Autour du petit "d'homme", Découvertes et avancées

De nouveaux neurones pour les nouveaux pères

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On parle souvent des liens très forts qui unissent la mère et son enfant dès le premier regard (la dyade mère-enfant). Des travaux de recherche ont montré que cette interaction intense, nécessaire pour le développement du cerveau du bébé et son câblage neuronal, modifiait également le cerveau de la mère : en particulier la mise en place de récepteurs à ocytocine dans l’amygdale (partie du cerveau impliquée dans les émotions et la reconnaissance sociale) au fur et à mesure que la relation s’installe.

Mais des travaux récents mettent en lumière, la modification du cerveau chez le jeune père !

pere

Un article est paru à ce sujet dans le numéro de septembre-octobre 2013 de “Cerveau & Psycho”, qui s’intitule “Etre père change le cerveau”, signé Brian Mossop, docteur en ingénierie biomédicale et journaliste scientifique.
On y apprend que le jeune papa est non seulement soumis à des modifications hormonales mais que son cerveau s’équipe de tout nouveaux neurones, spécialement pour cette occasion.

De nouveaux neurones

Ainsi, on peut lire dans cet article :

“Lorsqu’un jeune homme devient père, son cerveau se met à produire plus de neurones, qui forment le socle de son lien nouveau avec l’enfant”

A quoi servent ces nouveaux neurones ?

“Ces cellules forment de nouvelles voies de connexion dans les jours qui suivent la naissance des petits”

” le cerveau des parents semble s’adapter afin de détecter au mieux ce qui, dans les pleurs du bébé, traduit ses besoins du moment”

Bref, la neurogenèse (qu’on croyait pendant longtemps réservée aux premières années de vie) s’active bel et bien à l’âge adulte et notamment pendant toute phase d’apprentissage, lors d’une nouvelle expérience (et c’est particulièrement le cas à l’arrivée d’un enfant) [1].
Elle concerne certaines zones particulières du cerveau :
- l’hippocampe,
- la zone sous-ventriculaire (où les nouveaux neurones sont réquisitionnés pour le bulbe olfactif).

Une fois ces nouveaux neurones créés, ils se connectent au réseau déjà en place et permettent la formation de souvenirs sur le long terme (hippocampe) ou le codage de nouvelles odeurs (celles du nouveau né par exemple). En plus de la création de nouveaux neurones, d’autres mécanismes interviennent pour reconfigurer l’organisation neuronale : la plasticité des synapses et le remodelage dendritique (longueur et branchement des dendrites)

neurones_connex

Pour consolider les nouvelles connexions, des neurotransmetteurs ou hormones sont nécessaires. L’ocytocine est encore une fois au rendez-vous.

La vague d’ocytocine.
L’ocytocine est une hormone multi-fonctions (j’en ai parlé ici). Elle est généralement associée aux femmes enceintes, aux mamans parturientes et aux mères allaitantes.
Cette molécule est particulièrement utile :
- pendant la grossesse (moins de stress, amélioration du sommeil),
- pour l’accouchement et l’allaitement. Son rôle est de favoriser la contraction de cellules musculaires de l’utérus et des cellules myoépithéliales (les petites pompes qui éjectent le lait fabriqué dans les glandes mammaires).

Mais son rôle ne s’arrête pas là, loin s’en faut. En un mot, nous pouvons dire que c’est aussi l’hormone du bien-être, des émotions positives et du plaisir [2] [3].

La production d’ocytocine au contact de l’enfant s’active par le toucher en peau-à-peau, et plus généralement lors de toute interaction avec l’enfant. C’est la raison pour laquelle, les pères qui touchent, parlent et câlinent leur enfant “subissent” également cette vague d’ocytocine.

Une étude japonaise récente (2011) [4] a montré que l’ocytocine jouait un rôle important chez les mammifères mâles, notamment lors de l’arrivée d’une progéniture. Les auteurs ont en particulier montré que l’injection d’ocytocine dans le cerveau de singes marmousets mâles, les encourageait à partager leur nourriture avec leur descendance : ce qu’ils ne faisaient pas lorsque l’ocytocine n’était pas administrée.

 Le lien entre ocytocine, expériences et nouveaux neurones

Plusieurs hypothèses expliquent la création de nouveaux neurones et la réorganisation des réseaux. L’une d’elles consiste à dire que c’est la modification de l’environnement chimique des neurones qui conduit à l’apparition de nouvelles cellules. En particulier, le rôle de l’ocytocine dans la régulation de la morphologie des dendrites dans l’hypothalamus a été démontrée [9].
Quant au rôle de l’expérience, elle est essentielle pour des remaniements morphologiques et fonctionnels réguliers.

Mais les connaissances de ces processus rentent incomplètes.

 D’autres hormones modifiées
L’hormone masculine par excellence, c’est la testostérone.  Des recherches ont montré que de jeunes papas impliqués dans leur nouveau rôle avaient une concentration en testostérone en baisse : elle est associée à une moindre agressivité, une plus grande stabilité de la cellule familiale bref une aide précieuse pour faciliter l’engagement du père envers son enfant et sa famille agrandie [5] [6]. La baisse de la testostérone a également pour effet de booster le système immunitaire du père, limitant ainsi les risques de contamination d’éléments pathogènes envers son enfant.
Là encore, il s’agirait selon certains anthropologues d’un effet secondaire de la présence d’ocytocine (lien avec la testostérone) chez les jeunes pères.

La prolactine est également une hormone plus connue chez la mère. Intervenant dans le processus de fabrication du lait (voir ICI), elle apparaît pourtant aussi chez l’homme. Une étude de 2002 [7] a montré des niveaux de prolactine plus élevés chez les pères en réponse aux pleurs de leur enfant.

Bref, une belle adaptation pour assurer le plein épanouissement de la descendance.

Conclusion
Ce genre de résultats est très émouvant …Savoir que le cerveau des deux parents se modifie (neurogenèse, modification neuroendocrinienne) pour s’occuper au mieux de leur progéniture, est carrément enthousiasmant. Un bel exemple de co-évolution quand on sait que dans la plupart des autres espèces, les pères sont peu investis dans des interactions avec leur descendance.

Ce sont également des résultats porteurs d’espoir. Quand on sait que des défauts dans l’organisation des neurones et des dendrites sont associés à différents syndromes (Alzheimer, autisme, démence fronto-temporale…), il est légitime de se réjouir d’apprendre que certaines situations de la vie sont bonnes pour le cerveau [10] [11].

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Référence :
1- Leuner B. et al, “Parenting and plasticity“, Trends in Neuroscience, vol 33(10), pp 465-473, 2010

2- Carter CS. “Neuroendocrine perspectives on social attachment and love”
Psychoneuroendocrinology Vol 23, pp 779-818, 1998

3- Carter CS. ”Developmental consequences of oxytocin”  Physiology & Behavior, Vol 79(3),  pp 383–397, 2003

4- Saito A, Nakamura K., “Oxytocin changes primate paternal tolerance to offspring in food transfer”, J Comp Physiol A Neuroethol Sens Neural Behav Physiol., Vol 197(4), pp 329-37, 2011

5- Gray P. B., Kahlenberg S. M. et al., “Marriage and fatherhood are associated with lower testosterone in males”, Evolution and Human Behavior, Vol 23, pp193 – 201, 2002 (lien)

6- Gettler P.B., McDade T.W. “Longitudinal evidence that fatherhood decreases testosterone in human males”, Proceedings of the National Academy of Sciences, http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1105403108

7- Fleming AS, Corter C, et al., “Testosterone and prolactin are associated with emotional responses to infant cries in new fathers”, Hormones and Behavior. Vol 42(4), pp 399-413, 2002

8- Gettler P.B., McDade T.W. “Short-term changes in fathers’ hormones during father-child play : impacts of paternal attitudes and experience”, Hormones and Behavior Vol 60(5), pp 599-606, 2011

9- Ferri S.L., Flanagan L.M. “Oxytocin and dendrite remodelling in the hypothalamus” Hormones and Behavior Vol 61(3), pp 251-258,  2012

10- Guastella AJ, Einfeld SL, ”Intranasal oxytocin improves emotion recognition for youth with autism spectrum disorders” Biological Psychiatry. Vol 67(7), pp 692-4, 2010

11- Jesso S., Morlog D., “The effects of oxytocin on social cognition and behaviour in frontotemporal dementia” Brain Vol134; 2493–2501, 2011 (lien)

Nature

Quand la banquise flotte, dérive et fond !

