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André LWOFF


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Les interactions hérédité/milieu dans le développement des individus

Cet article a paru dans le supplément à droit et liberté n°140, 19-24 "Races, sociétés, aptitudes: apports et limites de la science". Écrit en 1979, il reflète les connaissances du moment. Depuis lors l'étude du système nerveux central des vertébrés a beaucoup progressé et le fait que des neurones puissent naître même chez l'adulte et tard dans la vie est un fait avéré qui apporte un complément intéressant à la position ici exprimée. En effet cela suggère qu'il existe toujours une petite réserve, au delà des temps critiques, pour permettre la compensation des manques d'interaction avec l'environnement apparus tôt dans la vie. De plus l'étude de la variabilité individuelle des souris consanguines a fait de notables progrès, tout en mettant en évidence nombre de contraintes totalement incomprises de l'environnement.

Daniel Bovet, Filomena Bovet-Nitti, Alberto Oliverio
Genetic Aspects of Learning and Memory in Mice
Science (1967) 163: 139-149

John C. Crabbe, Douglas Wahlsten, Bruce C. Dudek
Genetics of Mouse Behavior:Interactions with Laboratory Environment
Science (1999) 284: 1670-1672

Ce que l'on sait aujourd'hui du système nerveux est extrêmement restreint, mais cela ne permet pas pour autant les spéculations les plus fantaisistes. François Jacob vient de résumer de façon exemplaire à la fois l'ensemble de nos connaissances dans ce domaine et les conclusions que l'on peut en tirer. Je ne vais donc faire que préciser un certain nombre de résultats qui ont été exposés par lui, ainsi que développer certains points mieux connus et capables de conduire à des conclusions claires.

Le système nerveux, particulièrement celui de l'homme, est extrêmement compliqué à la fois dans son organisation anatomique et dans son fonctionnement. On peut avoir une idée de cette complication quand on sait non seulement qu'il est constitué d'environ 10 milliards de cellules, connectées entre elles par dix mille synapses en moyenne, mais encore qu'il ne s'agit aucunement d'une structure répétitive, constituée d'un seul type de neurone, mais d'un grand nombre de types différents. Parler du système nerveux à l'heure actuelle nécessite donc bien des hypothèse et pourtant, comme l'a bien fait remarquer François Jacob, il est très facile aujourd'hui de distinguer ce qui ressort de la génétique — ce qui est hérité — et ce qui est épigénétique — ce qui est appris. En effet, lorsqu'il y a reproduction de deux individus, il y a, en fait, production d'un individu neuf qui possède des propriétés le rendant semblable à ses parents. C'est l'ignorance de cette élémentaire observation qui fait que certains se croient fondés à mettre sur le même plan ce qui est héréditaire et ce qui est acquis. Il n'y a pas d'homoncule présent dans les parents, et l'enfant est bien un être entièrement nouveau, et pourtant il participe clairement de ses ascendants. Ce qui est inné est un ensemble de règles, un programme, et l'individu résulte de l'expression de ce programme; il est par conséquent totalement tributaire, dans son développement, de l'environnement dans lequel il se trouve, de même d'ailleurs qu'il se trouve strictement contraint par les règles présentes dans le programme. Ainsi, pour le système nerveux, il existe des règles de mise en place et des règles de fonctionnement. Ces règles sont spécifiées par le patrimoine génétique, comme le montre l'existence d'un grand nombre de mutants affectés de façon visible dans l'anatomie fine du réseau nerveux (classes de cellules absentes, classes de synapses manquantes, par exemple). Les effets de ces mutations sont toujours graves et elles conduisent à des déficiences de comportement très sensibles : la destruction par mutation d'une instruction de mise en place du câblage du réseau nerveux conduit bien évidemment à des effets très pléiotropes et par conséquent le plus souvent très nuisibles. Cette observation est élémentaire et ne correspond qu'aux distinctions les plus grossières entre individus différents. Or, il existe une infinie variété de performances (comme disent les anglo-saxons) entre les personnes : c'est qu'il ne suffit pas qu'elles aient eu les mêmes règles de mise en place de leur système nerveux pour avoir les mêmes performances, encore faut-il que cette mise en place se soit effectuée dans le même environnement, depuis les derniers mois de la vie embryonnaire jusqu'à l'âge adulte. Cette mise en place, foncièrement associée à la croissance du système et à ses interactions avec un environnement approprié est extrêmement sensible aux variations du milieu. Non seulement une déficience en nourriture, mais aussi une déficience en tous types d'apports perceptifs et cognitifs seront irréversiblement marqués dans le cerveau de l'individu. Plus précisément, à chaque type de programme correspond une classe de milieux lui permettant chacun une classe de performances optimales (il faut noter ici que "performance optimale" ne signifie rien dans l'absolu, il s'agit de performances pour un critère donné, par exemple le comportement homéostatique de l'individu. L'optimum est donc une fonction du milieu dans lequel s'exerce la performance; il n'est évidemment pas le même dans la forêt primaire africaine et au sein d'une grande ville européenne !). Cela signifie en particulier qu'il n'y a aucune correspondance biunivoque entre programme et performance optimale : deux programmes identiques conduisent en général à des performances différentes et, inversement, à deux performances identiques peuvent correspondre des programmes différents. Il s'en suit que l'analyse mendélienne des caractéristiques génétiques (donc du programme) ne peut se faire que dans des conditions extrêmement précises et limitées. Chez l'homme c'est évidemment presque impossible et cela ne se fait pratiquement que dans le cas où il y a des altérations grossièrement nuisibles du système nerveux. Toute affirmation en sens contraire relève ou bien de la plus grande ignorance ou bien d'une mauvaise foi annonçant les pires tromperies. Chez la souris, mammifère dont nous avons de nombreuses lignées consanguines et pour lequel il est possible de définir avec quelque raison un milieu extérieur précis, on connaît ainsi un grand nombre de mutants révélant des altérations bien définies de leur système nerveux.

