les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

40
Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement • Les gènes influencent le développement du cerveau Certaines maladies génétiques ont des effets étendus sur le système nerveux • Développement du système nerveux et nutrition L’exposition aux drogues pendant la grossesse peut altérer le développement nerveux • Rôle de l’expérience sur le développement cérébral • Arguments en faveur du rôle des gènes et de l’environnement

Upload: wayde

Post on 12-Jan-2016

51 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement. Les gènes influencent le développement du cerveau Certaines maladies génétiques ont des effets étendus sur le système nerveux Développement du système nerveux et nutrition - PowerPoint PPT Presentation

TRANSCRIPT

Page 1: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

• Les gènes influencent le développement du cerveau – Certaines maladies génétiques ont des effets étendus sur le système

nerveux

• Développement du système nerveux et nutrition– L’exposition aux drogues pendant la grossesse peut altérer le développement

nerveux

• Rôle de l’expérience sur le développement cérébral

• Arguments en faveur du rôle des gènes et de l’environnement

Page 2: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

Les gènes influencent le développement du cerveau

• Gènes identiques, systèmes nerveux différents– production de clones (sauterelles, crustacés) : nombre de

synapses différent pour un même neurone

– Jumeaux de vertébrés (poissons, souris) différences importantes du nombre de neurones dans le système nerveux

– Chez l’homme, étude des sillons cérébraux de vrais jumeaux

• Effet des mutations– Défaillances de la mémoire chez la drosophile

– Mutants chez la souris : altérations locomotrices et des dimensions et de la structure du cervelet

Page 3: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

Etudes de jumeaux

Monozygotes : mêmes gènes, même environnement prénatal

Dizygotes : gènes différents, environnement prénatal différent

Page 4: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

Hérédité Parenté Corrélation del’intelligence

Corrélation dela taille

Milieu

Identique Vrais jumeaux 0,88 0,93 Très semblableSemblable Faux jumeaux

(même sexe)0,63 0,64 Très semblable

Semblable Enfants demêmes parents

0,51 ; 0,53 0,54-0,60 semblable

Semblable Parents etenfants

0,49 0,51 semblable

Un peusemblable

Grands-parentset petits-enfants

0,34 0,32 Un peusemblable

Un peusemblable

Oncles, tantes ,neuveux, nièces

0,35 0,29 Un peusemblable

A peinesemblable

cousins 0,29 0,24 A peinesemblable

Corrélations entre intelligence et différents degrés de parenté

Page 5: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

Distribution de l'intelligence

65 70 85 100 115 130 145

Page 6: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

QI de la mère 0,19 0,46

QI du père 0,07 0,45

QI des enfantsadoptés

QI des enfants

biologiques

Comparaison d’enfants adoptés et biologiques

Page 7: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

Fig 3.25 - Genetic material. This series of enlargements shows the main components of genetic material. (Top) In the nucleus of every cell are chromosomes, which carry the information needed to construct new human beings. (Center) Chromosomes are threadlike strands of DNA that carry thousands of genes, the functional units of hereditary transmission. (Bottom) DNA is a spiraled double chain of molecules that can copy itself to reproduce.

Page 8: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

Caryotype

Page 9: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

Méthodes de recherche en génétique du comportement

• Etudes de familles – le phénomène survient-il par familles?

Problèmes?

• Etudes de jumeaux – compare ressemblance entre des jumeaux identiques (monozygotes) and fraternels (dizygotes) sur un trait ou caractère (100%concordance si lié à un seul gène)

• Etudes d'adoption – examine la ressemblance entre des enfants adoptés et leurs parents biologiques et adoptifs

Page 10: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

Contribution de l'environnement

• Environnement partagé – Environnement que les proches /jumeaux ont en commun (effet de la

famille, de la communauté, etc…)

• Environnement non-partagé– Effets spécifiques à un individu (école, hobbies, etc…)

• Corrélation gène/environnement– Les enfants peuvent modeler leut propre environnement du fait de leurs

gènes• Passive – Les intérêts des parents influencent l'environnement de l'enfant

• Evocative – Autrui réagit à l'individu selon ses traits génétiques

• Active – Les individus recherchent ou créent leut environnement selon leurs traits génétiques

Page 11: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

Fig 3.27 - Genetic relatedness. Research on the genetic bases of behavior takes advantage of the different degrees of genetic relatedness between various types of relatives. If heredity influences a trait, relatives who share more genes should be more similar with regard to that trait than more distant relatives, who share fewer genes. Comparisons involving various degrees of biological relationships will come up frequently in later chapters.