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La banquise fond et s’amenuise d’années en années. Sa surface diminue d’environ 10 % tous les dix ans sous les effets du réchauffement de la planète. Le processus s’accélère au-delà même de tous les calculs et modèles permettant d’évaluer l’évolution du climat (environ 4 fois plus vite que ce que donnent les prédictions). Pourquoi cette accélération fulgurante ? Quels sont les paramètres prépondérants sur la fonte de la glace polaire ?

Un article y est consacré dans le dernier numéro du magazine “La Recherche” (N°481) : “Pourquoi la banquise disparaît plus vite que prévu”.

Tout d’abord une petite mise au point
Différence entre banquise et Icerberg
La banquise est de l’eau de mer glacée, sous l’effet de température très basses (en dessous de 0°C, le sel venant “perturber” la mise en place du réseau cristallin).
Un icerbeg est de la glace d’eau douce, tel qu’un glacier de montagne qui est retourné à la mer

Ce que disent les études de la banquise
La banquise est étudiée par les scientifiques par différents moyens : des stations dérivantes (sur la glace), des balises et les satellites. Ces moyens permettent de confronter la réalité aux données fournies par les modèles. Or, on constate un fort décalage entre simulation et mesures de terrain. Pourquoi ?

Comment disparaît la banquise ?
L’une des explications les plus fréquemment rencontrées de la fonte de la banquise est l’absorption de chaleur plus importante au pôle, conséquence du réchauffement climatique.

L’augmentation des températures à la surface de la terre a inévitablement comme effet de provoquer la fonte de la glace. Or, celle-ci de couleur blanche, réfléchit une bonne part du rayonnement solaire. C’est ce qu’on appelle l’albédo. La disparition de la glace, diminue donc l’albédo : une part plus importante du rayonnement solaire est absorbé, le réchauffement et la fonte sont accentués. La disparition progressive de la banquise a des conséquences qui alimentent sa cause : c’est ce qu’on appelle une boucle de rétroaction positive. 

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Source ICI

On pensait avoir tout compris avec cette première boucle qui rend compte d’un emballement de la situation mais ce n’est pas suffisant.

D’autres explications jusqu’ici négligées
* Des propriétés mécaniques modifiées
Le phénomène d’albédo est lié au comportement de la surface de la glace (capacité à réfléchir les rayons lumineux). Mais comme souvent en science, toutes les propriétés physico-chimiques sont à considérer.
La glace qui fond va voir ses propriétés mécaniques modifiées. En effet, de plus faible épaisseur, elle est plus fragile : elle va donc se déformer plus aisément, se fissurer sous l’effet de contraintes (telles que le vent) et se fragmenter : la surface d’eau, libre de glace, augmente. L’albédo diminue, ce qui accélère le réchauffement et la fonte : c’est la 2e boucle de rétroaction positive. Mais ce n’est pas encore tout.

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Le phénomène de dérive
La glace flotte sur l’eau … C’est un fait. Nous en avions déjà parlé sur ce blog il y a quelques années …ici pour rappel. La raison en est simple : la présence de liaisons hydrogène rigides qui écartent les molécules d’eau les unes des autres à l’état solide, conduit à une moindre densité de la glace.
La glace qui flotte sur l’eau se trouve donc à l’interface avec l’eau liquide sous-jacente et l’atmosphère sus-jacente. Entraînée par les courants marins, et les vents plus ou moins violents (voire les marées le long des côtes), la glace va glisser et dériver sur l’eau. Cette dérive (d’autant plus marquée que les morceaux de glaces sont fragmentés) peut amener les plaques hors de la zone polaire (vers l’Atlantique par ex) ce qui accélère la fonte.
Encore une fois, ce processus conduit à une diminution de l’aldébo et donc une accélération du réchauffement. C’est la 3e boucle de rétroaction positive

derive_banquise

La salinité
Enfin, l’effet de la salinité joue également un rôle. Dès que la fonte est amorcée, il se forme “des mares” à la surface de la banquise, qui absorbent intensément l’énergie solaire et qui sont concentrées en sel (le sel reste présent sous forme de cellules de saumure entre les cristaux de glace) ce qui accélère la fonte.

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Image from National Geographic online slide show – Photo: James Balog. Lien et autres photos

Ces effets “boule de neige” n’ont jusqu’alors pas été pris en compte dans les modèles pour la simple raison qu’ils sont très aléatoires, avec des paramètres très fluctuants (caprices des vents, courants qui changent, dynamique des glaces, incertitude sur la salinité)  et en très forte interaction* les uns sur les autres. Bref, leur modélisation n’est pas évidente.

* par exemple la salinité joue sur la solidité de la glace, sur la plongée des eaux en profondeur donc sur les courants et sur les phénomènes de fragmentation et dérive.

Pourquoi l’hiver polaire ne suffit pas
La dynamique du processus fait que le regel hivernal ne parvient pas à compenser tous les effets conjugués que nous avons présentés.
En effet, aux débuts de l’hiver, même si la congélation de l’eau superficielle plus douce est facilitée (par rapport à l’eau plus salée située plus en profondeur), la dynamique s’essouffle vite car la couche de glace formée “isole” l’eau sous-jacente. L’épaississement est lent et ralentit au fur et à mesure du temps.

Les effets de la fonte de la banquise

Contrairement à la fonte des glaciers montagneux, aucun effet sur le niveau des mers (principe d’Archimède) n’est à noter.
Mais l’océan se réchauffe ce qui modifie ses interactions avec l’atmosphère donc le climat. Le flux de chaleur océan (libre de glace) vers l’atmosphère est environ 100 fois plus élevé que lorsqu’il est couvert de glace.
Il y a également modification de la salinité et donc de la circulation thermohaline (redistribution de la chaleur sur tout le globe)

Néanmoins, de grosses incertitudes demeurent sur l’aspect quantitatif de ces phénomènes.

Pour en savoir plus :

La recherche  N°481, Novembre 2013, par P. Rampal et J. Weiss, p 54-57
- http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dospoles/alternative13.html
- http://fr.wikipedia.org/wiki/Climat_polaire
- http://fr.wikipedia.org/wiki/Circulation_thermohaline
- http://www.nasa.gov/centers/goddard/news/topstory/2005/arcticice_decline.html

Vie quotidienne

Pourquoi j’ai réussi ma confiture de raisin

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Depuis quelques jours, je réalise quelques expériences physico-chimiques dans mes casseroles. Evidemment, je vise l’excellence, car le produit de mes délires “pseudo-scientifiques” (pseudo car mon protocole opératoire n’est pas des plus rigoureux, je dois l’avouer) est destiné à ma propre consommation : j’ai nommé la confiture. Une substance douce et sucrée, de texture gélatineuse…et c’est bien là toute la subtilité et le savoir faire de la chose : s’assurer qu’il y ait prise, bref une confiture ni trop liquide, ni trop compacte.

casserole

Le résultat est à la hauteur de mes espérances (même au-delà), car ma confiture est parfaite alors même que je n’ai pas eu recours aux aides du commerce. Non, dans mon cas, la confiture a été réalisée simplement avec du sucre tout ce qu’il y a de plus normal.

confiture_vitpris Bon, je ne suis pas spécialement plus douée qu’une autre. Il faut avouer que c’est de la confiture de raisin dont il s’agit ce qui est tout de même plus facile. Pourquoi ? Voici quelques explications des phénomènes qui se déroulent.