On a pu mettre en évidence par exemple des lignées présentant de façon héréditaire une altération du schéma général des périodes de sommeil paradoxal (rêve) au cours du sommeil. Dans ce cas précis, les relations avec l'environnement ne sont pas directement apparentes et il paraît difficile de relier une information sur le programme (la génétique mendélienne de cette altération) et sur le comportement correspondant. La plupart des mutations connues conduissent à des observations de ce genre; aussi a-t-on cherché à voir directement les effets d'un environnement altéré sur le phénotype individuel de souches sauvages (c'est-à-dire possédant un programme génétique type). Les expériences les plus parlantes à cet égard sont celles de privation sensorielle : l'absence de stimuli appropriés à un moment donné, précis, du développement individuel, conduit à une régression irréversible des aptitudes. L'exemple le plus détaillé concerne l'apprentissage de la vision chez le chat nouveau-né. Des chatons privés artificiellement de vision entre leur troisième et leur septième semaine sont ensuite affligés d'une cécité définitive; au contraire un chat adulte privé de vision, même durant une année entière, restera parfaitement capable de voir lorsque cessera la privation. Si le chaton est soumis à une privation partielle (comme c'est le cas par exemple si on lui impose de vivre dans un milieu où n'existent que des lignes verticales) il aura, devenu adulte une vision très altérée : il sera aveugle à toutes les orientations autres que verticales.

De très nombreux exempes de ce type sont aujourd'hui décrits. Chez l'homme il existe quelques cas extrêmes "d'enfants loups" qui permettent d'établir avec certitude que, comme la vision nécessite un milieu approprié, l'apprentissage du langage nécessite une interaction avec un milieu où l'on parle. Il semble qu'à l'âge de six ans l'aptitude au langage soit totalement figée dans ce qu'on a établi les six années précédentes. De même l'étude du cortex auditif chez l'homme montre que la perception des sons est strictement dépendante de l'âge et de la langue maternelle, l'enfant reconnaît beaucoup plus de sons que l'adulte. Ou encore, le fait d'être élevé dans une langue donnée fait perdre un grand nombre d'aptitudes à reconnaître des sons qui existent dans d'autres langues. On sait combien il est difficile de perdre son accent lorsqu'on apprend, adulte, une langue étrangère !

