Adolescents, le grand chahut cérébral

LE MONDE SCIENCE ET TECHNO | 02.11.2015 | Par Florence Rosier

« L’année dernière, j’ai grandi de 16 centimètres. » Jeune Américain de 16 ans, Holden vient d’être viré de son lycée. Le motif  ? « Avoir foiré en quatre matières, et pour le manque d’application et tout. » Le roman culte de J. D. Salinger, L’Attrape-cœurs (1951), narre sa fugue à New York, mégapole peuplée de solitudes glacées. Les états d’âme adolescents qu’il dépeint n’ont pas vieilli. Avec un humour ravageur, Holden confie son désenchantement face à la perte de l’innocence enfantine  ; sa déprime face à l’injustice du monde  ; son désarroi face aux aléas de sa vie sentimentale et sexuelle (« Je vous jure, ça me dépasse. »). Son corps a grandi, son cerveau aussi a subi quelques tempêtes.

Que se passe-t-il dans la tête d’un ado  ? Durant ces années charnières, suspendues entre l’enfance et l’univers adulte, ces jeunes subissent, interdits, de ­violentes métamorphoses corporelles et psychiques. Surtout, ils restent confrontés à ce défi  : affirmer leur identité et construire leur vie. « Entre 15 et 25 ans, nos schémas familiaux et nos codes ­sociaux sont totalement bouleversés. […] Se déterminent, en très peu d’années, les facteurs qui nous permettront de répondre ou non aux attentes qui sont exigées de nous ­depuis l’enfance et qui peuvent se résumer en trois mots  : “Tu dois réussir” », relève le psychiatre David Gourion dans La Fragilité psychique des jeunes adultes : 15-30 ans  : prévenir, aider et accompagner (Odile Jacob, 432 p., 24,90 euros).

Période critique

L’adolescence débute avec la puberté. Mais elle s’achève bien après, avec l’autonomie sociale du jeune adulte – c’est-à-dire, dans notre société, de plus en plus tard. Mais cette période peut aussi être vue comme une longue phase de maturation du cerveau. « Le cerveau continue de maturer jusque après l’âge de 25 ans. Et l’adolescence semble être, après la période périnatale, une seconde “période critique” du développement  », indique Monique Ernst, psychiatre à l’Institut national américain de la santé mentale.

Qui pilote ces changements cérébraux  ? Le bombardement hormonal de la ­puberté intervient sûrement. « On trouve des récepteurs aux hormones sexuelles dans tout le cerveau, à des concentrations variables selon les régions  », note Anne-Lise Goddings dans l’ouvrage collectif Brain Crosstalk in Puberty and Adolescence (« diaphonie du cerveau à la ­puberté et à l’adolescence  », Springer, non traduit), coordonné par la Fondation Ipsen. Mais, dans cette maturation cérébrale, les facteurs génétiques jouent aussi un rôle central, modulé par l’environnement et par ce « pilonnage  » hormonal.

Il existe deux grandes vagues de plasticité cérébrale. L’une, très précoce, déferle à la fin du développement fœtal et durant la petite enfance. Quant à la seconde, elle se déploie à l’adolescence. Durant ces deux périodes, des réseaux de neurones se font ou se défont, s’affinent ou se ­remodèlent au gré de nos expériences et de nos apprentissages. Ces processus, en réalité, façonnent notre cerveau tout au long de la vie. Mais ils sont bien plus ­intenses durant nos deux premières ­décennies. Surtout, « la maturation cognitive du cerveau n’est pas un processus ­linéaire ni synchrone, en particulier à l’adolescence  », résume la professeure Marie-Odile Krebs, psychiatre, chef de service à l’hôpital Sainte-­Anne, à Paris, et directrice d’une équipe de recherche à l’Institut ­national de la santé et de la recherche ­médicale (Inserm).

« Gènes jardiniers  »

Commençons par l’échelle microscopique. L’adolescence est ici marquée par un étrange phénomène  : la balance entre les systèmes d’excitation et d’inhibition des circuits de notre cortex cérébral se ­déséquilibre. Les synapses inhibitrices ­augmentent, tandis que les synapses ­excitatrices diminuent. Cela se traduit, à l’examen du cerveau par électroencé­phalo­gramme, par une disparition des « ondes gamma  » lorsque l’adolescent ­accomplit certaines tâches cognitives. Des ondes parfaitement visibles chez l’enfant ou l’adulte qui réalise ces mêmes ­tâches. « Dès les phases précoces de l’adolescence, elles se désynchronisent  », explique Alain Prochiantz, spécialiste du développement du système ­nerveux, professeur au Collège de France. Un phénomène découvert par Wolf Singer, directeur émérite de l’Institut Max Planck pour la ­recherche sur le cerveau, à Francfort.