Le processus de gélification La gelée formée lors de la cuisson des fruits est à la fois un solide et un liquide. Gloups… Pour être plus précis, nous pouvons dire qu’il s’agit réseau tridimensionnel solide parfaitement réparti au sein d’un fluide. L’ensemble est donc relativement rigide. Des éléments dissous au départ dans un liquide, se rassemblent et s’organisent dans une structure qui n’est plus soluble dans le fluide mais qui se lie à lui en formant un tout cohérent. Dans le cas de la confiture, il s’agit de la pectine présente dans les fruits, qui se trouve libérée lors de la cuisson. Les différentes molécules s’organisent alors en se liant les unes aux autres d’une part et à l’eau d’autre part : une nouvelle phase apparaît, c’est la gelée. Elle est rigide parce que les molécules sont accrochées les unes aux autres, ce qui fait que les frottements sont importants et l’écoulement est donc fortement ralenti.

La pectine

Il s’agit d’un constituant important des végétaux, maintenant la cohésion de la paroi des végétaux. On parle aussi d’acide uronique (pour briller en société) Chimiquement parlant, c’est un polyoside acide (polysaccharide). Comme son nom l’indique, c’est un sucre car formés de plusieurs “oses” et c’est une longue molécule (une macromolécule) : une très longue chaîne, comportant des cycles à 5 atomes de carbone reliés entre eux et des groupes acides (de la forme COOH).

pectine

Comme tous les acides, l’atome d’hydrogène est capable de se libérer en perdant son électron (c’est même la définition d’un acide, voir ICI) ce qui conduit à l’ionisation de la molécule.

Le cas du raisin

Tous les fruits ne contiennent pas la même quantité de pectine. Les fruits comme les cerises, les cassis, les pêches, les fraises (et encore tout dépend lesquelles) en contiennent peu. Les fruits plus “fermes” avec une jolie peau bien étanche comme les pelures d’agrume, les baies, les groseilles ou le raisin en renferment de bonnes quantités. Avec ces derniers, il est donc plus facile de produire une bonne confiture, sans ajouter en plus de la pectine commerciale (l’union européenne autorise l’utilisation de la pectine comme texturant alimentaire, sous le numéro E440).
L’autre avantage du raisin est qu’il est également un peu acide ce qui est important pour la formation du gel.

Le rôle du chauffage
Chauffer se traduit au niveau moléculaire par une agitation plus intense et donc une destruction de certaines liaisons chimiques. Ce faisant, les chaînes de pectine vont se séparer les unes des autres et se libérer des associations (par liaisons hydrogène) avec d’autres molécules du fruit. Une fois individualisées,  elles se retrouvent dans la phase fluide “le sirop” et l’idée est qu’elles se s’assemblent de nouveau au sein de sirop mais cette fois-ci de façon très intense et en occupant le maximum de place (réseau tridimensionnel) pour former le gel.

La chaleur agit également au niveau du sucre en séparant ses constituants simples (voir le § suivant) La chaleur va également permettre à l’eau de vaporiser et donc concentrer la pectine dans le sirop. Enfin, la chaleur va détruire toutes les bactéries pouvant être présents dans les fruits.

pectine_reseau

Source ICI

Le rôle de l’acidité
 Lorsque les molécules de pectine s’ionisent, elles ont tendance à se repousser (mêmes charges) ce qui l’inverse de ce qu’on souhaite. Pour cela, il faut éviter l’ionisation en maintenant le milieu acide. Si le fruit n’est pas assez acide (le raisin contient de l’acide malique par exemple), l’ajout de jus de citron est nécessaire.

Le rôle du sucre

sucre Il joue un triple rôle en fait et un bon dosage est nécessaire.
1- Le sucre permet à l’eau de sortir du fruit, par le phénomène d’osmose. Nous en avions parlé ici (en résumé l’osmose est un phénomène naturel par lequel l’eau passe au travers de parois minces afin d’équilibrer des concentrations). De ce fait, les cellules du fruit sont endommagées, et libèrent la pectine.

2- L’ajout de sucre augmente la température d”ébullition du mélange ce qui est favorable à la libération de la pectine du fruit.

3- Le sucre s’associe à l’eau du sirop, laissant les chaînes de pectine libres de s’associer entre elles car la pectine est hydrophyle (elle préfère s’associer à l’eau). Donc sans sucre, les chaînes de pectine se s’organiseraient pas, en cette structure 3D.

Et le goût la dedans ? Il s’avère que de nombreux composés aromatiques  (ceux qui donnent le goût) s’échappent avec les composés volatils. Un chauffage lent est donc préférable. LE bon dosage de la pectine (surtout si elle est rajoutée par le E440 du commerce) est également important. Une confiture trop gélifiée a moins de saveur (cf ICI). Pourquoi ? Vraisemblablement, des molécules aromatiques se trouvent emprisonnées dans le gel,  alors qu’elles devraient plutôt se libérer en bouche et s’associer aux papilles ! Et encore, tout cela dépend du type de pectine (branchée ou pas*). Bref, cela est un peu plus compliqué qu’il n’y paraît de faire de la “bonne ” confiture.

Voilà, je vous laisse sur cette magnifique photo des miennes (raisin blanc ou noir).

CIMG0398

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* on dit plutôt “fortement ou faiblement méthoxylée”.

Pour en savoir plus

Les secrets de la casserole, Hervé This (Editions Belin – 2004) http://fr.wikipedia.org/wiki/Confiture

http://fr.wikipedia.org/wiki/Gel_(mat%C3%A9riau)

http://fr.wikipedia.org/wiki/Pectine

http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/paroi/pectines.htm

http://www.docstoc.com/docs/47693374/In-a-jam-and-out-of-juice-Galacturonic-Acid

http://superkimy.com/pdf/fiche7.pdf

Découvertes et avancées

Eurêka, j’ai trouvé !

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Il y a quelques temps, lors de notre chaîne “pourquoi je kiffe la science” je racontais (et je ne suis pas la seule), que souvent, j’étais envahie d’une vague de plaisir lorsque je parvenais à percer les secrets d’une énigme. Cela pouvait être un tout bête exercice de géométrie au collège, où il s’agissait de découvrir une figure ou une propriété particulière ou bien, une question plus complexe comme la compréhension d’un mécanisme physique ou biologique (ou un mélange des deux, car c’est souvent indissociable).
Evidemment, tout le monde ne s’intéresse pas à la science (dommage !) et pourtant ce même plaisir (Eurêka j’ai trouvé !) s’exprime. Lors d’un jeu de société par exemple, il y a toujours ce petit bonheur qui nous éclaire lorsqu’on réussit sa mission. C’est le cas notamment des enfants qui agencent les pièces d’un puzzle, du quidam parvenu à placer les bons chiffres dans une grille de Sudoku, ou bien d’une maman épuisée qui a enfin trouvé comment endormir son enfant, ou bien encore de l’artiste qui a retrouvé l’inspiration créatrice . Bref, vous voyez de quoi je parle.

Que se passe-t-il dans nos cerveaux à ce moment-là ? Que nous disent les neurosciences ? et pourquoi est-ce si important ?

Ce n’est qu’assez récemment que les neuroscientifiques se sont intéressés à l’affaire : ils ont pu définir et mesurer ce sentiment de bonheur éphémère à la fois par des images en IRM et par une analyse chimique mesurant la libération d’endorphines. Quels sont les mécanismes mis en jeu exactement ?

