Le développement du cerveau est un processus prolongé qui commence in utero et se poursuit chez l’homme tout au long de la vie. Le développement du cerveau est guidé non seulement par un plan génétique de base, mais également par un large éventail d’expériences allant des stimuli sensoriels aux relations sociales en passant par le stress. La complexité de la stimulation précoce peut moduler les trajectoires de développement du cerveau et induire des modifications à long terme des circuits neuronaux sous-tendant, des modifications durables de la structure et du fonctionnement du cerveau (1) (2). L’enrichissement de l’environnement accélère fortement la maturation des systèmes sensoriels (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9), agissant sur les facteurs moléculaires impliqués dans le développement du cortex cérébral et sur la plasticité, tels que le facteur de croissance insuline-like 1 (IGF-1), le facteur neurotrophique dérivé du cerveau (BDNF) et la transmission GABAergique (3) (4) (10) (11) (12) (13) (14) (15). Il est intéressant de noter qu’une expérience enrichie limitée à quelques semaines de vie est déjà suffisante pour influer sur le développement du cerveau (4) (16) et contribue à façonner les différences interindividuelles, IGF-1 devenant un médiateur crucial dès le début d’un environnement stimulant (4) (16) (17). À l’opposé, des recherches empiriques ont fourni des preuves accablantes que l’appauvrissement précoce de l’environnement, en termes de développement et de conditions de vie défavorables, pourrait avoir une influence néfaste sur le développement des enfants (18) (19).

L’environnement peut-il vraiment modifier le développement cérébral ?

Des études sur la privation tactile et somatosensorielle au cours des premières semaines de développement ont montré que les premières expériences sont essentielles pour un développement sensorimoteur normal. Nissen (20) a élevé un chimpanzé mâle muni de tubes en carton aux quatre extrémités, de 1 à 31 mois. Bien que le chimpanzé puisse marcher plus tard, il ne pouvait initialement pas saisir avec ses doigts, ni grimper, ni se toiletter ni s’asseoir normalement. Même avec une période de récupération prolongée, le chimpanzé n’a jamais été capable de s’assoir comme le feraient les chimpanzés normaux. Thompson et Melzack (21) ont élevé des Scottre-terriers en isolement sensoriel dès la naissance, protégés de toute expérience douloureuse par un rembourrage. Une découverte surprenante était que les chiens n’avaient aucune réaction aux stimuli douloureux et n’avaient pas appris à les éviter. Une expérience précoce de la douleur apparaît nécessaire pour le développement normal du système nociceptif (22) (23). Harlow étudia systématiquement les effets de la privation sociale chez les singes (24) (25). Dans les premières études, les bébés singes recevaient deux singes «mères» en fils, l’un recouvert de tissu éponge doux mais ne fournissant pas de nourriture, tandis que l’autre, en fils ordinaires, avait un biberon attaché. Si le rôle des mères était de fournir de la nourriture, on pourrait s’attendre à ce que les nourrissons passent plus de temps près de la mère qui fournit de la nourriture, mais les bébés singes ont passé beaucoup plus de temps attaché à la mère en tissu qu’à la mère qui fournit la nourriture. Harlow a conclu: «Ces données montrent clairement que le confort au contact est une variable d’une importance primordiale dans le développement de la réponse affective, alors que l’allaitement est une variable d’une importance négligeable» (25). D’autres études ont montré que le contact avait joué un rôle important dans la réduction de la peur et la sécurité. Harlow a placé les bébés singes dans des pièces étranges qu’ils pouvaient explorer, soit en présence de la mère porteuse en tissu, soit en son absence. Les singes ont utilisé leur mère de substitution comme base sécurisée pour explorer la pièce en la quittant brièvement puis en se dépêchant de se réconforter avant de faire de longues incursions dans la pièce. En l’absence de la mère porteuse, les singes étaient bouleversés et s’accroupissaient souvent, se jetaient, basculaient, criaient et pleuraient (25). Bien que les effets d’être élevé dans des orphelinats ne soient généralement pas considérés comme un cas de privation sensorielle, les orphelinats roumains du régime communiste ont présenté ce que l’on devrait appeler une privation sensorielle. Ces institutions étaient sinistres et les nourrissons et les enfants qui y vivaient avaient une existence stérile qui était à peine meilleure que les singes élevés par la mère de Harlow. Les enfants ont été élevé avec un soignant pour 25 nourrissons. Le résultat a été un ralentissement dramatique du développement physique et cognitif chez ces enfants malheureux. Lorsque le gouvernement communiste est tombé, les enfants ont été adoptés par des familles aimantes dans des pays occidentaux tels que le Royaume-Uni, les États-Unis, le Canada et l’Australie, dans l’espoir que les effets des premières expériences déshéritées pourraient être inversés. Malheureusement, cela n’était vrai que chez les enfants adoptés avant 12-18 ans. Après cet âge, les enfants sont restés gravement cicatrisés et plus de 25 ans plus tard, ils présentent toujours un déficit cognitif et émotionnel important, notamment une baisse de QI d’environ 15 points ou plus, un cerveau plus petit, une activité électrique anormale du cerveau et de nombreux déficits cognitifs et sociaux chroniques graves. (26) (27) (28).