Tous ces résultats concourent à formuler une conclusion certaine : la part de l'environnement dans la réalisation du programme héréditaire conduisant au système nerveux de l'adulte, et à son comportement, est fondamentale. En particulier l'apprentissage se fait par perte de capacités initialement présentes dès que le milieu n'apporte pas, au moment opportun, les stimuli appropriés. Il devient dès lors évident que le milieu culturel et social donne à l'individu une empreinte irréversible et qu'il n'est en général pas possible d'attribuer une part quelconque à l'hérédité en face d'une quelconque mesure d'un comportement !

Tout cela peut se résumer par la proposition d'une théorie qui tente de rassembler l'ensemble des hypothèses et observations en un tout cohérent. Mais, comme cela a été dit tout à l'heure, il faut garder conscience qu'aucune théorie n'épuise la connaissance en soi : l'objet de la théorie est de proposer un modèle afin de le confronter concrètement avec l'expérience. Lorsque certains croient pouvoir justifier le racisme au nom de théories sur le système nerveux, c'est bien évidemment parce qu'ils fondent leur modèle sur une hypothèse a priori (ce n'est donc pas une conclusion !!!), l'hypothèse que l'environnement ne joue pas ou joue peu de rôle dans le genèse du comportement du système nerveux. Il s'agit donc d'un choix délibéré, qui assimile l'homme et les vertébrés supérieurs aux invertébrés les plus primitifs, et qui parmi les diverses données actuelles sur le système nerveux, ne retient que les altérations héréditaires et oublie, volontairement ou par grossière ignorance (je ne sais quel est le pire !) le résultat des très nombreuses expériences de privation sensori-motrice.

Parmi la pléiade de modèles proposés aujourd'hui, l'un d'entre eux paraît particulièrement fécond parce qu'il intègre bien l'ensemble de nos connaissances sur le système nerveux. Il se résume en ceci : parmi les facteurs qu!i règlent la mise en place du réseau nerveux et de son fonctionnement c'est le développement de la connectivité qui pourrait le mieux se relier à la genèse de l'automate nerveux comme régulateur du comportement homéostatique de l'individu, en intégrant l'histoire du fonctionnement local de chaque neurone sous la forme de la présence ou de l'absence d'une connexion (synapse). Plus précisément, on imagine qu'au cours de la genèse du réseau nerveux les synapses (contacts entre cellules nerveuses ou neurones) se forment de façon temporaire. Ces synapses labiles peuvent soit régresser et diparaître, soit être stabilisées et fixées, en fonction de l'activité locale du réseau. On a pu montrer qu'avec des hypothèses de ce type il devient possible d'engranger un très grand nombre de séquences associatives, sous la forme d'un réseau, parcouru selon un déroulement approprié par des influx nerveux (potentiels d'action). Chaque type de séquence représente une mémoire particulière et le rôle du milieu extérieur est de sculpter dans la masse cérébrale (en faisant disparaître de façon sélective certaines connexions qui existaient au préalable) une image des associations présentes dans l'environnement. On transforme ainsi des relations temporelles, comme la simultanéité, en associations spatiales (géométrie de la connectivité). En toute rigueur il faudrait remarquer que cette évolution donne une image de l'environnement qui n'est pas seulement fixée dans la géométrie du réseau nerveux, mais aussi dans son fonctionnement interne : ce sont des séquences de parcours de la géométrie, qui forment la base de la mémoire et de l'apprentissage. Ainsi le même réseau (en ne considérant que sa géométrie) parcouru par des suites d'influx ayant une organisation temporelle différente, pourra servir de support à des mémoires différentes.