Archimede

Archimède – Source

Descriptif du phénomène
L’effet Eurêka, en référence au mathématicien Grec Archimède, qui utilisa cette expression au moment où il comprit la poussée qui fait flotter certains objets (voir un ancien billet sur le sujet), peut se décomposer en deux étapes.
Dans une première phase, nous sommes dubitatifs face à un problème qui semble inextricable. Il n’est pas rare de ressentir une certaine frustration.
La deuxième étape concerne le moment où la solution apparaît enfin ce qui se produit de façon soudaine et inattendue. Certains chercheurs décrivent alors le basculement de la 1ere à la seconde phase comme le résultat d’une modification dans la façon d’aborder l’énigme (nouvelle représentation mentale du problème). La solution apparaît alors comme triviale, évidente. Divers sentiments se mêlent : émotions positives, sentiment d’être dans le vrai (avant même la vérification).

Le plaisir ressenti

Nous, les humains, sommes des animaux doués de conscience, notamment celle du monde qui nous entoure et nous prenons plaisir à l’observer, le comprendre, voire agir sur lui. Cette faculté spéciale, nous procure du plaisir non directement lié à la satisfaction de besoins fondamentaux ce qui est extraordinaire en soi. Le plaisir, on le ressent mais ce n’est pas qu’une impression : des scans de cerveaux de personnes en pleine résolution de problème ou en pleine découverte, révèlent une augmentation des niveaux de dopamine.
Ce neurotransmetteur (une molécule qui transfère les signaux à travers les synapses) apparaît en récompense lors d’une expérience jugée bénéfique par le cerveau : elle améliore la communication entre neurones et modifie leur sensibilité (une baisse de dopamine est généralement observée chez les personnes en état dépressif).
A la différence d’autres plaisirs, comme celui de manger pour satisfaire la faim, le plaisir engendré par la connaissance (notamment via la résolution de problème), ne cesse pas par l’apprentissage. Au contraire, plus on apprend, plus on a envie d’apprendre, pour satisfaire notre curiosité du monde et de ses mystères. C’est d’ailleurs une  sorte de cercle vicieux : trouver la solution d’un problème à priori inextricable engendre du plaisir que notre cerveau va rechercher après une première expérience. Or les recherches ont montré que nous apprenons d’autant mieux lorsque nous sommes heureux (même si le plaisir n’est qu’une composante du bonheur).

joie

L’effet sur la mémoire

Il semble qu’au moment même où la solution est trouvée, les capacités de mémorisation soient boostées. Bref, la découverte faite seul(e) après recherche, vaut bien mieux que celles reçues passivement.

Que se passe-t-il exactement dans le cerveau ?
Les neurotransmetteurs

Nous avons évoqué la dopamine. Mais d’autres neurotransmetteurs entrent en jeu dans les procédés mentaux du plaisir de l’apprentissage. Comme l’explique cet article (Vanderschuren, voir les références) qui décrit quelques études empiriques sur le jeu et les circuits de récompense et de la motivation, les opioïdes endogènes (tels que les endorphines) et les cannabinoïdes endogènes (responsables entre autre d’effet euphoriques) sont également synthétisés pendant des moments Eurêka. Ces neurotransmetteurs opèrent dans diverses parties du cerveau qui génèrent et perçoivent les émotions.

Les zones activées dans le cerveau

Les études utilisant des IRMf ou des EEG (électroencéphalogrammes) permettent d’avancer quelques hypothèses sur la façon dont notre cerveau s’organise dans ces moments-là. Diverses parties sont impliquées en particulier l’hémisphère droit  : partie frontale, dorso-frontale et pariétale, des zones sièges d’ondes alpha, bêta, gamma.

cerveau

Ces ondes sont celles générées par le cerveau (dans une bande de fréquences données, d’où les différents noms α, β, γ) résultant de l’activité électrique d’un grand nombre de neurones.

C’est surtout l’augmentation de l’intensité des ondes γ qui est constatée lors d’un moment Eurêka (ou juste avant). Ce résultat est associé à la mise en cohérence de neurones, comme une reconfiguration du système initial, permettant d’intégrer des informations individuelles pour obtenir une approche plus globale.

Le cortex angulaire antérieur est également mis en jeu. Il joue un rôle dans la résolution de conflit cognitif et pourrait expliquer le basculement dans l’approche de l’énigme conduisant à la solution.

L’activité de la zone hippocampe (rôle pour la mémoire, l’attention et la navigation spatiale) est également fortement accrue pendant un moment Eurêka ce qui suggère la formation de nouvelles associations neuronales.

Voilà pour les quelques pistes des processus mis en jeux. Mais comment s’imbriquent-ils les uns dans les autres ? Quels sont les plus importants ? Certaines théories sont établies mais nécessitent validation.

Conclusions :
Pas mal de choses ont été comprises mais les processus semblent complexes : ils mettent en jeu de nombreuses zones du cerveau avec grande interaction entre elles. Pourquoi ces recherches ? Elles sont importantes à plusieurs titres.
La compréhension du mode de fonctionnement du cerveau lorsqu’il est stimulé par une énigme peut nous permettre de développer des stratégies pour améliorer le bien être, la confiance en soi. Sur cette base, certains professionnels ont mis au point des outils permettant d’améliorer mémoire, attention, et par voie de conséquence, l’auto-satisfaction. Je pense à la technique du neurofeedback qui consiste à entraîner son cerveau (en visualisant les zones activées par EEG) à se concentrer sur certaines pensées. Cette technique commence à faire son chemin et prouver son efficacité (cf ICI)
D’autre part, sans aller si loin, comprendre comment nous fonctionnons lors de l’acquisition de nouvelles connaissances trouve son application directe dans le développement de stratégies éducatives : mieux apprendre par le jeu ou par l’expérience (énigme à élucider). En stimulant l’effet Eurêka, de meilleurs résultats liés à la mémorisation et l’apprentissage sont obtenus (voir ICI).

Pour en savoir plus
http://en.wikipedia.org/wiki/Eureka_effect
http://fr.wikipedia.org/wiki/Dopamine
http://www.sciencedaily.com/releases/2010/12/101215102440.htm

Vanderschuren, L., “How the Brain Makes Play Fun”, American Journal of Play, Vol 2 (3) : 315-337,  2010 (Lien ici)

Sascha Topolinski, Rolf Reber. Gaining Insight Into the ‘Aha’ Experience. Current Directions in Psychological Science, 2010; DOI: 10.1177/0963721410388803

Mai X et al. “Aha!” Effects in a Guessing Riddle Task: An Event-Related Potential Study“ Human Brain Mapping, Vol 23:128, 2004

Tregloan K. “Looking for A-Ha…“, 2nd International Conference on Design Education, July 2010

Autour du petit "d'homme", Découvertes et avancées

Le développement du langage chez l’enfant

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Dans un précédent post, j’évoquais la perception des autres chez le bébé (voir une synthèse ICI),et le rôle clé joué par les neurones miroirs : des neurones qui s’activent, lorsque nous regardons avec attention les faits et gestes d’autrui,  comme si nous exécutions nous-mêmes les actions que nous sommes en train d’observer. Les neurones miroirs connectés à de nombreuses parties du cerveau donnent naissance à l’empathie. Celle-ci fut jadis, une condition nécessaire à la cohésion et la survie du groupe. Elle reste aujourd’hui importante pour le développement de l’enfant et son épanouissement à chaque étape de sa vie.
Bref, continuant mes lectures sur les neurones miroirs, je me rends compte qu’ils jouent également un rôle important dans le développement du langage.
La rapidité à laquelle les enfants acquièrent le langage est un des mystères des facultés cognitives humaines. Alors cela vaut le coup de s’y pencher un peu, non ? Où en sont les recherches sur le sujet ?

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Source ICI

Tout d’abord, qu’est-ce que le langage ?
Et bien visiblement, ce n’est pas si facile que cela à définir d’après Pascal Picq, paléoanthropologue au Collège de France qui a consacré de nombreuses recherches et livres à ce sujet. Il adopte la définition d’un linguiste du XXe siècle (R. Ossipovich Jakobson). Ainsi, selon lui, le langage ne vise pas seulement à délivrer une information, mais aussi à agir sur l’autre, traduire une émotion ou atteindre le beau… pour résumer très succinctement.

