Nos neurones ont une capacité d’adaptation et de réorganisation extraordinaire ! C’est ce qu’on appelle la « plasticité cérébrale », ou encore la « neuroplasticité ». La plasticité est essentielle au fonctionnement de notre cerveau, et est un élément fondamental de la mémoire et de l’apprentissage  !

C’est grâce à elle qu’un enfant apprend à parler et à marcher. Toutefois, la plasticité ne survient pas seulement chez l’enfant. C’est aussi grâce à elle qu’un adulte peut apprendre et développer de nouvelles habiletés comme jouer d’un instrument de musique ou apprendre une deuxième langue. La plasticité survient aussi à la suite d’un traumatisme physique ou psychologique (p. ex., un AVC ou un traumatisme crânien cérébral). Ainsi, nos expériences affectent l’organisation du cerveau, autant dans son anatomie que dans sa manière de travailler.

La plasticité peut être comparée au processus de création de sentiers en forêt. Imaginons que les neurones sont des d’arbres à travers lesquels circule l’information, p. ex. un mot à retenir. Répéter ce mot encore et encore pour le mémoriser équivaut à prendre le même chemin dans cette forêt, encore et encore, ce qui crée peu à peu un sentier . Lorsque le sentier est créé, le mot à retenir devient alors « gravé » dans notre mémoire. Ce mécanisme est le même pour nos souvenirs : plus on les repasse dans notre tête, plus le sentier est élargi et plus les connexions entre nos neurones sont renforcées. De même, plus on pratique des mouvements physiques, p. ex. jouer du violon ou botter un ballon de soccer, plus on s’améliore. Le sentier devient un chemin, parfois même une route, et des intersections se forment, permettant la création de nouvelles connexions entre nos neurones. À l’inverse, les sentiers non utilisés finissent par disparaître.

Même si la plasticité du cerveau est maximale chez le très jeune enfant et diminue progressivement avec l’âge, on sait aujourd’hui qu’elle ne disparaît jamais complètement ; c’est pourquoi nous pouvons acquérir de nouvelles connaissances et compétences toute la vie !

Le concept de plasticité est au cœur du développement de toutes sortes de méthodes d’entraînement, de jeux, d’activités, d’appareils et même de médicaments dont l’objectif est d’induire des changements dans le cerveau afin de réduire les effets de son vieillissement. Attention ! Beaucoup de ces activités pour « entraîner le cerveau »  manquent d’appuis scientifiques. Les mécanismes de plasticité dans le cerveau humain ne sont pas encore complètement compris, et surtout, on ne connaît pas la « recette » pour induire de la plasticité afin de contrer efficacement et durablement des effets spécifiques du vieillissement, comme la mémoire, l’attention, ou la perception de la parole dans le bruit.

Au sein de notre laboratoire, nous étudions deux formes de plasticité cérébrale : la plasticité induite par la stimulation cérébrale et la plasticité induite par la pratique d’activités (principalement la pratique d’activités musicales).

La plasticité induite par la stimulation du cerveau

La stimulation magnétique transcrânienne (TMS) est une méthode utilisée en neuroscience dite non invasive, parce qu’elle ne nécessite pas d’intervention chirurgicale et ne cause pas de destruction des tissus. La TMS permet d’activer ou de désactiver temporairement des régions spécifiques du cerveau. Une bobine génère de petits et brefs champs magnétiques qu’on appelle des « impulsions ». Selon les paramètres de stimulation utilisés (p. ex. le nombre d’impulsions, la force des impulsions et la région du cerveau qui sera stimulée), ce champ magnétique augmente ou diminue l’activité des neurones stimulés. La TMS est utilisée pour étudier le fonctionnement du cerveau et pour induire des changements plastiques dans le but d’améliorer la parole/le langage, la cognition, la motricité, l’humeur et d’autres aspects du comportement humain. Cette méthode est aussi utilisée pour traiter les symptômes associés à différentes maladies du cerveau, comme la dépression, les troubles cognitifs et l’aphasie résultant d’un AVC.

Au laboratoire, nous utilisons la TMS afin d’étudier la production et la perception de la parole et la cognition. Par exemple, le projet de Valérie, une étudiante au doctorat au labo, vise à mieux comprendre comment le vieillissement du cerveau affecte la perception de la parole dans le bruit, et à déterminer si la TMS peut induire des changements plastiques pouvant réduire les difficultés liées à la perception de la parole dans le bruit au cours du vieillissement. Dans un autre projet, Pascale et Marilyne étudient l’effet de la stimulation cérébrale sur l’activité du cerveau en utilisant l’EEG, afin d’optimiser les protocoles de stimulation cérébrale et de comprendre les mécanismes expliquant la variabilité de la réponse à la TMS d’un individu à l’autre.