Les données actuelles sur le système nerveux des vertébrés supérieurs sont toutes compatibles avec ces hypothèses, du moins en ce qui concerne la mémoire profonde (liée aux processus d'apprentissage fondamentaux : coordination des mouvements, vision, audition, phonation, et même langage ...). On retrouve bien ici la distinction fondamentale programme/réalisation : le programme donne les règles d'évolution locale de l'état des synapses (labile, stable, régressé) en fonction de l'activité, mais ne dit rien sur le milieu extérieur; à son tour l'environnement fait agir ces règles et fixe irréversiblement (le plus souvent) un certain nombre de ses caractéristiques propres si elles apparaissent au moment opportun. La réalisation est donc strictement dépendante du milieu.

Pour illustrer ce point je vais prendre comme exemples les expériences de Bovet sur un type d'apprentissage chez la souris. On possède de nombreuses lignées consanguines de ce mammifère et il est assez aisé de mettre au point des dispositifs expérimentaux simples pour étudier les modalités de certains apprentissages. Ainsi Bovet a commencé par mesurer quantitativement les facultés de résolution d'un labyrinthe chez une lignée de souris et il a systématiquement croisé entre elles les souris capables d'une résolution rapide du labyrinthe et entre elles les souris incapables d'en sortir. Au bout d'un assez grand nombre de générations, nécessaires pour bien établir la consanguinité, il a ainsi obtenu des lignées "rapides" et des lignées "lentes". Une intelligence bornée aurait arrêté là l'expérience et en aurait conclu qu'il existe des souris "intelligentes" et des souris "bêtes" différant par quelques "gènes de l'intelligence". Bien sûr ce n'est pas le cas de Bovet, et conscient de ce que cette généralisation aurait d'aberrant, il s'est limité à la stricte connaissance apportée par sses résultats expérimentaux, à savoir qu'il existe un contrôle génétique strict dans l'aptitude à apprendre à résoudre un labyrinthe présenté selon un protocole expérimental donné. En fait cette honnête analyse des expériences donne immédiatement le moyen d'en concevoir d'autres : que se passe-t-il si, conservant strictement le terme choisi pour le comportement final, c'est-à-dire sortir d'un labyrinthe donné, on ne fait que modifier la façon dont il est présenté dans les séances d'apprentissage ? Concrètement, si dans la première série d'expériences, le labyrinthe est présenté en trois séances quotidiennes de vingt minutes, espacées par plusieurs heures, que se passe-t-il si on le présente chaque jour en une seule séance d'une heure ? Le résultat est spectaculaire : les souris rapides selon le premier test se divisent maintenant en groupes de rapidité variable, certaines devenant incapables de sortir du labyrinthe, et inversement certaines des souris lentes deviennent capables d'apprendre très rapidement à sortir du labyrinthe. Ainsi les conclusions de l'expérience précédente se trouvent considérablement enrichies : comme on pouvait s'y attendre, il est impossible de définir une relation entre l'intelligence en soi et le patrimoine héréditaire. Pourtant on peut en tirer un enseignement très important. Une même performance finale peut être atteinte selon des chemins différents et ces chemins dépendent de façon cruciale de l'environnement. Bovet pense que ces résultats indiquent qu'il existe un mode d'apprentissage particulier à chaque individu (contrôlé par un très grans nombre de facteurs génétiques) qui peut le conduire à résoudre au mieux les problèmes posés par son environnement et que la seule conclusion qu'on puisse en tirer est qu'un enseignement identique pour tous est très certainement nuisible à certains. Ce que disent par conséquent les études génétiques, c'est qu'il conviendrait de développer des  recheches en pédagogie !

On retiendra donc de tous ces exemples qu'il n'y a pas de correspondance biunivoque entre les comportements liés à l'apprentissage et les programmes génétiques correspondants : deux programmes différents peuvent fort bien conduire, dans des environnements appropriés, à des performances identiques, ou encore à inverser les performances quan les environnements sont échangés ; et, tout aussi bien, deux programmes identiques peuvent conduire à des performances de tous ordres. Ce qui revient à dire que le "problème" de l'hérédité de l'intelligence n'est en aucune manière un problème scientifique et que prétendre le poser n'est rien d'autre que le pur placage d'idéologies n'ayant rien à voir avec la connaissance sur les théories scientifiques.