Le langage : point de vue évolutionniste et implication des neurones miroirs
Cette approche est développpée dans le livre “De l’action au langage via le système des neurones miroirs” dont un bon extrait est disponible ICI. Publié en 2006. il s’agit d’une synthèse de différentes connaissances autour d’experts en linguistique, neurosciences, primatologie, développement de l’enfant… Bref, l’idée centrale est l’hypothèse du système des neurones miroirs introduite en 1997 par des italiens (Arbib et Rizzolatti) permettant d’expliquer les mécanismes cérébraux impliqués dans le langage. Ces neurones particuliers (qui “s’allument” autant quand on agit que lorsqu’on voit quelqu’un d’autre agir) sont présents dans différentes parties du cerveau et en particulier dans l’aire de Broca (région située dans l’hémisphère gauche), une zone généralement considérée comme associée à la production du langage chez l’homme.
Il semblerait que ce système se soit mis en place au travers de l’évolution des espèces : l’évolution vers le langage tel qu’on le connaît se serait fait grâce aux neurones miroirs mais pas n’importe lesquels, ceux impliqués dans la préhension donc à priori non conçus au départ pour “parler”.

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Source ICI

Pourquoi ? Les auteurs expliquent que le système d’imitation complexe des mouvements des mains a permis le développement de l’habileté manuelle conduisant à l’émergence de protosignes, une communication basée sur la gestuelle, favorisant la cohésion du groupe, la transmission de compétences. De ces capacités à maîtriser la communication manuelle, précurseur du langage, puis à contrôler l’appareil vocal sont nés la communication vocale et le langage.

Le développement de l’enfant est un peu comme une évolution en vitesse accélérée… A la naissance, on parle  d’ailleurs de réflexes” archaïques”: le petit d’homme agrippe à sa mère, ne parvient à dominer son corps que petit à petit, observe beaucoup, imite, commande peu à peu ses mains, ses pieds, la préhension, puis progressivement (et parallèlement) le langage. Bref, j’ai tendance à dire que lorsque bébé a franchi l’étape de la préhension, il a également préparé le terrain pour son futur langage !

talkSource ICI

A l’âge adulte, ne gardons nous pas quelques restes de cette apprentissage qui passe par le mouvement des mains ? Andrew Bass travaille sur les origines de l’utilisation des mains lorsque nous parlons.  Il a montré que cette gestuelle des mains pour ponctuer nos discours avait une origine évolutive. Ce chercheur a en particulier révélé que chez les poissons, une région du cerveau contrôlant le mouvement des nageoires (ancêtres de nos bras/mains) était aussi impliquée dans la communication.

De l’importance de l’environnement
Une autre étude plus récente (2009) vient apporter un peu d’eau au moulin dans la compréhension du développement du langage. Les auteurs montrent que le développement de l’intelligence et l’acquisition du discours sont fortement impliqués dans des processus sociaux. On s’en doutait un peu, mais dans quelles mesures ? Tout comme le chant des oiseaux (conforté par une étude récente de juin 2013) qui devient mature selon les réactions de leur environnement social (mère, partenaire), les essais de vocalise des bébés sont encouragés par les réponses de leurs proches. Selon les réactions de ses parents ou toute autre personne proche de l’enfant, un processus d’imitation va s’enclencher (neurones miroirs encore une fois) et les formes de vocalisation du petit vont se modifier, se corriger, complexifier.

oiseaux
Les parents sont généralement réactifs et leur réponse est instinctivement très adaptée. Les pleurs provoquent des réponses très rapides (voir ICI). Les auteurs ont noté que plus le répertoire vocal des enfants s’élargit, plus les parents complexifient leur réponse, apportant ainsi un “échafaudage linguistique” sur lequel s’appuyer.
Lorsque l’enfant a bien avancé dans son apprentissage, les auteurs évoquent aussi comment rendre plus efficace l’acquisition de nouveaux mots ou verbes. Il s’avère  que pour introduire de nouveaux concepts, il soit préférable de le faire régulièrement à différents moments (étalés dans le temps) que de répéter un mot plusieurs fois dans une unique session interactive.

Donc réagir avec enthousiasme lorsque l’enfant pleure, babille, expérimente, ne rendra pas votre enfant capricieux et dépendant de vous : c’est au contraire, répondre de façon adaptée à son besoin d’interaction pour se former et apprendre le langage.

Les mécanismes mis en jeu pour l’apprentissage (inné ou acquis)
D’après ce qui a été évoqué juste avant, l’environnement joue un rôle clé, les neurones miroirs ne s’activent que si l’environnement est riche. Donc la part d’acquis est bien présente. Mais n’y a-t-il pas une sorte de précablage présent dès la naissance qui permettent un apprentissage facile ?  Parce que tout de même, çà va quand même très vite.
Des techniques non invasives de mesure de l’activité cérébrale de nouveaux nés, ont en effet montré que dès la naissance, les zones du cerveau qui s’activent lorsqu’on fait écouter des sons aux tout petits sont les mêmes que chez les adultes (voir ICI). Ghislaine Dehaene nous cite “Le cerveau du nourrisson n’est décidément pas une cire molle attendant d’être façonnée par le monde extérieur. Il est structuré en régions fonctionnelles qui vont l’aider dans on apprentissage“.

Neurogénèse : Source ICI

Enfin je terminerai, sur ce que nous enseignent les linguistes. Car si côté moyens, l’enfant semble bien équipé, y a -t-il quelque information à glaner côté de l’organisation d’une langue, qui expliquerait que l’apprentissage se passe au mieux?
Plusieurs chercheurs pensent en effet, que les langues multiplient les structures que les cerveaux humains sont le mieux à même d’apprendre. Ce qui suggère l’idée que le langage humain a été sculpté par les contraintes imposées par l’apprentissage. Des expériences ont été menées sur des enfants de 12 à 13 mois à qui on voulait enseigner une langue artificielle possédant une grammaire (des relations de dépendance entre certains mots, du genre article + nom) d’une part puis une langue sans grammaire d’autre part (des mots juxtaposés sans lien entre eux).
Après seulement quelques minutes d’exposition à une langue artificielle simple avec grammaire, les enfants étaient capables de repérer parmi plusieurs autres, des phrases de la langue écoutée (phrases différentes de celles entendues pendant la phase d’apprentissage) car ils avaient repéré les indices de relation entre les mots.
Après une exposition plus longue (20 minutes) à une langue artificielle complexe (plusieurs milliers de phrases possibles), les même types de test que précédemment étaient brillamment réussis.

Les mêmes expériences avec une langue artificielle mais “dépourvue” de grammaire, furent vouées à l’échec même avec une langue simple.

Conclusion : Tout petits, les enfants repèrent la grammaire qui gère la dépendance entre les mots pour faciliter leur apprentissage.
Une autre conclusion de cette étude, mise en avant par les auteurs : les connaissances linguistiques d’un enfant dépassent largement sa capacité de production propre.

Bref, nos enfants sont formidables, dotés de capacités immenses sous réserve que nous soyons à l’écoute, pour répondre à leur besoin d’interaction. Ne désespérons pas si le langage tarde à venir  : les neurones miroirs sont bien là, tapis dans l’ombre à faire leur travail.

Nature

Pourquoi manger des carottes est bon pour la vue ?

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Lorsqu’un rayon lumineux, livrant une information sur l’environnement, vient heurter notre œil, il traverse une série de zones spécifiques qui vont concentrer, transmettre voire moduler qualitativement ou quantitativement l’information “lumineuse”. Mais ce qui va vraiment jouer pour délivrer le message à notre cerveau c’est la présence de récepteurs qui tapissent notre rétine, la cible en quelque sorte de l’influx entrant.
Sur cette cible, se trouvent des photorécepteurs (les cônes et les bâtonnets), un lieu privilégié où s’opère la “traduction” de la lumière en signal électrique, compréhensible par le cerveau. Oui mais comment ? C’est là que la connaissance de quelques notions de chimie organique peut être utile pour comprendre.

