L'autisme, un problème de regard
L’un des apprentissages classiques d’un étudiant en médecine est la lecture d’une radiographie de thorax. Bien que nous disposions aujourd’hui de méthodes d’imagerie plus précises, elle reste d’une très grande utilité car elle permet aux médecins -en particulier dans le contexte de l’urgence- de détecter un nombre important de pathologies tout en limitant au maximum l’irradiation du patient –c’est pour cela qu’on la préfère parfois le scanner, qui est plus irradiant qu’une simple radio.
L’observation d’une radio de thorax se doit d’être systématique, pour ne pas rater un signe pathologique. Ainsi, il nous faut analyser la qualité de la radio, l’intégrité de la cage thoracique, l’état du cœur –qui peut être trop gros-, des poumons –où peuvent se trouver abcès, nodules ou foyers infectieux- et de la plèvre, une membrane présente entre les poumons et la cage thoracique et qui peut être le siège d’un épanchement –gazeux par exemple, c’est le fameux pneumothorax.
Il faut rester concentré tout au long de l’analyse d’une radio de thorax pour éviter de tomber dans les nombreux pièges que nous tend notre cerveau. En particulier, celui-ci a tendance à diminuer la vigilance des radiologues une fois qu’ils ont détecté une lésion, augmentant le risque de méconnaitre une seconde lésion sur la même radio.
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| Une radiographie de thorax peut montrer plusieurs anomalies. Elle peut être normale (A), mais peut aussi mettre en évidence un pneumothorax (B) : on peut ainsi voir le poumon complètement recroquevillé proche du cœur (en rose) et la moitié de la cavité remplie d'air (en orange), signant le pneumothorax. La radio de thorax peut aussi mettre en évidence des tumeurs (C). |
C’est ce que chercha à explorer une équipe de radiologues américain en 1995. Pour cela, ils utilisèrent une technique appelée eye-tracking qui permet de détecter où est ce qu’une personne regarde lorsqu’on lui présente une image ou un film sur un écran. Ils firent regarder à des collègues un ensemble de radios, dont certaines étaient normales, et d’autres porteuses d’une ou plusieurs anomalies.
Ils retrouvèrent le phénomène de biais attentionnel dont nous parlions plus haut. Non seulement les radiologues n’arrivaient pas à détecter une deuxième lésion après avoir correctement visualisé la première, mais la technique d’eye-tracking leur permis de montrer que, bien que les anomalies surnuméraires n’étaient pas détectées par les radiologues, le regard de ceux-ci s’était tout de même posé sur la lésion ! Alors que la première lésion attirait rapidement l’attention et le regard du médecin, ce n’était pas le cas des lésions secondaires, sur lesquelles le regard du médecin passait mais ne se fixait pas, trahissant une attention défaillante.
Ce type d’étude est précieux pour les radiologues car il met en évidence leurs failles et leur permet de mettre en place des stratégies de compensations pour commettre le moins d’erreur possible.
En dehors du domaine de la radiologie, les techniques d’eye-tracking peuvent être appliquées dans de nombreux champs de recherches, et en particulier dans l’étude des interactions sociales entre individus.
Qu'est-ce que l'autisme ?
L’autisme se caractérise par des difficultés dans les interactions sociales, ainsi que des centres d’intérêt très restreints -par exemple, une passion extrême pour les trains- et des difficultés de communication. Il s’agit d’un trouble définit en 1944 par un psychiatre allemand, Leo Kanner, que l’on intègre aujourd’hui dans un cadre diagnostic plus général appelé trouble du spectre autistique. Cette notion de spectre est très intéressante et traduit l’extrême hétérogénéité des personnes avec autisme, chez qui l’intensité des symptômes et les comorbidités peuvent être très variables.
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| Les troubles du spectre de l'autisme (TSA) se manifestent par un ensemble de symptômes qui concernent en particulier les interactions sociales (vert), mais qui ne s'y limitent pas. En effet, on note aussi la présence de stéréotypies, d'intérêts restreints (orange) et de particularités sensorielles (rose). |
La recherche dans le domaine de l’autisme est très dynamique à travers le monde. De nombreuses théories sont avancées pour expliquer ce trouble, et de nouvelles découvertes scientifiques sont publiées chaque mois.