Page 12: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

Fig 3.28 - Family studies of risk for schizophrenic disorders. First-degree relatives of schizophrenic patients have an elevated risk of developing a schizophrenic disorder (Gottesman, 1991). For instance, the risk for siblings of schizophrenic patients is about 9% instead of the baseline 1% for unrelated people. Second- and third-degree relatives have progressively smaller elevations in risk for this disorder. Although these patterns of risk do not prove that schizophrenia is partly inherited, they are consistent withthis hypothesis.

Page 13: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

Fig 3.30 - Twin studies of intelligence and personality. Identical twins tend to be more similar than fraternal twins (as reflected in higher correlations) with regard to general mental ability and specific personality traits, such as extraversion. These findings suggest that intelligence and personality are influenced by heredity. (Intelligence data from McGue et al., 1993; extraversion data based on Loehlin, 1992)

Page 14: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

Différence d’anatomie sulcale entre jumeaux

• similarité plus grande entre jumeaux

• plus prononcée pour les sillons les plus profonds (plus précoces

Page 15: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

Certaines maladies génétiques ont des effets étendus sur le système nerveux

• 100 à 200 maladies différentes : défaillance génétique qui empêche la synthèse d’une enzyme qui contrôle la synthèse ou la dégradation d’une substance vitale (glucide, lipide ou protéine) aboutissant à un défaut de synthèse de substances indispensables ou au contraire accumulation anormale.

• Exemples : phénylcétonurie, syndrome de Williams, trisomie 21, syndrome de l’X fragile

Page 16: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

Développement du système nerveux et nutrition

• Comparaison d’enfants dénutris et normaux : réduction de performance sur les tests intellectuels

• Malnutrition maternelle augmente l’incidence de la schizophrénie

• Orphelins coréens adoptés aux USA avant 2 ans : QI au moins aussi haut que les américains

• Effets de la malnutrition sur le cerveau réversibles (Etude en IRM)

• Effets du NGF (nerve growth factor) : nombre de neurones, taille des neurones, et nombre de prolongements.

Page 17: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

Au cours du développement, le NGF est normalement produit par de nombreux organes ciblesIl est transporté par les axones des neurones qui innervent les organes jusqu’à leur corps cellulaire, empêchant les neurones de mourirIl existe de nombreux autres facteurs de croissance dont le rôle est en voie d ‘exploration

Neurone sympathique

Organes cibles

NGF

Page 18: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

L’exposition aux drogues pendant la grossesse peut altérer le développement nerveux

• Syndrome fœtal alcoolique : changement de forme du visage, taille et poids diminués

• Déficience mentale, non proportionnelle à la quantité d’alcool absorbée pendant la grossesse.

• Atrophie cérébrale et du corps calleux

• Idem pour marijuana

Page 19: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

Rôle de l’expérience sur le développement cérébral

• Rôle de « l’empreinte » néo-natale (les oies de Konrad Lorenz, les canard colverts choisissent leur partenaire dans la même espèce)

• La privation visuelle peut conduire à la cécité : non utilisation du système visuel pendant une période critique (chat : qques semaines, primates, 6 mois) provoque une cécité définitive

• La privation monoculaire donne une réorganisation des colonnes de dominance

• Idem pour strabisme expérimental

Page 20: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

•L'empreinte est un apprentissage irréversible limité à une période sensible dans la vie de l'animal. Elle augmente l'aptitude en facilitant l'apprentissage

Page 21: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

Effet de l’isolement perceptif

Expérience célèbre de Blakemore et Cooper (1970) sur des chatons. Exposition à un environnement de barres horizontales ou verticales - 5 heures par jour pendant deux semaines.

Après 5 mois, tests: les chatons sont aveugles aux stimuli qu'ils n'ont jamais vu (du moins n'y portent pas attention). De plus absence de neurones dans le cortex visuel sensibles aux orientations qu'ils n'ont jamais vues.

Page 22: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

Colonnes de dominance oculaire

les chatons commencent à ouvrir spontanément les yeux à l'âge de 9 jours. Si, à l'âge de 10 jours, on occlut la paupière d'un œil, un à deux mois après, les enregistrements électriques des neurones corticaux montrent que la quasi-totalité des neurones corticaux de l'aire 17 ne répondent qu'à la stimulation de l'œil resté ouvert, ceux normalement activés par l'œil occlus étant définitivement inactivés. Si cette expérience est réalisée chez l'animal adulte, aucune modification corticale n'est

observée.

