APprentissages EXécutifs et cerveau chez les enfants d’âge scolaire – APEX

De nouvelles technologies permettent aujourd’hui d’étudier de manière non invasive et répétée les processus d’apprentissage cognitif en imagerie cérébrale chez l’enfant. En France, notamment, des progrès importants ont déjà été faits ces dernières années pour la lecture et le calcul par le laboratoire de S. Dehaene à NeuroSpin. Un autre domaine d’une forte actualité scientifique est celui du développement du contrôle exécutif, c’est-à-dire des fonctions intégrées du cerveau qui, au-delà des compétences innées du bébé et du jeune enfant, permettent l’activation et l’inhibition des stratégies cognitives au cas par cas. Ces fonctions relèvent essentiellement du cortex préfrontal, connaissent une maturation tardive et, tout en étant sous contrôle génétique, sont susceptibles de s’améliorer par l’effet d’interventions pédagogiques. L’objectif du projet APEX (APprentissages EXécutifs et cerveau chez les enfants d’âge scolaire) est simple et innovant. Tester chez des enfants d’âge scolaire (Cycle 3, CM1), de façon comparable et équilibrée, avec les technologies d’imagerie cérébrale les plus adaptées dont on dispose aujourd’hui (l’Imagerie par Résonance Magnétique : IRM), l’impact respectif de deux types d’apprentissage exécutif ciblés sur les deux processus-clés du cortex préfrontal : l’Inhibition (I) ou la Mémoire de Travail (MT). Selon les laboratoires en France et à l’étranger, une préférence théorique est plutôt donnée à l’un ou l’autre de ces deux processus. L’objectif est ici de réellement en contraster l’efficacité, voire la vicariance, neurocognitive à âge égal et à matériel égal. Cela est d’autant plus critique que les conclusions des études comportementales actuelles en la matière sont contradictoires. Par construction, le projet APEX vise, en un premier temps, à mettre au point des situations informatisées d’apprentissage exécutif, Inhibition (Go/NoGo) vs. Mémoire de Travail (n-back), sur tablette numérique tactile utilisables de façon ludique et écologique à l’école ou la maison. En un second temps, il s’agira d’en tester précisément l’effet au niveau cérébral, anatomique (IRMa), de diffusion (IRMd) et fonctionnel (IRMf), en relation avec une série de performances cognitives et scolaires afin de prescrire, au final, des interventions pédagogiques ciblées.
Nous recruterons trois groupes de 30 enfants de CM1 (n=90) qui seront assignés chacun à l’une parmi trois situations d’apprentissage : Inhibition vs. Mémoire de Travail vs. Contrôle actif. Dans cette étude micro-longitudinale, chaque enfant participera à 20 sessions d’apprentissage de 15 mn par jour, 5 jours par semaine pendant un mois. Nous utiliserons une méthodologie classique d’apprentissage : pré-test (Comportement1 et IRM1), apprentissage à l’école et (ou) à la maison (hors IRM), post-tests immédiat et différé (Comportement2-3 et IRM2-3, le dernier post-test permettant de mesurer le maintien des effets d’apprentissage). La même tâche (déclinée selon le processus I ou MT) sera utilisée à toutes les étapes de la procédure, le principe de l’expérience étant d’évaluer l’effet de l’expertise exécutive croissante des enfants dans une tâche dont on fait augmenter le niveau de difficulté. Plus précisément, les différences entre le pré-test et les post-tests, c’est-à-dire (a) le « delta neurocognitif » (par exemple l’augmentation du signal BOLD en IRMf, mais aussi des indicateurs de contrainte et de plasticité structurales en IRMa et IRMd), lié soit à l’exercice intense de l’inhibition, soit à celui de la mémoire de travail, sera systématiquement mis en relation, pour chaque enfant, avec (b) le delta des mesures comportementales réalisées elles-aussi en pré-test et en post-tests (hors IRM) : tâches exécutives complémentaires d’inhibition et de mémoire de travail (transfert proche), tâches logico-mathématiques néopiagétiennes (nombre, catégorisation, raisonnement) et tâches plus scolaires (des problèmes additifs par exemple), typiques des difficultés des enfants en classe.