De nombreux scientifiques ont cherché à étudier les déficits d’interaction sociale chez les personnes avec autisme. Pour cela, ils ont pu développer différents paradigmes expérimentaux reposant, par exemple, sur des IRM fonctionnelles permettant de visualiser à la fois l’anatomie cérébrale et les activations du cerveau lors d’une tâche donnée.
Les difficultés d’interactions sociales chez les personnes avec autisme se manifestent de différentes façons. On peut étudier différents aspects de la cognition sociale, c’est-à-dire l’ensemble des opérations mentales engagées dans les situations d’interactions sociales. Ces opérations mentales sont variées et sont souvent altérées chez les personnes avec autisme. Par exemple, la majorité d’entre eux ont des difficultés dans le processus de mentalisation.
La mentalisation est un concept proche de la théorie de l’esprit, qui correspond à la capacité d’imaginer les états mentaux (que ce soit des émotions, des pensées, des objectifs) des personnes qui nous entourent. Mentaliser, c’est pouvoir interpréter le comportement d’un individu comme étant lié à ces états mentaux.
On utilise cette faculté constamment, sans nous en rendre compte. Nous interprétons tous les comportements autour de nous, nous les intégrons constamment dans un contexte émotionnel, nous supposons automatiquement les objectifs qui sous-tendent ces comportements. L’abruti qui vous a klaxonné ce matin le faisait parce qu’il était pressé, parce qu’il était anxieux. L’enfant qui pleurait devant l’école le faisait certainement parce qu’il était triste, ou peut-être parce qu’il avait mal.
L’humain est devenu, au fil de son évolution, un expert en cognition sociale et en mentalisation. Ces processus sont devenus tellement naturels que notre cerveau peut même inférer des états mentaux à des figures géométriques.
Pour bien comprendre ce dont on parle –je conçois que la définition brute peut être ardue-, voici un exemple classique d’exercice de mentalisation et de théorie de l’esprit. Dans la vidéo qui suit, vous pouvez observer 2 triangles et un carré.
Mais avez-vous seulement vu 2 triangles et 1 carré bouger ? Il y a fort à parier que non. Vous avez probablement vu un petit carré bien stressé, n’osant pas sortir de sa maison, et un grand carré qui l’encourage et le pousse même en dehors ! Peut-être même avez-vous vu une maman avec son enfant…
Et pourtant, vous n’avez vu que des triangles bouger autour d’un carré.
Mais votre cerveau a inféré automatiquement des états mentaux (l’angoisse, les encouragements, la joie en fin de vidéo, l’objectif de la maman triangle de sortir son petit…) à ces figures géométriques.
Cet exercice a été proposé à des personnes avec autisme dans de multiples études. Elles ont mis en évidence leurs grandes difficultés de mentalisation : elles voient des triangles, mais pas l’anxiété qu’il peut y avoir derrière.
En 2002, une équipe de recherche anglaise a montré ce type de vidéo dans une IRM fonctionnelle à des individus neuro-typiques (sans TSA) et à des personnes avec autisme. L’IRM fonctionnelle est une technique d’imagerie cérébrale qui permet de visualiser avec précision les activations du cerveau dans une tâche donnée.
Chez les individus neurotypiques, la visualisation de cette vidéo active fortement une région située à l’arrière du cerveau, le sillon temporal supérieur. Cette région est supposée être très impliquée dans le processus de mentalisation, et plus largement dans la cognition sociale. Elle représente un « hub » majeur de ce que l’on appelle le cerveau social, l’ensemble des réseaux corticaux impliqué dans la cognition sociale.
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| La visualisation de la vidéo des triangles active le sillon temporal supérieur, indiqué en vert. |
Mais les personnes avec autisme n’activaient pas (ou moins) cette région. Ce qu’on observait en psychologie expérimentale avait son corrélat cérébral : les personnes avec autisme avaient du mal à inférer des états mentaux (aux personnes et ici, aux triangles), et leurs réseaux cérébraux de mentalisation était déficients.