Passons à l’échelle supérieure  : celle des structures cérébrales. David Gourion compare volontiers notre encéphale à un « magnifique jardin  ». Pour qu’il fructifie, il faut quatre étapes, raconte-t-il. D’abord, « planifier et planter  ». C’est la mission des « gènes jardiniers  » du développement ­cérébral. Cependant, ils ne déterminent qu’une ébauche grossière de la façon dont pousseront « les roses ou les azalées  » – et les pensées – de notre cerveau. Ils ­tracent des « lignes de force  » de notre personnalité  : notre tendance à être anxieux, à ­réguler nos émotions… « Fait ­notable, ­l’influence des gènes dans le développement du cerveau varie selon les régions ­cérébrales  », indique la docteure Ernst.

Câblage de neurones

La deuxième étape de cette « culture ­cérébrale  » est celle de « la germination des jeunes pousses  ». Ce sont nos ­réseaux de neurones  : ils forment des dédales de plus en plus complexes et de mieux en mieux organisés. Leur câblage se poursuit pendant toute l’enfance, ­culminant à la prépuberté. Le professeur Jay Giedd, de l’université de Californie, à San Diego, est ici un pionnier. Dès la fin des années 1990, ce psychiatre a suivi l’évolution du cerveau de jeunes enfants et d’adolescents grâce à l’imagerie cérébrale par ­résonance ­magnétique (IRM cérébrale). En 1999, il a montré, dans Nature Neuroscience, que la « matière grise  » et la « matière blanche  » du cerveau, entre 4 et 20 ans, suivent des parcours évolutifs très différents. La ­matière grise, c’est cette fine écorce qui entoure notre ­cerveau  : le cortex, très ­riche en cellules nerveuses (les neurones), est la partie la plus évoluée. L’épaisseur de ce cortex ne cesse d’augmenter, de la naissance à la prépuberté… pour ­décroître ­ensuite, les filles devançant les garçons en moyenne d’un an dans cette régression.

Quant à la « matière blanche  », elle croît de façon linéaire tout au long de l’enfance et de l’adolescence. C’est la troisième étape de ce jardinage cérébral  : « Mettre les tuteurs et faire les ­boutures  ». En clair, il s’agit de « myéliniser  » une majorité de nos fibres nerveuses, c’est-à-dire de les ­envelopper d’une gaine isolante  : la myéline. Les régions très myélinisées forment la « substance blanche  ». Cette myéline accélère la propagation de l’influx nerveux d’un facteur 50 à 100. Elle renforce ainsi la connectivité – donc l’efficacité – des ­circuits cérébraux.

Perte de ­matière grise, gain de matière blanche

Dernière étape  : « la saison de la taille  ». C’est le temps d’un « élagage  » des ­connexions inutiles entre les neurones. Car notre cerveau produit bien trop de synapses  : toute notre vie, nous éliminons des synapses inutiles. Mais l’adolescence est une période de coupe massive  : d’où cet amincissement du cortex après le pic de la prépuberté.

Ainsi donc, cette époque de la vie est à la fois une perte et un gain. Sur les plans psychologique et social, d’abord  : c’est un adieu à l’enfance, assorti d’une longue conquête d’autonomie. Sur le plan anatomique, ensuite  : c’est une perte de ­matière grise et un gain de matière blanche. « On perd en potentialité, mais on gagne en ­fiabilité  », relève le professeur Jean-Luc Martinot, pédopsychiatre, directeur de ­recherche (Inserm, Orsay, Maison de ­Solenn, à Paris). En bref, on se spécialise.

