Loïc Labache, Bernard Mazoyer, Nathalie Tzourio-Mazoyer et al dans eLife

L’organisation cérébrale du langage, initialement décrite par les neurologues du XIXe siècle et typiquement localisée dans l’hémisphère gauche, n’a pas fini de révéler tous ses secrets. Les chercheurs du Groupe d’imagerie neurofonctionnelle (GIN, CEA/DRF/Institut Frédéric Joliot, CNRS, et Université de Bordeaux) viennent en effet de décrire une organisation du langage « atypique » chez certains individus pour lesquels c’est l’hémisphère droit qui est fortement impliqué lors des tâches de langage. Mais ces individus atypiques n’ont pas une organisation cérébrale pour le langage strictement en miroir de celle des individus « typiques ». En effet, l’implication forte de l’hémisphère droit chez les « atypiques » est associée à un renforcement au repos de la connectivité inter-hémisphérique des réseaux gauche et droit du langage. Publié dans la revue eLife^*, ce travail sera un point de référence important pour les futures études de recherche fondamentale et clinique sur le langage.

Chez la très grande majorité des êtres humains, l’hémisphère cérébral gauche héberge les réseaux de traitement du langage qui permettent d’écouter, parler ou lire. Chez certains individus « atypiques », gauchers pour l’essentiel, le langage semble pourtant impliquer l’hémisphère cérébral droit. Ce phénomène rare n’a encore jamais été étudié de manière approfondie. Pourtant, pour comprendre les déterminants génétiques et environnementaux du langage, il est particulièrement instructif de décrire l’organisation cérébrale du langage chez ces personnes atypiques.

Pour relever ce défi, les chercheurs du GIN ont étudié plus spécialement le réseau en charge du traitement de la phrase car il met en jeu les aspects syntaxiques et sémantiques du langage de façon intégrée. De façon à recruter un nombre suffisant d’individus « atypiques », les chercheurs ont construit un échantillon de 287 participants composé de gauchers à plus de 50%. Ils ont ensuite combiné l’utilisation de deux techniques d’IRM fonctionnelle. Avec l’IRM fonctionnelle d’activation, ils ont mesuré les asymétries d’activations cérébrales au cours de la production, de l’écoute et de la lecture de phrases. Avec l’IRM fonctionnelle « au repos », ils ont enregistré les variations spontanées d’activité cérébrale (c’est-à-dire sans tâche à réaliser) afin de mesurer la connectivité fonctionnelle entre les régions du réseau de la phrase.

Deux types d’organisation cérébrale du langage ont été identifiés à l’aide d’un algorithme de classification prenant en compte simultanément les asymétries d’activations pendant les tâches de langage, les asymétries de mesures de connectivité au repos, et la force de connectivité au repos entre les deux hémisphères.

Comme attendu, 90% des participants présentaient une organisation dite « typique » avec de fortes asymétries en faveur de l’hémisphère gauche pour les 3 tâches de langage ainsi que pour l’intégration de l’information au repos au sein du réseau du langage.

Chez 10% des participants, soit une trentaine d’individus, l’algorithme mis au point par les chercheurs a révélé une organisation cérébrale du langage complètement atypique. Elle se caractérise d’abord par de fortes asymétries droites au cours des tâches langagière. Ensuite, au repos, l’organisation atypique se distingue par une intégration bilatérale de l’information ainsi que par une plus forte connectivité fonctionnelle inter-hémisphérique. Au niveau anatomique, le corps calleux, cet épais réseau de fibres nerveuses qui relie les deux hémisphères cérébraux, est également plus large chez les participants atypiques, ce qui favoriserait la plus forte communication inter-hémisphérique observée au niveau fonctionnel.

Mais cette étude révèle aussi des similitudes entre les organisations cérébrales « typique » et « atypique ». En particulier, le réseau du langage de l’hémisphère gauche a une force de connectivité comparable pour les deux types d’organisation. Ceci démontre que les organisations « typique » et « atypique » ne sont pas en miroir l’une de l’autre, et que l’organisation de l’hémisphère gauche dans le traitement du langage est un invariant dans l’espèce humaine.

Illustration des deux types d’organisation, typique et atypique, du langage. De gauche à droite : activations cérébrales de l’hémisphère gauche durant la production de phrase, intégration de l’information à l’état de repos de l’hémisphère gauche, communication inter-hémisphérique au repos, intégration de l’information à l’état de repos de l’hémisphère droit et activations de l’hémisphère droit durant la production de phrase. © Loïc Labache, GIN IMN, CEA – CNRS – Université de Bordeaux.

Référence

^*Loïc Labache, Bernard Mazoyer, Marc Joliot, Fabrice Crivello, Isabelle Hesling, Nathalie Tzourio-Mazoyer. Typical and atypical language brain organization based on intrinsic connectivity and multitask functional asymmetries. eLife 2020;9:e58722