Ainsi donc, le sillon temporal supérieur représente une région importante du cerveau social, qui s’active dans de nombreuses tâches expérimentales explorant les différentes facettes des interactions sociales. Par exemple, des études ont montré que le sillon temporal supérieur s’activait préférentiellement lorsqu’on entendait des voix humaines, et même plus largement à tous bruits provenant d’une activité potentiellement humaine, comme un bâillement, un mâchonnement ou des bruits de pas ! C’est donc bien les bruits à consonance sociale qui active cette région du cerveau.
Le sillon temporal supérieur est une région cérébrale dite associative, c’est-à-dire qu’elle est impliquée dans des processus cognitifs complexes et n’est pas sensible qu’à une modalité sensorielle. En particulier, en plus d’être sensible aux informations auditives, elle traite aussi des stimuli visuels. Et parmi les informations visuelles les plus pertinentes en contexte social, il y a au premier plan le regard. On sait désormais que cette dimension fondamentale des interactions sociales est anormale chez les personnes avec autisme.
De nombreuses équipes ont étudié ce phénomène, comme celle d’Ami Klin aux Etats-Unis. Au début des années 2000, ces chercheurs utilisèrent la technique d’eye-tracking, dont nous parlions en début d’article, pour étudier la perception sociale chez des personnes autistes. Pour cela, ils leur présentèrent à des enfants une scène du film « Qui a peur de Virginia Woolf ? », et grâce à l’eye-tracking, ils mesurèrent où se fixait leur regard sur l’écran.
Lorsque vous et moi regardons ce film, notre regard décrit globalement un triangle dont chaque sommet correspond aux yeux des 3 personnages. Notre attention se focalise principalement dans cette région, et c’est grâce à l’analyse que nous faisons des regards des personnages que notre cerveau analyse les interactions entre eux –et permet une compréhension fine de ce qu’il se passe. Au contraire, l’étude d’Ami Klin montra que les individus avec autisme regardent significativement moins les yeux, et beaucoup plus la bouche ou les objets en arrière-plan.
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| Extrait du film "Qui a peur de Virginia Woolf ?". Le regard des individus neurotypiques ont tendance à décrire un triangle reliant les 3 paires d'yeux des personnages (en rose), permettant de comprendre les interactions sociales présentes dans la scène. En revanche, les individus avec autisme ont tendance à plutôt regarder l'arrière-plan de la scène, ou la bouche (en jaune). |
De plus, et c’est peut-être le résultat le plus important de cette étude, ces fixations exagérées de la bouche et de l’arrière-plan sont de bons prédicteurs des compétences sociales de ces individus dans la vie réelle, démontrant la pertinence de ce paradigme expérimental dans l’étude des interactions sociales chez les personnes autistes, et sa bonne validité écologique.
C’est un point important car les études des interactions sociales en imagerie sont porteuses de certains biais. Simuler une interaction sociale dans une machine IRM, c’est-à-dire dans un tunnel de 60cm de diamètre, très bruyant (voire vraiment effrayant), avec comme seul accès au monde extérieur un petit écran devant les yeux, ce n’est pas ce qu’il y a de plus réaliste. Les tâches expérimentales sont parfois très éloignées des interactions sociales réelles, on dit que la validité écologique est mauvaise. Embêtant lorsque l’on cherche à étudier ces interactions.
Il est donc très important de développer des paradigmes expérimentaux le plus proche possible des interactions sociales réelles. Dans le jargon scientifique, on dit qu’il faut maximiser la validité écologique du schéma expérimental.
C’est aussi en cela que la technique d’eye-tracking fut capitale.
L’étude du regard des personnes avec autisme grâce à l’eye-tracking apparaît donc tout à fait pertinente dans l’exploration de leurs difficultés d’interactions sociales.
A la suite de ces travaux précurseurs, de nombreuses études d’imagerie ont permis de cartographier les régions cérébrales impliquées dans la direction du regard dans les situations sociales. Des aires du cerveau qui fonctionnement moins bien chez les personnes avec autisme. Et parmi ces régions, on retrouve le sillon temporal supérieur !