Page 23: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

autre exemple : le cortex somesthésique des vibrisses du museau des rongeurs. Au niveau du cortex, chaque vibrisse est représentée sous la forme d'un groupement de neurones alignés en colonnes ou "barils". Les barils ne se différencient qu'à partir du 4ième 5ième jour après la naissance. Si on coupe les vibrisses à la naissance, la formation des barils est définitivement perdue pour l'animal. Si une partie seulement des vibrisses est coupée, les barils correspondants ne se forment pas, mais les barils restants viennent occuper la place laissée vacante par les barils non formés

Page 24: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

nouveau-né

adulte

axone œil D axone œil G

corps genouillé lat

cortex visuel

développement normal injection de tétrodotoxine vision monoculaire

formation des colonnes de dominance oculaire : les stimulations visuellesprovoquent la s éparation progressive des axones et la formation des colonnes dedominance. Les axones des corps genouill és des deux yeux entrent en comp étitionpour établir des synapses au niveau cortical et si les deux yeux sont égalementactifs, les colonnes des deux yeux seront identiques

Page 25: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

Lorsqu'on coupe le nerfoptique et qu'on d étruit unepartie de la r étine, onassiste à unedégénérescence de la r égioncorrespondante du tectumpuis à une repousse desfibres optiques vers leurcible d'origine.Tout se passe comme si lesaxones "savaient" quelchemin prendre pourretrouver leur cible, cegrâce à la pr ésence desubstances chimiquesémettant de véritablessignaux de reconnaissancequi attirent ou repoussentl'axone en croissance(Sperry).

Page 26: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

• Le cerveau du musicien : des arguments pour l’environnement

• Syndrome de Williams : les limites de l’innéisme

• Quelques exemples récents (apport de l’imagerie fonctionnelle cérébrale)

Arguments en faveur du rôle des gènes et de l’environnement

Page 27: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

Le cinquième doigt de la main gauche des joueurs d’instrument à corde (étude en MEG, Elbert et al., 1998). Effet de l’âge d’apprentissage

Page 28: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

Anterior part of the callosum is larger in early-trained musicians

NON- MUSICIANMUSICIAN

corpus callosum

(Schlaug et al., 1995)

Page 29: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

L’asymétrie du planum temporal est plus forte chez les musiciens ayant l’oreille absolue

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

Page 30: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement
Page 31: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement
Page 32: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

Syndrome de Williams :Dessin d’un vélo

12 ans

15 ans

16 ans

Page 33: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

Syndrome de Williams• Dû à une microdélétion du bras long du chromosome 7 à

q.11,23• QI habituellement autour de 50 (45 à 87)• Déficit sévère des aptitudes spatio-constructives, mais

aptitudes spatio-perceptive au niveau attendu pour l’âge • déficits sévères de la cognition numérique• déficits sévères de la résolution de problèmes et

planification• capacités syntaxiques intactes avec aberrations

sémantiques• capacités de traitement des visages intactes• aptitudes en cognition sociale relativement épargnées

Page 34: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

Le syndrome du retard mental avec X fragile FRAXA

La cause la plus fréquente de retard mental héréditaire spécifique, incidence:

- 1/4000 chez les hommes: RM modéré à sévère,

rarement léger

- 1/7000 chez les femmes: RM léger à modéré

Un diagnostic encore méconnu ou tardif.

Tableaux cliniques divers, s’aggravant avec l’âge

Enquête familiale +++

Page 35: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

(1) FMRI during flexion and extension movements of the fingers (2-5)

Pascal Giraux et al. Cortical reorganization in motor cortex after graft of both hands Nature Neuroscience, 2001

Avant chirurgieAprès chirurgiechevauchement

Page 36: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

(2) FMRI during flexion and extension movements of the elbows

Pascal Giraux et al. Cortical reorganization in motor cortex after graft of both hands Nature Neuroscience, 2001

Page 37: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

Compréhension de la langue des signes (Neville et al., 1998)

Page 38: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement
Page 39: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

Late blind (post-puberty) activate more visual cortex than congenital blinds (Büchel et al., 1998) during Braille reading

Page 40: Les facteurs du développement : facteurs génétiques, facteurs d’environnement

Lecture du BrailleEffet de l’âge de survenue de la cécité

Naissance

6ans

3 ans

25 ans