La latéralisation cérébrale et sesfacteurs de développement

M. Habib

http://resodys.org

Argumentaire

Troubles du langage(oral/écrit)

Troubles decoordination motrice

dyslatéralité

Questionnaire de latéralité manuelle d'Edinburgh. D’après Oldfield, 1971

Coefficient de latéralisation manuelle : D-G/D+G =

Quelle main utilisez-vous ? Droite Gauche

1. Pour écrire

2. Pour dessiner

3. Pour lancer une balle

4. Pour utiliser une paire de ciseaux

5. Pour vous peigner

6. Pour vous servir d’une brosse à dents

7. Pour tenir un couteau

8. Pour manger avec une cuillère

9. Pour frapper avec un marteau

10. Pour vous servir d’un tournevis

AVESOCPR

7.006.50

6.005.50

5.004.50

4.003.50

3.002.50

2.001.50

1.00

50

40

30

20

10

0

Std. Dev = 1.28

Mean = 4.99

N = 284.00

always left always right

Test de Bishop (1996) : analyse du choix de la main dansle "reaching" de cibles ipsi- ou controlatérales

Enfants de 7 à 11 ans :SLI, DCD et témoins :- pas de différencedans la préférencemanuelle sur lesquestionnaires- Test de Bishop :seuls les témoinschoisissent de passerla ligne médiane(cibles gauches pourles droitiers, ciblesdroites pour lesgauchers)

Argumentaire

Troubles du langage(oral/écrit)

Troubles decoordination motrice

dyslatéralité

Deux questions fondamentales :- quel est le substrat cérébral de la latéralité? - comment se met-il en place?

Les droitiers ont le silloncentral gauche plusprofond, les gauchers, lesillon central droit.

Central sulcus

gaucher

ambidextre

droitier

Mesure volumétrique de l'aire sensori-motrice sur les IRM

L'efficience manuelle droite estcorrélée au volume cortical del'aire motrice gauche, etinversement corrélée à ladroite, chez le droitier.

Chez le gaucher, elle estcorrélée au volume corticaldroit et au gauche

professional keyboard players, whoreported approximately twice as muchweekly practice time as the amateurmusicians, have significantly more graymatter in several brain regions,including the primary sensorimotorcortex, the adjacent superior premotorand anterior superior parietal cortexbilaterally, mesial Heschl’s gyrus(primary auditory cortex), thecerebellum, the inferior frontal gyrus,and part of the lateral inferior temporallobe, than either the amateurmusicians or the nonmusicians.

Handedness

• 10% of the population is Left Handed• Left handers have different brain organization

70%LH

15%RH

15%both

Speech ControlLeft handers

95%LH

5%RH

Speech Control Right handers

What is left-handedness?

distribution théorique de la latéralité manuelle dans la population en fonctionde la présence du gène "right-shift" sous forme homozygote (rs++),hétérozygote (rs+-) ou de son absence (rs--). D'après Annett (1995).

Norman Geschwind : 1926-1984

G D

Planum temporale

Aire de Wernicke

TESTOSTERONE

DOMINANCEATYPIQUE

TROUBLES D’APPRENT.

MALADIES IMMUNES

GAUCHERS,AMBIDEXTR

INCIDENCEFAMILIALE

LANGAGE, DYSLEXIE, ETC.

THEORIE de GESCHWIND-BEHAN-GALABURDA(représentation « triadique »)

ANOMALIES DE MATURATION DUCERVEAU

ANOMALIES DE MATURATION DUCERVEAU

ANOMALIES DE MATURATION DUCERVEAU

Asymétries atypiques

PT

NON DYSLEXIC

Planumtemporale

DYSLEXIC

Planumtemporale

left right

Absence of planum asymmetry in the dyslexic brainFrom Galaburda et al., 1979; 1985

Divergent asymmetry of temporaland parietal cortex

0,5 2,0-0,6

-0,4

-0,2

0,0

0,2

0,4

Handedness

∂PT

RH NRH 0,5 2,0

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

-0,0

0,2

0,4

Handedness

∂SR

RH NRH droitiersabsolus

droitiersabsolusnon droitiers

non droitiers

asymétrie du planum asymétrie de l'opercule pariétal

F= 4,558; p=0.03

F= 9,983; p= 0.003

-,8

-,6

-,4

-,2

0

,2

,4

-,5 -,4 -,3 -,2 -,1 0 ,1 ,2 ,3 ,4 ,5asymétrie planum temporal

asym

étrie

ope

rcul

e pa

riéta

l

r=0.142; P=0.381 DroitiersNon Droitiers

Conclusion n°1• La préférence manuelle, l'expression la plus directement

explorable de la latéralisation hémisphérique, est étroitementliée à l'asymétrie de volume du cortex sensori-moteur.

• Mais cette relation pourrait être la simple conséquence del'usage préférentiel d'une main sur la structure corticale (cf lesmusiciens)

• Il existe par ailleurs des asymétries corticales dans la zonepostérieure du langage affectant non seulement l'aire deWernicke, mais également l'opercule pariétal, sur l'autre bergede la scissure sylvienne

• Ces asymétries sont statistiquement liées à la préférencemanuelle, mais de manière complexe, des asymétriesdivergentes pouvant contribuer de manière séparée

ba ga

ba ba ba

ba

ga

ga

ga galeft left leftright right right

--

• Both ears project bilaterally• Contralateral projection is

stronger

• With dichotic inputthe ipsilateral ear’sinput is suppressed.

