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d) Manipulations expérimentales des zones architectoniques :
Quelles actions va avoir l’environnement sur les colonnes ontogénétiques ?
PASKO RAKIK :
Il provoque une énucléation (= il enlève les yeux).
Il veut voir ce qui se passe si on enlève les colonnes ontogénétiques.
Il enlève les yeux de l’embryon de singe, 60 jours après leur conception (leurs neurones sont
générés mais n’ont pas tous migré vers l’aire qui leur est destinée (= aire visuelle 17)).
Si on compare le cerveau de ces bébés singes et celui de singes normaux, le cerveau n’a pas la
même forme.
 Différentes hypothèses :
_ le nombre et la hauteur des colonnes ontogénétiques restent les mêmes, mais il y
a une diminution des afférences géniculocorticales (de ces aires vers le cortex).
_ le même nombre de colonnes dévolu à l’aire 17, mais leur hauteur est diminuée.
Les neurones ne recevant pas de connexions seront dégénérés.
_ Le nombre de colonnes de l’aire 17 est réduit, mais leur hauteur reste la même.
Les autres colonnes ontogénétiques (hypothèses) :
_ disparaissent et diminution de la taille du cortex,
_ disparaissent mais sont remplacées par des colonnes ontogénétiques d’une aire
voisine,
_ elles deviennent dévolues à d’autres aires voisines.
La fonction d’une aire se fait en fonction des connexions qu’elle reçoit.
Au cours du développement, ce n’est pas seulement la protocarte qui définit l’aire.
3) Le développement des axones :
On se demande comment les axones trouvent leur cible.
a) La théorie fonctionnaliste :
WEISS :
L’axone trouve sa cible de façon aléatoire.
A partir de ce stade initial de hasard, c’est l’utilisation répétée des circuits au cours du
fonctionnement du cerveau, en situation réelle de la vie quotidienne, qui aurait sélectionné,
renforcé et stabilisé la fraction des connexions correspondant aux circuits les plus appropriés.
b) Théorie de l’affinité chimique de SPERRY :
SPERRY :
Il travaille sur les batraciens (= grenouilles …).
Les cellules cibles sécrèteraient des substances chimiques qui attireraient les axones.
Cela se traduirait par des marques distinctives qui permettent aux axones des neurones, de
reconnaître une marque identique complémentaire à la surface de leur neurone cible.
(ex : 1 clef pour 1 serrure)
c) Théorie d’EDELMAN :
EDELMAN :
Il trouve, dans les années 70 – 80, des molécules responsables de l’adhésion des cellules entre
elles, appelées « molécules d’adhésion des cellules » (= CAM).
On distingue plusieurs types de molécules selon les tissus (MCAM pour les cellules
nerveuses).
Elles jouent un rôle important dans le cheminement des axones, car elles imposent des
contraintes aux mouvements des cellules nerveuses en migration ou aux axones en cours de
croissance.
Le regroupement des axones en aires est dû à ces molécules.
Les molécules d’adhésion qui regroupent des axones et les obstacles (os, cartilages) vont
guider mécaniquement les axones pendant leur développement.
Exemple :
Les nétrines = substances diffusées au niveau du milieu du cerveau et qui vont attirer les
axones des neurones visuels.
Certaines substances vont être attirantes et d’autres vont être répulsives.
d) Théorie de HEBB :
Elle permet de comprendre ce que représente l’apprentissage, au niveau neurobiologique.
Elle est applicable aux modifications synaptiques importantes qui surviennent durant le
développement du système nerveux.
L’action corrélée entre 2 neurones, fait en sorte qu’une synapse se renforce.
Si 2 neurones, reliés à la même cible, émettent des signes coordonnés, leurs connexions sont
renforcées.
A l’inverse, si leurs signaux sont déphasés, les synapses sont affaiblies.
Quand une cellule aide de façon répétée, à la décharge d’une autre cellule, l’axone de la 1ère
cellule développe la formation de boutons synaptiques ou agrandit ceux qui existent déjà, en
contact avec le corps de la 2ème cellule.
L’action des synapses est modifiée par leur fonctionnement.
Pour HEBB, l’oubli de l’apprentissage peut être dû :
_ à la disparition de boutons synaptiques,
_ à la modification de réseaux (un apprentissage en remplace un autre).
e) Théorie de l’épigenèse par stabilisation sélective de CHANGEUX :
Théorie capitale pour l’explication du développement dans les 1ères années de la vie.
 CHANGEUX s’est basé sur différents travaux, notamment sur ceux d’HUBEL et WIESEL
(1965) : ils ont étudié les effets de la privation de lumière sur des chatons et des chats adultes.
 Pour le chat adulte, que l’on rend aveugle pendant plusieurs mois, par suture des paupières,
le système vital reste intact.
Attention : on suture un seul œil.
 Pour le chaton, un seul œil est bouché jusqu’à l’âge adulte, on lui ouvre les yeux au bout
de 6 mois.
Les enregistrements cérébraux montrent qu’un nombre faible de neurones réagit à l’œil
suturé.
A l’inverse, un nombre anormalement élevé de neurones réagit à l’œil resté ouvert.
Les colonnes qui étaient dévolues à l’œil suturé, ont migré vers l’autre œil.
Il y a une période critique de 10 à 12 semaines, après lesquelles le chat n’est plus sensible aux
privation de lumière.
 De même, le développement du système visuel de l’être humain a aussi une période
critique.
 Le développement du cortex visuel de la souris (1986) :
On va compter les épines dendritiques (les connexions).
Si on prive les souriceaux de lumière à la naissance, la densité des épines dendritiques est 10
fois moins élevée que sur les souriceaux normaux.
Au final, il y a 30% de connexions en moins sur les souris privée de lumière.
 L’exercice des fonctions cérébrales est indispensable, pendant la période critique du
développement, à la mise en place et au maintien de certaines fonctions corticales.
 Ces expériences ont montré que les influences environnementales précoces, et donc
des patterns particuliers d’actions nerveuses, durant une période critique, se traduisent
par une modification définitive des connexions nerveuses dans une certaine partie du
cerveau.
 SCHAPIRO et VUKOVICH (1970) :
Il s’intéresse au développement du cortex du ratons.
Ils comparent des ratons élevés en milieu enrichit, à d’autres en milieu normal.
Pendant les 8 jours qui suivent la naissance, 3 à 5 fois par jours et pendant 20 à 30 minutes, ils
sont soumis à un environnement enrichit (secousses, succession de bains chauds et froids,
bruits, flash lumineux, électrochocs).
Après 8 jours de traitement, les ratons présentent 30% de connexions en plus par rapport aux
autres.
 Sur l’homme, dans les 4 premières années de la vie, il est important de faire vivre des
stimulations sensori-motrices.