Une expérience sensorielle appropriée est donc essentielle au développement adaptatif du cerveau et du comportement. Mais est-il possible de fournir une stimulation sensorielle améliorée pendant le développement ?

Les neurosciences comportementales ont aussi une longue tradition d’étude par la stimulation sensorielle qui consiste à placer les animaux dans des environnements beaucoup plus stimulant que la mise en cage de laboratoire standard. L’un des premiers exemples ayant été décrit par Hebb (29). Il a amené des rats de laboratoire chez lui, où ils ont été traités comme des animaux de compagnie. Lorsque les rats ont été renvoyés au laboratoire pour des tests sur divers problèmes de labyrinthe, ils ont surpassé leurs compagnons de portée élevés en laboratoire. La conclusion de Hebb était qu’un environnement plus stimulant améliorait la fonction cérébrale et que cette amélioration était à la base de l’amélioration des performances sur les tâches cognitives. De nombreuses preuves démontrent désormais que les animaux vivant dans des environnements plus stimulants ont des cerveaux très différents de ceux vivant dans des cages de laboratoire. Krech (30) a publié un document de référence qui plaçait les jeunes animaux dans des environnements complexes pendant 80 jours après le sevrage. Lorsqu’ils ont par la suite examiné le cerveau des rats, ils ont constaté que le cortex cérébral était plus lourd et que son activité acétylcholinestérase était accrue. Ainsi, l’expérience a changé la structure du cerveau et sa chimie. Dans une étude parallèle, ils ont également montré que les niveaux d’acétylcholinestérase plus élevés prédisaient une amélioration de la capacité de résolution de problèmes. Au fil de leurs expériences, ils ont mis au point un protocole expérimental pour tenter de déterminer exactement ce que pourraient être les expériences clés. Les centaines d’études sur les effets de la stimulation enrichie révèlent généralement que les animaux ont des avantages sensoriels, moteurs et cognitifs importants par rapport à leurs compagnons de portée élevés en laboratoire, les avantages sont corrélés à un large éventail de différences neurochimiques, morphologiques et épigénétiques. L’ampleur des effets de l’enrichissement est impressionnant. Seulement 30 jours de stimulation enrichie chez les jeunes rats peuvent augmenter le poids du cerveau d’au moins 5% et ces changements semblent persister pendant le reste de leur vie. Dans des études sur les effets de l’élevage de rats sevrés dans de grands groupes sociaux (6 à 8 animaux de même sexe) dans des environnements stimulé, le poids cérébral augmente de 7% à 10%, et ceci est associé à une augmentation du nombre et de la densité des vaisseaux sanguins, taille et du nombres de dendrites et de synapses, de la glie dans le néocortex, de l’hippocampe. Il existe également une production accrue d’une variété de facteurs de croissance connus pour améliorer le développement du cerveau (31). Et bien que les premières études aient été réalisées sur des rats, il existe maintenant des études sur un large éventail d’animaux, y compris les insectes, les poissons, les oiseaux et les mammifères (y compris les humains), montrant la puissance de ce type d’expérience pour modifier le cerveau. Une question légitime à poser est de savoir quelles expériences dans les études d’enrichissement produisent les changements généralisés dans le cerveau et le comportement. Il est impossible de répondre à cette question car il s’agit probablement de l’interaction d’événements moteurs, sensoriels, sociaux et cognitifs vécus dans des logements complexes. Mais il est possible de séparer certaines des expériences pour avoir une idée de leur rôle. L’un des plus puissants semble être la stimulation tactile.