-

9 left-handed subjects with lefthemisphere speech representation :Strong leftward PT asymmetry

7 left-handed subjects with right-hemisphere speech representation :No consistent PT asymmetry

Fused dichotic word test (index ofspeech lateralization)

Mais voir également Neuroreport. 1993 Nov 18;5(2):169-72 Jancke L, Steinmetz H Auditory lateralization and planum temporale asymmetry.= aucune corrélation PT/REA

Functional laterality index (PET) during storylistening : left PT, but not PT asymmetry predictsglobal and regional (only parietal) functional asymetry

Absence de corrélation anatomo-fonctionnelle dans les aires antérieureset postérieures du langage

Lien entre asymétrie planum etlatéralité du langage seulement chezmâles non-droitiers (taille planumdroit / activation hémisphériquedroite)

Comment ces asymétries se mettenten place : ontogénèse, phylogénèse

Teszner et al., 1972 :asymétrie du planum déjàprésente sur un cerveau de fœtus àterme

Asymétrie de la flexion télencéphalique et formation des "petalia"

Co-twins correlationsEffect of handedness

Effect of birth weight

Des paires de jumeauxmonozygotes peuventavoir des asymétriesdivergentes

Les différences de poidsde naissance expliquentune partie de la variance

L’asymétrie du planumtemporal est plus forte chezles musiciens ayant l’oreilleabsolue

GOTTFRIED SCHLAUG The Brain of Musicians: A Model for Functional and Structural Adaptation Ann NY Acad Sci 2001 930: 281-299.

Conclusion n°2• L'asymétrie sylvienne est déjà présente chez le fœtus avant la

naissance, ce qui suggère une prédétermination génétique ou desfacteurs pré-natals.

• Elle est également présente chez des ancêtres historiques(fossiles) ou actuels (singes) de l'homme moderne, renforçantl'idée d'une tendance ancrée dans l'évolution des espèces(torque)

• Toutefois, elle n'a pas de rapport direct avec la préférencemanuelle chez le singe (sauf pour les aires précentrales)

• S'il est probable que l'asymétrie sylvienne générale provienned'une prédétermination génétique, l'asymétrie du planum seraitplutôt déterminée par des facteurs liés à l'expérience.

Asymétries en faveur du côté gauche Asymétries en faveur du côté droit

isthme

nsp<0.05p<0.03p<0.01p<0.005p<0.001

effet de la manualité et du sexe surla taille du corps calleux

main

main x sexe

droitiers non-droitiers700

800

900 femmeshommes

aire calleuse totale (mm2)

interaction main X sexeF = 5.243, p = 0.026

droitiers non-droitiers70

80

90

100 femmeshommes

surface isthme (mm2)

interaction main X sexeF = 4.761, p= 0.03

Corps calleux fœtal globalement plus volumineux sur le cerveau féminin

1

2

3

4

5

20 30 40 sem 0,2 0,4 0,6 0,8 1 an

2 4 6 8 10 12 (mois)

cerveaux defœtus

cerveaux denourrissons

semaines degestation

vie extra-utérine

naissanceà terme

AGE

SUR

FAC

E C

ALL

EUSE

(CM

2 )

D ’après Clarke et Innocenti, 1989

malefemale

Hypertrophie du corps calleux

dyslexique (2136) témoin

Anterior part of the callosum is largerin early-trained musicians

NON- MUSICIANMUSICIAN

corpus callosum

(Schlaug et al., 1995)

Conclusion n°3• Les méthodes les plus récentes d'imagerie mettent plutôt l'accent

sur l'asymétrie des faisceaux de substance blanche, dont ladirection reflète l'asymétrie corticale et dont la dynamiquedéveloppementale est explorable au mieux à travers le corpscalleux

• Le corps calleux, nécessairement impliqué dans tout phénomènede latéralisation hémisphérique, est une structureparticulièrement propice à l'examen in vivo.

• Sa morphologie est influencée par divers facteurs, génétiques,l'influence du milieu hormonal précoce, mais aussi del'expérience et de l'apprentissage.

• Le corps calleux est plus vaste chez les gauchers et dans diverstroubles du langage et atrophié chez les enfants hyperactifs

Conclusion générale

• Il existe probablement une tendance innée etuniverselle à ce que la majorité des individusaient un biais hémisphérique gauche, tendancecontrariée ou inexistante chez une minoritérelativement fixe d'individus

• La dyslatéralité est certainement un témoin nonspécifique de la mise en place défectueuse decircuits, en particulier interhémisphériques

Conclusion (suite)

• Devant une telle hétérogénéité des mécanismes, il estprobable que la dyslatéralité n'est pas un facteur causaldu trouble d'apprentissage, mais un reflet indirect dudéfaut de mise en place des circuits sous-jacents

• Mais rien n'empêche de penser qu'un travail spécifiquede la coordination intermanuelle ne puisse favoriser larécupération, certainement des DCD, peut-être aussi decertains troubles du langage oral et écrit

Vers un modèleneurodéveloppemental de l'asymétrie

cérébrale

Different sulcal anatomy between MZ twins•More similarity between twins•More pronounced for deepest sulci (i.e. earliest)

Une expression asymétrique des gènes sur le cerveau humain serait décelable dès l’embryon de 12 semaines,résultat de la sécrétion asymétrique, sur les parties droite et gauche du tube neural, de « morphogènes », dessubstances diffusibles qui portent une information capable d’influencer l’organisation des cellules au cours de lacroissance neurale en régulant l’expression de facteurs de transcription

Posterior BA 22:- Organisation modulaire(clusters de neurones espacésrégulièrement)-Diamètre des clusters D=G- distance interclusters : 20%plus large à Gche

Asymmetries of minicolumn number in primary andassociation auditory regions correlated with axonalfiber numbers in the subregions of the corpuscallosum through which they project. PTminicolumn number was more asymmetrical in menthan women but total number was similar in the twosexes. We conclude that asymmetry of the surfacearea of the PT is a function of minicolumn spacing.Fewer callosal projections between the plana arefound when the minicolumn spacing is moreasymmetrical.