Projet « La réception de la parole chez les jeunes enfants autistes est sélectivement indexée par une anomalie de couplage des oscillations neurales »

Projet gagnant du prix 2023 de recherche scientifique de “5 senses for kids Foundation” en partenariat avec la Société des Neurosciences.

La recherche « La réception de la parole chez les jeunes enfants autistes est sélectivement indexée par une anomalie de couplage des oscillations neurales» est menée par la Docteure Xiaoyue WANG, chercheure post-doctorante en neuroscientist. Recherche publique à but non lucratif.

Equipe « Codage neural et ingénierie des fonctions de parole », Institut de l’Audition, Institut Pasteur, Université Paris-Cité : 63 Rue de Charenton, 75012 Paris

Contexte scientifique du projet

Le Trouble du Spectre de l’Autisme (TSA) se réfère principalement à des troubles des interactions sociales. Beaucoup de personnes avec le TSA ont un handicap sévère du langage, et même les individus à haut niveau de fonctionnement avec d’excellentes compétences linguistiques éprouvent des difficultés à comprendre la parole dans des environnements bruyants et/ou lorsqu’ils sont exposés à plusieurs interlocuteurs.

Les personnes avec un Trouble du Spectre de l’Autisme (TSA) rapportent parfois que durant l’enfance, leur parole était difficilement ou partiellement intelligible, sonnant comme une séquence de voyelles, surtout en présence de nombreux consonnes. De plus, même avec un excellent niveau de langue, elles présentent souvent une élocution atypique, suggérant d’autres anomalies dans la réception de la parole.

Diverses oscillations neuronales sont identifiées comme étant essentielles au traitement de la parole à différents niveaux, des phonèmes aux phrases, chacune contribuant de manière unique à la compréhension et au codage de la parole.

La capacité de discerner les rythmes de la parole est présente dès le plus jeune âge chez les enfants au développement typique. Les nouveau-nés peuvent détecter les changements de sons de la parole et les nourrissons sont capables de suivre les rythmes syllabiques et les phrases dans leur langue maternelle, ce qui indique le rôle fondamental de ces compétences dans l’apprentissage phonologique précoce.

La perturbation du développement des mécanismes neuronaux pour le traitement du rythme de la parole pourrait être un facteur contribuant aux difficultés de décodage de la parole chez les enfants atteints de TSA. Cette déficience peut également affecter le développement des compétences sociales, soulignant l’importance de ces processus neuronaux dans le développement cognitif et social global.

Enjeux du projet

  1. Diverses anomalies des oscillations neuronales en réponse à la parole chez les personnes atteintes de TSA.
  2. Les jeunes adultes atteints de TSA présentent des anomalies articulaires de l’activité neurale thêta (niveau syllabique) et gamma faible (niveau phonémique), provenant principalement du cortex auditif. Cette interaction anormale entre les activités thêta et gamma suggère un désalignement du codage phonémique avec le suivi des syllabes, perturbant potentiellement la réception vocale en temps réel.
  3. Bien que ces anomalies d’oscillation soient en corrélation avec les scores verbaux des personnes atteintes de TSA, il reste difficile de savoir si elles sont spécifiquement liées à des déficits de réception de la parole et si elles sont présentes chez les très jeunes enfants pendant les étapes critiques du développement de la parole.

Objectifs du projet 

Notre étude utilisant l’électroencéphalographie à haute densité (EEG) a comparé le traitement neuronal oscillatoire de la parole naturaliste chez de jeunes enfants (âgés de 1,31 à 5,56 ans) avec et sans TSA. La recherche visait à déterminer si des anomalies d’oscillation, en particulier dans les bandes delta-thêta, faible bêta et faible gamma, sont présentes à cet âge précoce et comment elles sont liées à la réception du langage.

La caractérisation précise de ces anomalies d’oscillation est cruciale pour comprendre les difficultés de réception de la parole dans les TSA. Cela peut conduire au développement d’interventions ciblées, telles que la normalisation (augmentation ou régulation négative) de l’activité oscillatoire, pour aider les personnes atteintes de TSA.

Cette étude s’est déroulée entre 2018 et 2021.  

Résultats et impacts du projet 

Les résultats de cette étude permettent de mieux comprendre les mécanismes cérébraux sous-jacents à la perception de la parole chez les jeunes enfants autistes en âge d’être diagnostiqués (autour de trois ans), et leur rôle dans l’acquisition du langage. Ce travail a révélé des processus cérébraux atypiques et distinctifs chez les enfants autistes : ceux-ci illustrent un traitement anormal des éléments fondamentaux de la parole et montrent que la perception de la parole chez les jeunes enfants autistes est significativement altérée par rapport aux enfants neurotypiques. Ces anomalies dans la perception de la parole ont d’autant plus de pertinence clinique qu’elles sont observables pendant une période critique du développement du langage chez l’enfant.

Le résultat le plus notable de cette étude fut la perturbation du couplage entre les oscillations thêta et gamma chez les enfants autistes. Ce mécanisme cérébral sous-tend le traitement hiérarchique de la parole (la segmentation en unités de parole telles que les phonèmes et les syllabes) : si ce mécanisme est altéré, cela signifierait que la perception de la parole et son traitement par le cerveau des enfants autistes diffèrent considérablement par rapport aux enfants neurotypiques. Ce travail a aussi permis d’observer un processus cérébral atypique chez les enfants autistes: un couplage inédit entre les oscillations bêta et gamma. Ce processus cérébral semble avoir un effet perturbateur clair sur l’apprentissage du langage car il corrèle négativement avec les niveaux de langage au sein de notre groupe d’enfants.

Ces découvertes sont d’une grande importance clinique car elles montrent des différences de perception sensorielle pendant une période critique du développement du langage chez l’enfant : lorsque le cerveau présente une plasticité et réactivité élevées, et que des différences dans le traitement sensoriel sont associées à une acquisition altérée du langage. Une perception anormale de la parole à cet âge pourrait créer des écarts dans le développement cognitif précoce, et entraîner à terme des conséquences durables sur les capacités cognitives.

Enfin, cette étude ouvre la voie vers des interventions thérapeutiques pour pallier les déficits de communication verbale chez les enfants autistes, en identifiant les processus cérébraux à corriger. Au vu des résultats de cette étude, il semblerait que des stratégies spécifiques ciblant une amélioration du couplage thêta-gamma et corrigeant le couplage atypique bêta-gamma pourraient aider à restaurer une perception de la parole plus typique chez ces enfants. Ces interventions, si réalisées durant la période critique d’acquisition de la parole, pourraient permettre d’éviter que des écarts se creusent dans le développement du langage chez les enfants autistes par rapport aux enfants neurotypiques, et ainsi d’améliorer significativement leur qualité de vie.

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