A quel point la Stimulation Tactile peut-elle développer le cerveau ?

La peau est extrêmement sensible au toucher, même dans l’utérus et à la naissance, la stimulation tactile procure une stimulation puissante liée au lien avec les parents et à l’exploration de l’environnement. La stimulation tactile (ou massothérapie), parfois associée à une stimulation kinesthésique (déplacement des membres), a été étudiée comme traitement pour les prématurés depuis les années 1970 (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41). La conclusion générale est que la stimulation tactile plusieurs fois par jour pendant environ 15 minutes entraîne un gain de poids et une augmentation de la densité osseuse chez les prématurés, améliore le développement moteur, favorise la maturation cérébrale, diminue le risque de septicémie et de stress du nouveau-né. Un programme officiel, le programme de soins et d’évaluation du développement individualisé du nouveau-né (NIDCAP), a été mis au point pour améliorer la qualité du fonctionnement neurodéveloppemental du nourrisson dans certaines néonatalogies. Un élément central des soins stimulants est la stimulation tactile. Des essais contrôlés randomisés longitudinaux ont montré une amélioration du développement moteur, affectif et cognitif en corrélation avec des améliorations significatives de l’EEG (électroencéphalographie) et de la morphologie du cerveau (IRM) par rapport à ce qui est généralement observé chez les prématurés non traités (42).

Des études sur des animaux de laboratoire ont confirmé que la stimulation tactile chez le «rat normal» améliore considérablement le développement cérébral et comportemental. Par exemple, Guzzetta (16) a montré que la stimulation tactile chez les ratons accélérait la maturation de la fonction visuelle, ce qui était associé à une augmentation dans le cortex cérébral du taux de facteur de croissance IGF-1 (ILG-1). Il a également été démontré que la stimulation tactile pendant la petite enfance améliore le comportement moteur et cognitif à l’âge adulte, ce qui était corrélé aux modifications de l’organisation dendritique corticale et à l’expression du facteur de croissance des fibroblastes-2 (FGF-2) (43) (44) (45). En outre, la stimulation tactile a considérablement amélioré les effets des lésions cérébrales périnatales et, dans une autre étude, elle a inversé les effets lié au stress dû à la privation maternelle (46). Il a également été démontré que la stimulation tactile pendant la gestation chez le rat avait des effets bénéfiques sur le comportement et la morphologie du cerveau chez le rat adulte (44) (45). De plus, l’absence de stimulation tactile entre les nourrissons et les mères altère le développement social et affectif des singes en bas âge (24). Et plus récemment, Suomi (47) a montré influence du toucher chez les bébés singes pour réduire la peur et assurer la sécurité. Il a été démontré que les expériences vécues au début de la vie, telles que le nombre de léchage et de toilettage de rats nouveau-nés par leur mère, modifiaient les profils d’expression génique (48) (49). Les interactions avec entre la mère et le nouveau-né influencent la méthylation de l’ADN dans le cortex préfrontal des singes. Il est clair que la stimulation de la peau a un effet profond sur le développement du cerveau. En effet, la massothérapie semble avoir des effets bénéfiques à tout âge et peut réduire la douleur, l’anxiété, la dépression et renforcer la fonction immunitaire (50) (51).

Bibliographie