Mise en évidence de l’amincissement de la matière grise entre l’âge de 5 et 20 ans. NITIN GOGTAY ET AL. PNAS 2004

Par ailleurs, « la maturation de la substance grise progresse d’arrière en avant  », résume le chercheur. Celle-ci commence dans les régions postérieures du cerveau, dans des aires qui reçoivent les informations sensorielles. Puis elle gagne les ­régions antérieures du cortex préfrontal, qui contrôlent les émotions, les comportements sociaux… Autre point important  : il existe des différences entre filles et garçons. Par exemple, la maturation des régions limbiques, épicentres des émotions et de la mémoire, est plus ­précoce chez les filles.

Quid des capacités cognitives de l’ado  ? « Les progrès cognitifs, durant la deuxième décennie de vie, viennent en grande part de la connectivité accrue entre des régions éloignées du cerveau  », note Jay Giedd. ­Selon David Gourion, le pic de nos ­performances cognitivesest atteint entre 20 et 25 ans. « Nos capacités d’adaptation aux changements sont optimales ­entre 15 et 30 ans, tout comme nos capacités mnésiques d’encodage. »

L’âge des dissonances

Mais l’adolescence est aussi l’âge des dissonances. « Il existe un décalage entre la maturation du système des émotions, de la cognition et celui de la motivation  », explique Monique Ernst. Les régions sous-corticales, enfouies dans le cerveau, se développent avant les régions corticales. Or ces aires très primitives, comme les noyaux gris centraux ou le système limbique, sont des épicentres des émotions, du système de récompense et de plaisir.

« L’adolescent est un peu “sous-cortical” », dit avec tendresse Marie-Odile Krebs. Chez lui, le cerveau émotionnel prend le pas sur le cerveau rationnel. Pour caricaturer les choses, l’ado agit et réfléchit ensuite. « C’est peut-être un avantage évolutif. Si l’on réfléchissait trop avant d’agir, on ne ferait plus rien. » Un fonctionnement singulier qui entraîne la recherche de nouvelles expériences mais aussi des prises de risque. Le début de la prise d’alcool et de cannabis, par exemple, a un pic entre 15 et 20 ans.

En 2006, Monique Ernst a proposé un modèle à trois entrées pour rendre compte des comportements à cet âge. Face à un stimulus (des copains qui proposent un joint, par exemple), l’adolescent balance entre l’approche et l’évitement. Sa décision est censée être contrôlée par le cortex préfontal, mais la cinétique de maturation des trois systèmes diffère ­radicalement. « Ceux d’approche et d’évitement voient leur efficacité augmenter jusqu’à 20-25 ans puis diminuer. En revanche, l’efficacité du système de contrôle augmente de façon linéaire, détaille ­Monique Ernst. Du coup vient un âge où les systèmes d’approche et d’évitement sont plus efficaces que celui de contrôle. »

Interactions humaines

A cela s’ajoute une hiérarchie des ­valeurs propre à l’adolescent  : chez lui, les stimuli sociaux l’emportent sur des ­moteurs comme l’argent ou la protection de soi. Une équipe anglaise a demandé à des volontaires de décrire des situations supposant de ressentir des émotions ­sociales. Leur cerveau, en parallèle, était scanné par IRM fonctionnelle  : « Lorsque les adolescents pensent à des émotions ­sociales primaires, comme la peur, ils utilisent leur cerveau différemment des adultes  », raconte ­Sarah-Jayne Blakemore, de l’University College de Londres, sur le site du Collège de France. Ce travail a été ­publié en 2009 dans le Journal of Cognitive Neuroscience.

« Nous commençons à peine à mesurer l’importance cruciale de tous les processus ­sociaux à l’adolescence dans la mise en place des fonctions cérébrales, ­regrette Monique Ernst. Nous savons ce qu’il ­advient des bébés qui souffrent d’une ­carence d’interactions humaines. A l’adolescence aussi, ce manque pourrait avoir de profonds effets délétères, tout comme la présence chronique de stress sociaux. » Or, notre époque est marquée par « une épidémie de solitude  », relève le docteur Gourion.

La croissance du « jardin cérébral  » de l’adolescent dépendra du terreau où il s’épanouira – ou non. Le mode d’emploi d’un terreau fertile  ? « C’est un peu les ­conseils de Mme Michu, admet Marie-Odile Krebs, mais l’impact physiologique est réel. Faire du sport, bien dormir, manger des ­aliments frais, limiter les stress sociaux ou apprendre à bien les gérer… » Et se doter d’une prévention efficace contre les abus de drogues « avant l’adolescence, qui est une période de transgression  ».