La vision n’est pas de prime abord un processus simple pour le néophyte (dont je fais partie), je vous propose ici une explication basique sur les grands principes.

vision

Source ICI

Les cônes - plutôt utilisés en vision diurne – rendent compte des couleurs (les pigments absorbent plus ou moins les couleurs, caractérisées chacune par une longueur d’onde, ou éventuellement plusieurs pour les couleurs intermédiaires) et les bâtonnets - plutôt sollicités en vision crépusculaire ou nocturne- rendent compte de l’intensité lumineuse.

D’un point de vue anatomique, les cônes et bâtonnets sont reliés par l’intermédiaire de neurones bipolaires (neurones intermédiaires) aux cellules dites ganglionnaires dont les axones (prolongement du neurone) constituent le nerf optique. Ces cellules qui constituent le dernier maillon de la chaîne permettent de transmettre le signal sous forme de potentiel d’action (information électrique tout ou rien reposant sur le passage sélectif de certains ions tels que sodium, potassium, calcium au-travers des membranes cellulaires). Mais concentrons nous sur la façon dont la lumière parvient à activer tout ce système.

cellules_retine

Source ICI

Bref, pour l’étape de traduction, il faut bien transformer la lumière visible, une onde électromagnétique (mélange de différentes longueurs d’onde), en influx nerveux. C’est le rôle de certains pigments, molécules particulières, présentes dans les cônes et les bâtonnets. Sous l’effet de la lumière, les pigments voient leur configuration spatiale modifiée. Qu’est-ce que ce pigment et comment agit-il?

Il s’agit d’une protéine, par exemple la iodopsine (pour les cônes), ou la rhodopsine (pour les bâtonnets) qui résulte de l’association de deux molécules :
- le rétinal, un aldéhyde (une des formes transformées de la vitamine A) ce qui lui permet de s’associer avec une protéine.
- l’opsine, une protéine.

Le rétinal est une assez longue chaîne carbonée, pourvue de plusieurs doubles liaisons (et çà c’est important pour la suite), de formule de formule chimique C19H27CHO
L’opsine est, de taille beaucoup plus impressionnante puisque constituée d’un enchaînement d’acides aminés (environ 350 AA) enroulés en sept hélices alpha. Le rétinal est attaché (par une liaison C=N) à une des hélices au niveau l’acide aminé 317 une lysine. Voir ce qu’est une protéine ICI

rhodopsine

Hélices de la partie protéique (opsine) et au centre (en rouge), le rétinal.

Configurations possibles du rétinal

La double liaison entourée en rouge, est très rigide et empêche la libre rotation de la molécule. On a donc deux molécules possibles (A ou B sur la figure) selon la position des groupes encombrants par rapport au plan de la liaison.

Le passage d’une forme (forme A, encore appelé Rétinal-Cis) à l’autre (forme B, encore appelé Rétinal-Trans) s’appelle une isomérisation.

Sous l’action de la lumière, donc d’un apport d’énergie, la molécule au niveau de sa double liaison change de configuration (de façon extrêmement rapide) et donc d’encombrement géométrique.

RetinalCis_Trans

Deux isomères du Rétinal et modification suite à l’apport d’énergie lumineuse

Mais, en étant plus allongé que son alter-égo cis, le rétinal-trans ne peut plus s’accrocher à l’opsine : la collaboration des deux molécules est brisée.
De cette coupure, une protéine s’active et va modifier certains canaux à ions (sodium et potassium) : certains se ferment d’autres s’ouvrent créant ainsi des différences de concentrations ioniques, d’où la variation de potentiel de la membrane au niveau des cellules ganglionnaires : l’influx nerveux apparaît.
Pour permettre à l’œil d’être réactif, quelques instants plus tard,  le système revient à la configuration originelle grâce à une enzyme (catalyseur biologique), qui retransforme le rétinal dans sa forme première plus repliée  ”Rétinal-Cis”. La stimulation à la lumière pourra reprendre et être traduite.

Configurations possibles de la protéine où s’accroche le rétinal

Est-ce que la forme de la protéine joue également un rôle ?
Il existe énormément de types d’opsines, avec plusieurs sous-familles. Ce qui les distingue, c’est le type d’acides aminés qui s’enchaînent modifiant l’architecte spatiale. Selon sa structure spatiale, la molécule va être plus ou moins sensible à certaines longueurs d’ondes donc à certaines couleurs. La sensibilité du rétinal est donc conditionnée par la forme de la protéine qui l’entoure.

Et les carottes là-dedans ?

Le rétinal,  est une des formes transformées de la vitamine A. Une carence en vitamine A peut conduire à la cécité crépusculaire voire une cécité totale. On retrouve cette vitamine dans les aliments d’origine animale (viandes, produits laitiers et surtout foie) ou des végétaux (oseilles, épinards, myrtilles, beurre, navets et les carottes…) ! Alors pensez à faire le plein.

Pour terminer, d’autres molécules que les pigments présents dans les yeux, réagissent à la lumière sur le même principe. En particulier, la chlorophylle qui, dans sa structure, possède de nombreuses doubles liaisons : point d’accroche pour interagir avec un rayonnement lumineux.

Pour en savoir plus :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Vue
http://www.universalis.fr/encyclopedie/iodopsine/
http://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9tinal
http://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9tine
http://fr.wikipedia.org/wiki/Cycle_visuel
http://fr.wikipedia.org/wiki/Opsine
http://lecerveau.mcgill.ca/flash/i/i_02/i_02_cl/i_02_cl_vis/i_02_cl_vis.html

Autour du petit "d'homme", Découvertes et avancées

La perception des autres chez le bébé

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Votre nourrisson vient à peine de naître que déjà il s’émerveille et s’ouvre au monde ! Tant de choses à apprendre pour pouvoir voler de ses propres ailes et devenir un être social. Que se passe-t-il dans son tout jeune cerveau ? Petite enquête au cœur des neurones, mais pas n’importe lesquels, ceux qui lui ouvriront la porte aux autres, ceux qui sont réceptifs aux stimuli de son environnement humain en déclenchant une réponse appropriée : on les appelle les neurones miroirs !

Une étude récente a montré que des bébés âgés de 5 mois étaient capables de décrypter les émotions de leurs camarades [1]. Déjà dès le premier mois, ils passent énormément de temps à observer, scruter, détailler les visages de leurs proches (maman, père, autres enfants) voire à imiter dès les premières minutes [2] . C’est bien de cette observation minutieuse que se développe la capacité des tout-petits à comprendre les autres, à imiter et se socialiser. Quels phénomènes entrent en jeu ?

Lorsque nous regardons avec attention les faits et gestes d’autrui, des neurones particuliers s’activent, comme si nous exécutions nous-mêmes les actions que nous sommes en train d’observer [3]. Il en va de même pour les émotions ! Ce sont les neurones “miroir”, connectés au cortex moteur :  ils créent dans le cerveau de l’observateur, l’image de ce qui se passe dans celui de l’acteur. De nombreuses recherches ont montré que ces neurones miroirs étaient importants pour le développement social de l’enfant [4] car ils sont plus que de simples neurones sensitifs. Ils permettent une perception “enrichie” des autres [5], une meilleure compréhension du ressenti d’autrui. D’autres analyses se sont attachées à découvrir la genèse de ces neurones particuliers. Est-ce qu’ils sont le fruit d’un processus d’apprentissage particulier ou acquièrent-ils leur fonction par une sorte de pré-câblage génétique. Bref, sont-ils innés ou acquis ?