La plasticité induite par la pratique d’activités musicales

L’entraînement répété peut créer des changements durables dans notre cerveau, lesquels peuvent causer des changements comportementaux dans certains circonstances. La pratique d’une activité musicale est considérée comme un entraînement total puisque sa pratique fait appel à plusieurs sens en même temps. Imaginons un pianiste. Il doit à la fois lire ses partitions, coordonner les mouvements de ses doigts pour appuyer sur les notes et écouter les sons qui en découlent pour s’assurer qu’il a produit les bonnes notes. C’est aussi un exercice qui fait appel à plusieurs sphères de la cognition : souvenirs, concentration et mémoire, p. ex. lire plusieurs notes à l’avance. Notre laboratoire étudie la pratique d’activités musicales à un niveau amateur, ces activités étant universelles et accessibles à tous. Au Québec seulement, il y aurait d’ailleurs plus de 500 000 choristes amateurs !

Nous avons amorcé ces travaux en 2011 dans le cadre d’un projet portant sur les effets du chant amateur sur le contrôle de la voix (#294-2011). Nos résultats avaient montré un effet bénéfique du chant sur la voix au cours du vieillissement normal.

Nous avons poursuivi nos travaux sur la plasticité induite par les expériences musicales dans le cadre de deux projets de plus grande envergure.

Le premier projet, financé par la Fondation Drummond, portait sur l’effet du chant choral sur le contrôle de la voix, la production de la parole, des processus cognitifs comme l’attention et la mémoire de travail, de même que sur la structure et le fonctionnement du cerveau. Nous avons collecté des données comportementales auprès de 150 personnes, et des données d’imagerie par résonance magnétique (IRM) auprès de 85 personnes ! Plusieurs articles découlant de ce projet ont été publiés :

  1. Tremblay, P., & Perron, M. (2023). Auditory cognitive aging in amateur singers and non-singers. Cognition.
  2. Marczyk, A., Roy, J-P., Vaillancourt, J.  Tremblay, P. (2022) Vowel articulation in aging singers and non-singers. Speech Communications, 141, 28-39.
  3. Perron, M., Vaillancourt, J., Tremblay, P. (2022) Amateur singing benefits speech perception in aging under certain conditions of practice: behavioural and neurobiological mechanisms. Brain structure and function, 227(3):943-962
  4. Perron, M., Theaud, G., Descoteaux, M, *Tremblay, P. (2021) The fronto-temporal organization of the arcuate fasciculus and its relationship with speech perception in young and older amateur singers and non-singers. Human Brain Mapping.

Ces articles rapportent des effets modestes de la pratique du chant à un niveau amateur sur la perception de la parole, la production de la parole et les fonctions cognitives. Nous avons aussi observé certaines associations avec la structure et le fonctionnement du cerveau. Un constat important de ce projet est que le simple fait de chanter ne semble pas être suffisant pour générer des bénéfices : pratiquer sur une base régulière et avoir suivi une formation en chant semblent nécessaires. Des analyses supplémentaires sont en cours. Xiyue Zhang, une étudiante au doctorat au laboratoire, analyse l’activité cérébrale au repos ayant été mesurée chez cette cohorte de participants et participantes, et les données de fluence verbale sont analysées par ancienne chercheuse post-doctorale au labo, Edith Durant.

Nous continuons ce travail dans le cadre d’un autre grand projet, financé par le FRQNT, qui porte sur le vieillissement du langage et de la cognition chez des adultes en santé pratiquant des activités musicales à un niveau amateur (chanter et jouer d’un instrument) et des adultes pratiquant des activités non-musicales. Ce projet nous permettra de déterminer si les bénéfices sont spécifiques à l’activité pratiquée (chanter vs. jouer d’un instrument) et si la pratique d’activités non-musicales est associée à des bénéfices similaires. 125 personnes ont été recrutées jusqu’à maintenant.  Ce projet a mobilisé plusieurs membres du laboratoire : Elisabeth Maillard, Marilyne Joyal, Lydia Gagnon, Alison Arsenault, Pascale Tremblay, Sabrina Juhasz, Alexandre Sicard et plusieurs autres. Les analyses sont présentement en cours ! Plus à venir !

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