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| Le sillon temporal supérieur s'active dans les situations sociales. |
Ainsi donc, on sait désormais que les personnes avec autisme ont des difficultés dans les interactions sociales, qu’on peut mesurer aux travers de différents paradigmes expérimentaux explorant le processus de mentalisation, les bruits d’origine humaine et la direction du regard -en particulier vers les yeux. Ces différences dans les interactions sociales sont associées à des anomalies cérébrales qui touchent les aires du cerveau social, et en particulier le sillon temporal supérieur.
Cependant, ces études ont un petit goût inachevé, et on ne peut s’empêcher de ressentir une forme de frustration à leur lecture. Car ce que montrent ces études, ce n’est qu’une corrélation. Plus les individus, qu’ils soient neuro-typiques ou avec autisme, regardent dans les yeux de leur interlocuteur, plus leur STS est fonctionnel. Mais il ne s’agit là que d’une corrélation, d’une coïncidence.
Le véritable but du chercheur n’est pas vraiment de montrer une corrélation -même si c’est déjà pas mal ! Ce qu’on veut montrer, c’est qu’un fonctionnement anormal du STS provoque bien les anomalies du regard dans l’autisme. Autrement dit, on recherche à démontrer un lien causal, du cerveau vers le symptôme, et non pas seulement une corrélation.
Il s’agit là d’une difficulté récurrente en neurosciences. De nombreuses études montrent des liens statistiques entre diverses petites anomalies cérébrales et des symptômes ou des facultés particulières. Mais ces liens sont purement corrélationnels : on ne sait pas si c’est l’anomalie cérébrale qui provoque le symptôme, ou si c’est juste une simple coïncidence.
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| Le café provoque-t-il vraiment des cancers ? Ou cela est-il du à un facteur confondant... comme la cigarette ? |
L’exemple typique pour expliquer cette différence fondamentale en science est celui du café et du cancer. Imaginons que nous lancions une étude dans la population française pour savoir si le fait de boire du café est un facteur de risque de développer un cancer. Nous interrogeons des milliers d’individus sur leur consommation quotidienne de café et nous regardons, ensuite, s’ils développent un cancer. Dans cette situation, nous retrouverions à coup sûr une forte corrélation entre ces deux variables !
Mais cela veut-il dire pour autant que le café provoque des cancers ?
Évidemment non, et cela s’explique par l’existence d’un facteur confondant : le tabac. Il se trouve que beaucoup de consommateurs de café sont aussi fumeurs, et que leur pause-café s’accompagne souvent d’une petite clope. Il existe une corrélation entre ces deux variables (café et clope). Et je ne vais pas vous apprendre que le tabac est un facteur de risque majeur de cancer.
Ainsi donc, l’association entre café et cancer s’explique par un 3ème facteur, le tabac ! Là où le lien mis en évidence entre café et cancer n’est qu’une corrélation, celui entre tabac et cancer est bien causal.
Et il se passe un phénomène similaire dans notre étude du rôle du STS dans le regard. Nous n’avons pour le moment que des corrélations. Mais nous ne savons pas si le STS est le café ou le tabac !
Pour découvrir l’existence d’un lien causal derrière cette corrélation, des chercheurs parisiens développèrent un nouveau protocole de recherche basé sur une technique de stimulation cérébrale, la stimulation magnétique transcrânienne (ou TMS). Cet appareil permet, à l’aide d’un gros aimant de la taille d’une grosse raquette de ping-pong, de stimuler ou d’inhiber (transitoirement!) une région bien précise du cerveau.
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| La stimulation magnétique transcranienne (TMS) permet de créer un champs magnétique localisé (en rouge, A) à la surface du cerveau (cercle vert, A) permettant d'activer ou d'inhiber les neurones qui y sont présents. En pratique, le dispositif ressemble à une grosse raquette de ping-pong qu'on plaque contre le cuir chevelu (B). L'expérience est indolore. |
Ainsi, dans cette nouvelle étude, les chercheurs ont pu, grâce à la TMS, inhiber le fonctionnement du STS chez des individus neuro-typiques. Et ces individus, qui habituellement regardent dans les yeux de leurs interlocuteurs, se mettaient lors de la stimulation à regarder préférentiellement la bouche, ou le décor autour !