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Quelques pistes sont évoquées. Le fait que les tout-petits passent beaucoup de temps à s’observer eux-mêmes (notamment le mouvement de leurs mains, de leurs pieds) va dans le sens d’un apprentissage. Néanmoins, le fait que les nouveaux -nés savent quasiment immédiatement imiter certaines expressions faciales de leurs parents (tirer la langue par exemple) évoquent pour d’autres chercheurs une capacité innée. La piste d’un pré-câblage permettant d’apprendre plus intensément pour ancrer des connections existantes mais encore fragiles est également largement évoquée [5]. Comment réagira une maman dont le bébé tire la langue ? Elle va l’imiter, et l’enfant sera conforté dans son idée d’interagir avec ses parents. La connexion est renforcée, la coopération enfant-parent a commencé.

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Les neurones miroirs connectés à de nombreuses autres parties du cerveau donnent naissance à l’empathie. Celle-ci fut jadis, une condition nécessaire à la cohésion et la survie du groupe. Elle reste aujourd’hui importante pour le développement de l’enfant et son épanouissement à chaque étape de sa vie.

Enfin, les neurones miroirs ont fait l’objet d’une hypothèse évolutionniste qui repose sur le fait qu’ils soient impliqués dans le développement de la préhension et celui du langage chez l’homme [6]. Ainsi, l’apprentissage du langage passerait par l’activation de certains neurones miroirs en ayant pour jalons l’observation, puis l’imitation. Ce point fera l’objet un développement plus approfondi. 

En conclusion, durant les premiers mois, il n’y a pas de risques de “trop gâter” un enfant par un trop plein d’attentions. Bien au contraire, c’est une condition requise pour le développement des neurones miroirs et de l’empathie.

Retrouvez cet article chez Maman Éprouvette, un site dédié à l’information des parents au sujet des nouvelles découvertes de la recherche concernant les enfants.

Références

1- Vaillant-Molina M., Bahrick L.E., R. Flom, ”Young Infants Match Facial and Vocal Emotional Expressions of Other Infants”, Infancy, 2013  doi: 10.1111/infa.12017

2-  Streri A., Coulon M., Guellaï B., “The foundations of social cognition: Studies on face/voice integration in newborn infants”, International Journal of Behavioral Development, 2013 vol. 37 no. 2 79-83

3- Hauser,M., Wood, J. “Evolving the capacity to understand actions, intentions and goals”, Annual Review of Psychology, 2010, vol 61, pp303-324

4- Vera Cruz de Carvalho R., Siedl-de-Moura M.L., “Empathic interactions between parents and children : an exploratory study”, The Romanian Journal for Psychology, Psychotherapy and Neuroscience, 2011, vol 1 (2) pp 192-214

5- Giudice M., Manera V., Keysers C., “Programmed to learn ? The ontogeny of mirror neurons”, Developmental Science, 2009, vol 12 pp 350-363

6- Oztop E., Kawato M.,  Arbib M, “ Mirror neurons and imitation: A computationally guided review” Neural Networks, 2006, vol 19 (3), pp254-271  http://dx.doi.org/10.1016/j.neunet.2006.02.002,

Autour du petit "d'homme", Bibliographie

Le pouvoir de l’odeur d’une maman

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L’odorat est un sens qui a perdu de son intensité, semble t-il, dans les méandres de l’évolution… En sommes-nous si sûrs ? Certes, l’homme fait pâle figure en comparaison de bon nombre d’espèces animales dont le sens olfactif est très développé car vital pour la recherche de nourriture (entre autres).
Plusieurs études sur l’odorat du petit humain m’ont interpellée. Différents travaux ont ainsi montré que le sens olfactif s’active dès la naissance, qu’il intervient fortement dans l’interaction mère-enfant et qu’il permet même des actions thérapeutiques notamment chez les prématurés. Voilà qui semble remettre en cause l’idée première que notre odorat n’est pas de grande utilité.
Je vous propose un petit tour d’horizon de la question.

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Le système olfactif chez le petit homme
Avec le sens du toucher, le système olfactif est le sens le plus mature à la naissance. Pourquoi? parce que semble-t-il, il s’agit d’un avantage évolutif pour l’ensemble des mammifères, y compris l’homme. Darwin a d’ailleurs été le premier à relier empiriquement les odeurs de la mère à l’interaction mère-enfant. Des preuves ou des indices?
Environ 1-2% du génome humain est consacré à la production de récepteurs du système olfactif : c’est dire toute l’importance que revêt ce sens [1]. Un autre fait notable est que les neurones olfactifs, comme les neurones gustatifs, à la différence des autres neurones, se renouvellent de façon régulière.

Quant à l’utilisation que l’espèce humaine en fait, on peut se tourner vers les premières heures de vie. Le nouveau-né (homme ou animal) est spontanément capable (sans aucune expérience préalable) dans ses tous premiers instants de vie de détecter et reconnaître l’odeur des mamelons de sa mère afin d’aller téter (question de survie). Pour le bébé humain, l’odeur des seins de sa mère a un effet attracteur tel une phéromone. Son système olfactif est d’ailleurs capable de détecter des concentrations très basses. [2]. L’apprentissage de cette reconnaissance olfactive s’est faite pendant la vie intra-utérine [2]  : le système olfactif du fœtus est un des premiers sens à se mettre en place entre la 11e et 15 e semaine. Les orifices nasaux permettent au fœtus, à partir du 6e mois, d’inhaler le liquide amniotique de composition variable.

Le sens de l’odorat contribue fortement à l’interprétation cognitive et émotionnelle des expériences du quotidien : cette gestion de l’information reçue, influence en retour le comportement de l’individu de sa naissance et pour le reste de sa vie.

Les odeurs de lait maternel et leurs effets

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D’après les travaux de Browne [2], le lait maternel et le liquide amniotique ont la même signature aromatique pour le nouveau né. Les auteurs nous expliquent ce résultat par le fait que le placenta est très perméable aux solutés présents dans le sang, dont la qualité et quantité dépend du régime alimentaire de la mère. Il en est de même pour le lait maternel (composants et goût liés aux produits consommés par la mère).
On apprend aussi que la mémoire des odeurs de la vie gestationnelle est active chez le nourrisson immédiatement après sa naissance et dure plusieurs semaines voire mois. L’existence d’une période sensible (1h après la naissance) pour le développement du circuit olfactif a été démontrée et l’exposition de l’enfant à du liquide amniotique ou du lait maternel est particulière bénéfique [4].
Cette mémoire des odeurs lui permet de mieux s’adapter à sa vie extra-utérine comme s’il y avait continuité entre sa vie fœtale et sa vie de néonatale. Bref, une naissance “en douceur”.

Dans quelles mesures, cette stimulation aide-t-elle le tout petit à mieux démarrer sa nouvelle vie ?
1- Gestion de la peur
La stimulation olfactive transite par l’amygdale, l’hypothalamus et l’hippocampe, parties du cerveau dont on sait qu’elles font partie du circuit médiateur de la peur et l’anxiété [2].
Un des aspects de cet effet médiateur se concrétise par le bien-être psychologique : l’odeur maternelle soulage et calme l’enfant qui pleure. Ceci a été démontré de façon expérimentale  (avec groupe de contrôle) par plusieurs chercheurs ([11]) en faisant respirer à différents nourrissons un vêtement porté par leur mère ou un vêtement non porté (pour un groupe de contrôle). Les auteurs concluent que les odeurs maternelles jouent un rôle clé dans la construction de l’attachement sécure, pour lequel la relation mère-enfant apporte sécurité et plaisir (état serein).

