Plasticité neuronale et cognitive

dans le vieillissement humain

Michel Isingrini

UMR CNRS 7295 CeRCA Centre de Recherches sur la Cognition et l’Apprentissage 

Equipe « Vieillissement et Mémoire » 

Vieillissement…• Préoccupation majeure des sociétés

développées– 15% de plus de 65 ans en Europe– France, retraites 25 à 30 ans

• Un objectif essentiel: vieillissement réussi• Recherche

– Identifier et comprendre les effets délétères– Identifier et comprendre les ressources protectrices

Une ressource protectrice: « la plasticité »• Neuronale

– Le cerveau n’est pas statique– Adaptation et compensation tout au long de la vie– Suite à : nouvelles expériences, lésions, vieillissement– Réorganisations neuronales

• Comportementale, Cognitive– Changements ou réorganisation au niveau cognitif sous

l’effet de l’expérience, en réaction au vieillissement

• La plasticité dans le grand âge?

Neuroplasticité…

Rosensweig, 1962 – Milieu enrichi / milieu appauvri

Milieu enrichi

Poids du cortexRosensweig et al., 1962

(Poids, Epaisseur, Synapses, C. Gliales, Vascularisation…)

Apprentissage…

ContrôlesEnrichis

Maguire et al., 2000; IRMsNeuroplasticité chez les chauffeurs de taxis

Hippocampe postérieur

Chez l’homme, apport de la neuroimagerie

Question….

• La plasticité neuronale et la plasticité cognitive sont-elles encore possibles chez l’adulte âgé ?

Neuroplasticité et cerveau âgé?

• Chez l’animal– Souris âgées/environnement enrichi : neurogénèse,

arborisation dendritique, réorganisation des réseaux neuronaux

• Chez l’homme– AVC/réorganisation neuronale compensatoire– Exercice physique: retarde la diminution du CPF– Entrainement: augmente volume et activité

neuronale, et corrèle avec la performance• COGNITIF: sensori-moteur, distractibilité, mémoire de travail

Une découverte inattendue….

Jeunes Agés

Patterns d’activation plus symétriques chez les sujets âgés:

REORGANISATION NEURONALE COMPENSATOIRE?

IRMf: activation neuronale lié à la mémoire épisodique

Une vision nouvelle du vieillissement..

• Pas seulement délétère….. • Mécanismes neuronaux et cognitifs de

protection

• Orientation de la recherche sur les facteurs protecteurs

« pertes » versus « gains »

• Un processus de déclin inéluctable• Pertes

– Physiques et cognitives

• Mais, des gains possibles?

• Grâce à quels mécanismes?– Plasticité neuronale et cognitive?

Pariétal: r = - .20

Préfrontal: r = - .56

Temporal : r = - .37

Occipital: r = - .19

Coefficients de corrélation âge/volume (Raz, 2000, 2004)

Volume du cortex

gradient antérieur-postérieur

Effets de l’âge sur la cognitionPark et al.(2002)

Des modifications plutôt « fonctionnelles »….

• Difficulté d’auto-initiation des processus• Manque de ressources attentionnelles et

de MT• Une atteinte « récupérable »….• Différence / vieillissement pathologique

Jeunes Agés

Encodagesuperficiel

IRMf à l’encodage

Logan et al., 2002; Gabrielli et al., 1996

Encodageprofond

(Perceptif)

(Sémantque)

Effet d’une aide sur la mémoire

Backman et al., 1998

Mots rappelés

Sensibilité individuelle…..

•Des différences entre les individus•20 à 30% des participants non affectés•Mécanismes protecteurs ?•Réorganisations neuronales et cognitives?

Hypothèse de la réserve cognitive

Vieillissement

Fonctions cognitives

Education

RESERVE

Activité physiqueMémoire de travail

Niveau exécutif…Loisirs

Expérience / entrainement

Performances

AGE

Réserve -

Réserve +

Trajectoires de vieillissement…….

AGERéserve -

Réserve +

65 ans 72 ans

Niveau scolaire et maladie d’Alzheimer….

Expression clinique

Path

olog

ie

Médiation cognitive

Age

• Stockage• Traitements

• Mise à jour• Inhibition• Flexibilité

Mémoire de travail

Mémoire

Raisonnement

Langage

Compréhension

Médiation cognitive

Age

• Stockage• Traitements

• Mise à jour• Inhibition• Flexibilité

Mémoire de travail

Mémoire

Raisonnement

Langage

Compréhension

• RESERVE• ENTRAINEMENT

Réserve et mémoire

Angel et al., 2011

Réserve et mémoire

Jeunes Agés MT+ Agés MT-

Angel et al., 2011

Plasticité cognitive dans le grand âge?

• Réorientations des stratégiques cognitives

• Effets de l’entrainement• Réorganisations neuronales

Réorientation des stratégies d’encodage

Froger et al., 2012

Réorganisation des stratégies de récupération en mémoire

(Bugaiska et al., 2007)

Effet de l’entrainementBorella et al., 2010

Effet de l’entrainementBorella et al., 2010

Spécifique

Effet de l’entrainementBorella et al., 2010

Spécifique Transfert

Réorganisation neuronale

Compensation ?

Park et al., 2009; Cabeza et al., 2002

Réserve et réorganisation neuronale

Rôle de la mémoire de travail

• Est ce que la réorganisation par sur-activation controlatérale est favorisée chez les sujets à forte réserve de mémoire de travail…

Indice de latéralisation….

Agés

Indice de latéralisation….

Jeunes

Indice de latéralisation pariétale (ILP)

(H. gauche - H. droit / H. gauche + H. droit)

Jeunes

Agés

Angel et al., 2011, 2012

CORRELATIONS…..

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

PLI

Hits

(%)

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

PLI

EFI

ILP et capacité mnésique

ILP et capacité exécutive

40Angel et al., 2012

IRMf

H. gauche

Angel et al., in press

H. droit

Mémoire de travail

Réorganisation cérébrale(bilatéralisation)

Vieillissement Mémoire

Réorganisation neuronale (plasticité, compensation, protection)

Adaptation cognitive stratégique

CONCLUSION….Vieillissement

Modifications corticales

Réduction des différences jeunes-âgés

RéserveEducationNiv. ExécutifM. Travail

Déficit cognitif

Merci de votre attention….

Collaborateurs…

• L. Angel• B. Bouazzaoui• S. Fay• S. Vanneste• L. Taconnat