Plusieurs facteurs de l’expérience permettent de conclure à un lien causal, reliant le sillon temporal supérieur vers les anomalies du regard. Un tel lien était permis par la technique de stimulation elle-même. La TMS est très pertinente, car elle permet d’induire une lésion cérébrale transitoire. Avant que leur STS soit inhibé, une expérience d’eye-tracking montrait que les sujets de l’étude regardaient bien dans les yeux. Après cette lésion virtuelle, dans les minutes qui suivaient, la même expérience montrait qu’ils regardaient significativement moins les yeux. Il est important de préciser que l’étude comportait une stimulation placebo, à l’insu du sujet : lors de certaines séances, les chercheurs appliquaient bien la bobine de stimulation, mais celle-ci ne s’activait pas, ne provoquait aucun champs magnétique et donc n’inhibait pas le cortex adjacent. Et l’effet inhibiteur du STS se retrouvait uniquement lors de la véritable inhibition.
Pour le dire (trop) simplement, avant la stimulation, les sujets regardaient normalement dans les yeux, mais après la lésion de leur STS, ils en étaient incapables : c’est donc bien le STS qui est responsable de ce symptôme.
Cette étude est passionnante car, au-delà de prouver un lien causal entre une région cérébrale et un symptôme (ce qui est déjà un exploit en soit), elle créé une nouvelle option thérapeutique pour les personnes avec autisme. En effet, on peut imaginer qu’en stimulant le STS de ces individus avec la même technique de TMS, on peut leur permettre de mieux regarder les yeux des personnages, ce qui est très important car cela pourrait leur permettre une meilleure compréhension des situations sociales !
En effet, il est impossible d’interpréter correctement une scène sociale si on n’a pas accès à toutes les informations pertinentes ! S’il existe bien dans l’autisme des difficultés dans les interactions sociales, cela s’explique certes par une mauvaise compréhension des indices sociaux normalement perçus, mais aussi par une mauvaise perception des indices sociaux : si on ne regarde pas au bon endroit, on ne peut pas analyser le regard des personnes autour de soit et on manque une quantité astronomique d’informations pourtant essentielles !
Des études sont actuellement en cours pour évaluer la pertinence de ce type d’approche, qui pourrait bien révolutionner la prise en charge de l’autisme dans les années à venir –tout du moins de certains symptômes. Ces nouvelles pistes sont permises par une compréhension toujours plus fine des mécanismes cérébraux qui sous-tendent les interactions sociales.
L'autisme se caractérise par des troubles de la communication et des compétences sociales, qui se retrouvent en particulier dans le regard. Mais peut-être que les personnes avec autisme ne sont pas les seuls à ressentir ce phénomène : et si le problème de l'autisme, ce n'était pas le regard que la société pose sur eux ?
SOURCES :
- Samuel S, Kundel HL, Nodine CF, Toto LC. Mechanism of satisfaction of search: eye position recordings in the reading of chest radiographs. Radiology. 1995 Mar;194(3):895-902. doi: 10.1148/radiology.194.3.7862998. PMID: 7862998.
- Saitovitch A, Bargiacchi A, Chabane N, Brunelle F, Samson Y, Boddaert N, Zilbovicius M. Social cognition and the superior temporal sulcus: implications in autism. Rev Neurol (Paris). 2012 Oct;168(10):762-70. doi: 10.1016/j.neurol.2012.07.017. Epub 2012 Sep 13. PMID: 22981269.
- Saitovitch A, Popa T, Lemaitre H, Rechtman E, Lamy JC, Grévent D, Calmon R, Meunier S, Brunelle F, Samson Y, Boddaert N, Zilbovicius M. Tuning Eye-Gaze Perception by Transitory STS Inhibition. Cereb Cortex. 2016 Jun;26(6):2823-31. doi: 10.1093/cercor/bhw045. Epub 2016 Mar 5. PMID: 26946130; PMCID: PMC4869819.
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