Une étude japonaise [3] s’est intéressée à 48 nouveaux nés (28 garçons et 20 filles) en parfaite santé (aucun problème gestationnel ni de complications à la naissance). Trois types de lait ont été utilisés comme stimuli olfactif (lait maternel, lait d’une autre mère, et lait d’une formule commerciale) lors des tests de prélèvements sanguins réalisés à la naissance. L’effet apaisant de la stimulation olfactive ne s’est produite que dans une seule configuration : suite à l’exposition au lait de sa propre mère. Il y a donc un effet de sélectivité. Certains chercheurs l’affectent aux gènes du complexe majeur d’histocompatibilité (CMH), c’est-à-dire un système de reconnaissance propre à chaque individu qui s’exprime aussi dans les odeurs corporelles.

2- Gestion de la douleur physique
Plusieurs études ont montré que l’odeur du lait maternel pendant un événement douloureux pour l’enfant (acte médical par exemple) permettait de soulager la souffrance (la douleur était évaluée en suivant des paramètres physiologiques comme le rythme cardiaque, le niveau de cortisol et l’oxygénation du sang) [3]

3- Coup de pouce à la survie
Comme pour les espèces animales, il a été montré que la stimulation olfactive chez le petit humain déclenche la recherche de nourriture : activation du phénomène de succion (mouvements de bouche plus importants en durée et en intensité) conduisant au démarrage de l’allaitement  ([9] et [11]).
Outre cet aspect nutritionnel, les auteurs de l’étude [1] concluent (en écho à d’autres travaux de recherche) que de nouvelles connaissances de la physiologie de l’odeur chez l’humain pourront avoir des implications majeures pour des actions thérapeutiques. Notamment pour les enfants prématurés, la stimulation olfactive a permis une nette diminution (de l’ordre de 45%) de l’apnée (avec et sans bradycardie) d’enfants prématurés [3].

Qu’en disent les principaux intéressés ?
Au-delà des mots, des moyens d’investigation simples permettent de comprendre où va la préférence des bébés. Comment ? Différentes études se sont intéressées à la préférence olfactive des nourrissons (lait maternel, lait de formulation ou solution saline). Le lait maternel a suscité plus d’enthousiasme (mouvements de têtes et activation buccale plus intenses) et cette préférence était indépendante de l’expérience de l’enfant (c’est-à-dire qu’un nourrisson non allaité était aussi attiré préférentiellement par du lait maternel) [9]. Le lait de formulation a ,pour sa part,  était jugé plus attirant qu’une solution neutre [6] [8]. Ce résultat montre donc que tous les bébés auraient une préférence spontanée pour le lait maternel (ndlr : sûrement un agréable souvenir du liquide amniotique comme évoqué un peu plus haut).

Les odeurs aréolaires et leurs effets
Y aurait-il autre chose au-delà de l’odeur de lait ? Parmi les composés volatiles (donc olfactivement actifs), les plus étudiés sont effectivement ceux issus du colostrum et du lait excrété par le mamelon lui-même.
Or des recherches plutôt récentes (depuis une dizaine d’années) s’intéressent à comprendre toutes les structures du sein et leur fonctionnalité pour une lactation optimale et un allaitement réussi [7].

montgomery_glands

Source ICI

Les glandes de Montgomery par exemple ont fait l’objet de travaux intéressants. Ces glandes situées sur l’aréole, ressemblent à des petits tubercules. Elles sont formées par association d’unités sébacées et lactifères. Elles se développent pendant la grossesse et l’allaitement.
Il a été montré que ces glandes exocrines émettent des composés volatiles qui activent une réponse comportementale autonome chez le petit humain. Lesquelles et pourquoi ? Une bonne partie de ces composés volatiles sont identiques à celles du lait mais d’autres sont des substances propres à ces glandes (mais on ne sait que peu de chose en terme d’analyse).
L’étude [8] concernait 22 enfants (nouveaux nés) à qui on faisait respirer des sécrétions issues de glandes Montgomery  (et uniquement celles-là donc pas de lait).
Ils en concluent que les glandes aréolaires (en plus de leur rôle lubrificateur du mamelon) interviennent aussi dans la communication chimiosensorielle entre la mère et l’enfant. Elles permettent de réguler les états d’éveil (stimulent l’enfant endormi), stimulent l’appétit, intensifient les mouvements de bouche et de tête et l’activité respiratoire.

Les odeurs de la mère en général (effet du peau-à-peau)
Est-ce qu’une mère non allaitante prive son nouveau-né de tout cela ?
Non, pas entièrement, heureusement… Il y a des situations où l’allaitement n’a pas pu se faire pour diverses raisons. Mais il faut absolument, comme nous le précisent les auteurs de l’étude [2], encourager les contacts peau à peau mère/enfant et éviter de masquer toute odeur maternelle (pas de savon).

Si le peau à peau n’est pas possible pour des raisons médicales, il est également possible d’envisager d’apporter un peu d’odeur maternelle déposée sur un coton.

Conclusion
Force est de constater que l’odorat même s’il semble un peu en retrait par rapport aux autres sens guidant l’homme dans son interaction avec son environnement, s’avère particulièrement important dans les premiers instants de la vie. Comme pour les autres mammifères, la stimulation olfactive est l’un des meilleurs moyens pour le petit, d’acquérir rapidement l’énergie des premiers instants pour entamer sa longue route de la vie.
Au-delà de cette nourriture physique, l’ensemble des articles scientifiques et thèses présentées ici nous prouve que la stimulation olfactive du nouveau né par le contact avec le corps et les seins de sa mère, est une véritable nourriture psychologique et émotionnelle (un pont entre sa vie fœtale et sa vie extra utérine). Ces odeurs maternelles, il les aime et les recherche.
Soulignons aussi l’impact thérapeutique de la stimulation olfactive, notamment pour les enfants prématurés (nette diminution de l’apnée (avec et sans bradycardie). Bref, le sens de l’odorat ne semble pas si atténué que cela pour l’espèce humaine…d’ailleurs nous assistons à un regain d’intérêt pour aiguiser ce sens : chez les jeunes enfants (création de jeux de reconnaissance des arômes) ou adultes (cours d’œnologie pour grand public par exemple).

Beaucoup de travail de recherche reste cependant à faire, notamment pour connaître en détails quels circuits cérébraux sont impliqués et comment l’apprentissage se met en place.

POur en savoir plus
http://fr.wikipedia.org/wiki/Olfaction

Annick Le Guérer , “Le déclin de l’olfactif, mythe ou réalité” Anthropologie et Sociétés, vol. 14 (2) (1990) , pp 25-45  http://www.erudit.org/revue/as/1990/v14/n2/015126ar.pdf

Références utilisées

1- Winberg J., Porter R.H. “ Olfaction and human neonatal behaviour: clinical implications“ Acta Paediatrica  Vol 87(1) (1998), pp 6-10

2- Browne J. V., “Chemosensory Development in the Fetus and Newborn“, Newborn and Infant Nursing Reviews, Vol 8 (4) (2008), pp 180-186

3- Marlier L., et al. “Olfactory Stimulation Prevents Apnea in Premature Newborns“ Pediatrics Vol 115 (83) (2005)
(en ligne http://pediatrics.aappublications.org/content/115/1/83.full.pdf)

4- Nishita, S. et al, “The calming effect of maternal breast milk odor on the human newborn infant“, Neuroscience Research 63 (2009), pp 66-71

5- Romantshik O., et al. “Preliminary evidence of a sensitive period for olfactory learning by human newborns“, Acta  Paediatrica  Vol 96 (2007), pp 372-376

6- Marlier L., Schaal B. “Human Newborns prefer human milk : conspecific milk odor is attractive without postnatal exposure“ Child Development Vol 76 (2005), pp 155-168

7- Geddes D.T., “The anatomy of the lactating breast : latest research and clinical implications“, Infant, Vol 3 Issue 2 (2007), pp 59-63

8- Doucet S., Soussignan R., Sagot P., Schaal B., “The secretion of Areolar (Montgomery’s) Glands from Lactating Women Elicits Selective, Unconditional Responses in Neonates“, (2009) PLoS ONE 4(10): e7579
Thèse disponible en français ICI

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