheurs.. Le terme de dyscalculie développementale introduit par Kosc (1974) est utilisé par Badian (1983), Shalev et Gross-Tsur (1993, 2001), Butterworth (2005), Dehaene et son équipe. Lewis (1994) préfèrent parler de « difficultés en arithmétique », Geary et Hoard (2005) de « troubles des apprentissages en mathématiques » ou d’« handicap en mathématiques » (, MD)
Nature des troubles Pour effectuer des calculs simples, les enfants dyscalculiques utilisent plus souvent et plus longtemps que les enfants n'ayant pas ce trouble, des stratégies primitives de comptage. Par exemple, pour calculer 4+2, ils comptent 1, 2, 3, 4, 5, 6 plutôt que de commencer à 4 et de continuer par 5, 6. Revus dix mois plus tard., ces enfants continuent à utiliser cette stratégie alors que les enfants non atteints par ce trouble changent progressivement de stratégie pour recourir de plus en plus souvent à la récupération directe en mémoire. Les difficultés en arithmétique de ces enfants viendraient de leur incapacité à mémoriser et à retrouver les résultats des calculs les plus élémentaires.
Des études plus récentes. distinguent les enfants ayant seulement des troubles d’apprentissage en arithmétique (MD) de ceux ayant en outre des troubles en lecture (MD-LD). Les deux groupes utilisent des stratégies primitives telles que le comptage sur les doigts, mais les enfants MD-LD commettent plus d’erreurs que les enfants MD.
Les dyscalculiques recourent plus souvent que les autres à des stratégies primitives et au comptage sur les doigts, le passage à la récupération directe en mémoire étant largement retardé. Ces difficultés pourraient résulter d'une mauvaise compréhension des principes régissant l'activité de dénombrement (compter en pointant avec le doigt un ensemble d’objets), lesquels constituent le socle sur lequel se construiront toutes les habiletés arithmétiques ultérieures.
Classifications L'hétérogénéité des profils cognitifs des enfants dyscalculiques a conduit les chercheurs et cliniciens à distinguer différents sous-types de dyscalculie.
Rourke propose que les déficiences en arithmétique résultent soit de déficits verbaux, reflétant un dysfonctionnement de l'hémisphère gauche, soit de déficiences non verbales qui résulteraient d'atteintes précoces de l’hémisphère droit..
Geary. (1993, 2004) a proposé trois sous-types de dyscalculies : une « dyscalculie procédurale » dans laquelle les enfants ont du mal à acquérir des stratégies arithmétiques simples (que Geary propose d’associer à un déficit de la mémoire de travail). Les enfants utilisent des procédures immatures de comptage et font preuve d’une faible compréhension des concepts utilisés dans cette activité ; un deuxième type est lié à des difficultés dans la « récupération de faits arithmétiques ». Il s’agit de difficultés d’apprentissage des tables (des résultats de tables de multiplication) ou de récupération de résultats d’additions ou soustractions simples ( ; ). Pour Geary, il s’agirait non pas d’un simple retard de développement mais d’une différence, génétiquement héritable, qui reste inchangée tout au long du développement ; une troisième difficulté de nature « visuo-spatiale » : erreurs d’alignement des chiffres en colonnes, confusions de signes arithmétiques (× pour +) ou mauvaise interprétation du rôle de la position dans l’écriture en .
Von Aster. propose une classification qui s’appuie sur le modèle du triple code de Dehaene. Suivant ce modèle, l’information numérique peut être manipulée selon trois formats : une représentation analogique codant la magnitude, un code verbal (« trois ») et un code visuel pour les chiffres . Sur cette base, Von Aster distingue trois types de dyscalculies : une dyscalculie verbale dans laquelle les enfants éprouvent des difficultés dans la mise en route des procédures de comptage pour effectuer des additions ainsi que pour stocker et récupérer les faits numériques ; une difficulté à lire et à écrire les chiffres arabes ; un défaut du « sens des nombres » se traduisant par des difficultés dans pratiquement tous les domaines liés aux calculs.