Troubles psychiatriques

En somme, l’adolescence est un âge d’extrêmes, avec ses génies et ses victimes. C’est le temps des illuminations et de la créativité boostée par le rejet des ­modèles établis. C’est Rimbaud qui cisèle, à 17 ans, son Bateau ivre  ; c’est Evariste ­Galois composant une théorie mathématique fameuse, à la veille de sa mort en duel, à 20 ans. Mais ce sont, aussi, ces jeunes marchant sur un fil, au bord de basculer. « Le cerveau des ados est propice aux symptômes “presque psychotiques” », note Marie-Odile Krebs  : près d’un sur deux présente des pensées magiques ou des expériences perceptives inhabituelles.

Mais pourquoi les troubles psychiatriques émergent-ils à cette période  ? Il faut la rencontre de trois facteurs  : une cinétique de maturation cérébrale bouleversée  ; un environnement neurotoxique  ; et un terrain individuel vulnérable, en raison d’un fonds génétique ou d’un parcours de vie accidenté. « Dans la schizophrénie, on observe une réduction exagérée du ­nombre de synapses inhibitrices et excitatrices et une myélinisation déficiente, ­notamment dans le cortex préfrontal  », ­relève Marie-Odile Krebs. Autre observation  : dans la schizophrénie, les fameuses « ondes gamma  » – celles qui se désynchronisent à l’adolescence – perdent aussi leur synchronie.

Prévenir plutôt que guérir

La prévention est le leitmotiv, l’obsession des psychiatres. Ils voient les effets désastreux d’un retard de diagnostic ou de prise en charge. Or, l’évolution des troubles psychotiques qui débutent, pris en charge à temps, peut être enrayée. « A 15 ou 17 ans, on peut traiter un trouble anxieux léger par des conseils simples, comme faire de la relaxation, indique le docteur Gourion. De même, chez une fille de 16 ans qui présente des facteurs de vulnérabilité, deux ou trois consultations ­peuvent suffire pour lui expliquer que, pour elle, le cannabis n’est pas une bonne idée. » Trop souvent, il voit en ­consultation des jeunes de 30 ans qui n’ont jamais été suivis. « A cet âge, on a déjà perdu une bonne part de plasticité neuronale  », déplore-t-il. Une consolation, toutefois : « A 30 ans, on est généralement plus motivé par son bien-être et par le fait de s’occuper de sa santé  », relativise Monique Ernst.

Jean-Luc Martinot est partenaire d’un vaste projet de suivi des adolescents dans huit villes européennes. Son but  : comprendre comment les interactions entre facteurs biologiques et environnementaux influencent la santé mentale des jeunes. En 2015, ce consortium a montré la vulnérabilité au cannabis accrue du ­cerveau des garçons  ; un travail publié dans JAMA Psychiatry. Autre résultat  : chez des adolescents qui passent plus de neuf heures par semaine devant des jeux vidéo, les chercheurs ont observé une augmentation de la taille des aires cérébrales qui interviennent dans les circuits de la récompense.

Ce consortium a aussi suivi 2 400 jeunes de 14 ans pour connaître leurs facteurs de vulnérabilité à l’alcool. Le « verdict  » a été publié en 2014 dans Nature  : dans 70 % des cas, les chercheurs peuvent prédire si l’adolescent deviendra un buveur excessif dans les deux années à venir, par l’analyse de quarante facteurs. L’IRM révèle notamment que, chez les jeunes à risques, certaines régions sont hypoactives lorsqu’ils ­vivent une expérience satisfaisante.

Pourquoi certains parviennent-ils à se reconstruire après un traumatisme ­psychique  ? « Chez des adolescents résilients, nous avons trouvé des modifications du corps calleux [ce large faisceau de fibres nerveuses très myélinisées qui relie les deux hémisphères cérébraux], mais aussi des traits de personnalité  », indiquent Jean-Luc Martinot et André Galinowski, de l’Inserm.. Un travail publié en 2014 dans Psycjological Medicine.

Se construire ou se reconstruire  : tel est bien l’enjeu à cet âge exaltant, alchimie d’émotions, de sensations et d’illuminations. « Et d’ineffables vents m’ont ailé par instants  », murmurait Rimbaud, embarqué dans les folles aventures de son ­Bateau ivre.