Bases neurologiques de la dyscalculie : l'approche neurocognitive
Il existe très probablement une contribution génétique à la dyscalculie développementale puisque chez les jumeaux homozygotes, si l'un est atteint, dans 70 % des cas l’autre le sera également.. Cependant, la transmission génétique de la dyscalculie reste largement méconnue et des facteurs environnementaux pourraient occuper une place importante, en particulier dans les phases précoces du développement cérébral. Il a ainsi été observé une fréquence plus élevée de dyscalculie chez les enfants nés prématurément et chez ceux qui sont exposés pendant la période fœtale à l'intoxication alcoolique de leur mère.
Pour Dehaene., il existerait deux catégories de compétences numériques : une capacité de manipuler les nombres de manière approximative que nous partageons avec des organismes dépourvus de langage comme les rats, les singes ou les nouveau-nés ; une capacité arithmétique avancée qui repose sur une notation symbolique des nombres et sur le difficile apprentissage d’algorithmes de calcul exact. Le système non symbolique, de type analogique donc, qui codifie les quantités approximatives et que l’on retrouve chez les animaux et les jeunes enfants, serait hérité des humains de leurs ancêtres et fournirait une sensibilité aux caractéristiques numériques des groupes d’objets. L’acquisition des capacités symboliques de traitement des nombres qui vient plus tard se baserait sur ce sens primaire des quantités numériques. Le fait que ce système premier du « sens des nombres » vienne à maturité durant la première année de vie du bébé, et qu’il joue un rôle central dans la cognition numérique de l’adulte, en fait pour Wilson et Dehaene un bon candidat pour expliquer le déficit primaire de la dyscalculie.
Les études de neuroimageries IRM. ont montré que cette capacité basique à manipuler des quantités de manière approximative et non verbale serait localisée dans la , visible en rouge sur le schéma. Cette région est activée lors des comparaisons de chiffres, des estimations de numérosité, des additions et soustractions approximatives. Cette capacité première du sens des nombres s’observe chez le bébé mais aussi chez l’animal. Nieder et Miller. du MIT ont identifié dans le fond du sillon intrapariétal (VIP) du singe macaque des neurones répondant sélectivement à certaines quantités précises de un jusqu’à cinq objets. Or, il existe des homologies entre la région VIP du macaque et la région HIP activée pendant l’arithmétique mentale chez l’homme. La région intrapériétale contiendrait un codage des numérosités qui serait un héritage évolutif. Chez l’homme, après l’apprentissage du langage et de l'écriture, cette même région intrapariétale s'activerait par le biais des notations symboliques des nombres telles que les chiffres arabes.
Les tâches de nature plus verbales, comme les multiplications ou les additions exactes, impliquent plutôt le , visible en vert sur le schéma. Ce gyrus est aussi le centre lésionnel du syndrome de Gerstmann, qui associe une perte du sens des nombres (acalculie) à un trouble de reconnaissance des doigts (agnosie digitaleL’agnosie digitale est l'incapacité à reconnaître, identifier, différencier, nommer, sélectionner et orienter les doigts individuellement sur ses propres mains et celles d’autrui.), à une difficulté à distinguer la gauche de la droite et à une dysorthographie. Cette région interviendrait aussi dans la mémorisation des tables de multiplication, réalisée essentiellement par récitation automatique de séquences apprises par cœur.
Enfin, la partie postérieure du , visible en bleu sur le schéma est activée dans les tâches demandant un déplacement de l'attention spatiale comme les approximations, les soustractions ou la comparaison de nombres.
On ne sait pas encore bien évaluer le rôle des perturbations du sens du nombre dans la dyscalculie développementale. Il est possible qu'il existe plusieurs types de dyscalculie, certaines relevant d'un déficit primaire du système d'évaluation analogique des quantités et d'autres d'une perturbation du système numérique symbolique.
Quelques études commencent à établir la présence d'un sens intuitif des nombres chez les jeunes enfants et à en observer les corrélats neuronaux : ainsi, une étude de neuroimagerie (avec enregistrement de potentiels évoqués) chez des bébés de a permis de montrer que le cortex intrapariétal était activé à la présentation d'objets dont le nombre varie (Izard. , 2008).