Le logiciel EduAnatomist. Les travaux de l équipe ACCES (Actualisation Continue des Connaissances des Enseignants en Sciences) de l INRP restent, hélas, largement méconnus des enseignants de SVT. Pourtant, nombreux sont ceux qui connaissent Biotic, ancien site Internet de ce programme, lequel a par exemple contribué à diffuser le logiciel Phylogène. Parmi les ressources et les outils proposés sur le nouveau site ACCES, on trouve notamment un logiciel permettant de visualiser des images IRM anatomiques et fonctionnelles. Fruit d une collaboration entre le CEA, l INRP et la société informatique Pentila, ce logiciel, dénommé EduAnatomist, a reçu le soutien du Ministère de l Éducation Nationale et du Ministère de l Enseignement Supérieur et de la Recherche. Son intérêt pédagogique laisse présager de sa large diffusion au sein des établissements d enseignements secondaires. Ce logiciel repose sur une banque d images, baptisée Neuropeda,, regroupant plus d une centaine d images issues de grands organismes de recherche scientifique (CNRS, INSERM, etc.) et qui continue de s enrichir. Les téléchargements d EduAnatomist et de Neuropeda sont gratuits à partir du site : http://acces.inrp.fr/acces/ressources/neurosciences. On peut aussi se contenter de télécharger EduAnatomist puis d interroger en lignes Neuropeda. Visualiser une IRM anatomique. Le logiciel affiche trois plans de coupes (transversale, sagittale et coronale) pour chaque IRM. En faisant varier les curseurs situés à droite de chaque plan, on change la position de la coupe dans l espace suivant un axe prédéfini. Un clic droit sur l une des coupes, entraîne immédiatement une visualisation du point de l espace e indiqué, dans les deux autres plans de coupes.
Visualiser une IRM fonctionnelle. EduAnatomist permet également d afficher une IRMf, par exemple dans le cadre de la vision de couleurs.
Les zones colorées signalent une différence statistique d activité entre la condition OFF (repos) et la condition ON (vision de couleurs). L étendue de ces zones illustre l activité permanente et plus ou moins intense (bleu pour le minimum, rouge pour le maximum) de notre encéphale. Localiser la région spécifiquement dévolue à la vision des couleurs implique de ne considérer que les voxels (unités de volume) les plus activés dans cette condition expérimentale. Le seuil supérieur est donc maintenu à son maximum et le seuil inférieur fixé à la valeur correspondant à une différence statistique retenue pour une publication scientifique. Il ne reste plus alors qu à se déplacer dans les plans de coupes jusqu à identifier la zone dont l'activité est statistiquement plus élevée lors de la stimulation qu'en condition témoin. Un cas de neuroplasticité. EduAnatomist offre une autre fonctionnalité remarquable, l étude d un cas de neuroplasticité. Il s agit du cas d une jeune fille présentant des crises d épilepsie nombreuses et pharmacorésistantes depuis l âge de cinq ans et six mois. Diverses analyses révèlent que ces crises sont provoquées par une activité anormale de neurones situés dans l hémisphère cérébral gauche, plus exactement à cheval sur les lobes frontal et temporal (on parlera de foyer épileptogène). L enfant apprend à lire, à écrire et à parler, mais la multiplication des crises perturbe son développement cognitif au point qu un retard mental commence à apparaître. Les médecins décident alors, en accord avec la famille, d opérer la fillette, désormais âgée de neuf ans, afin de retirer le foyer épileptogène. L opération se traduit par une résorption des crises mais aussi par la perte du langage (aphasie)! Les aires sensitives et associatives
de l audition, ainsi que les principales aires motrices ont pourtant été préservées. L enfant entend et comprend toujours le langage oral. Son raisonnement et son discernement ne sont pas altérés, aussi est-il pleinement conscient des mots qu il souhaite énoncer. Mais, bien qu il soit encore capable de produire des sons, il s avère impuissant à prononcer dans l ordre les syllabes qui composent les mots auxquels il pense. Cette perte de l élocution est consécutive à l ablation de l aire de Broca, aussi appelée aire motrice du langage et située dans le lobe frontal de l hémisphère gauche. Le logiciel EduAnatomist offre l opportunité d afficher une IRM postopératoire de ce sujet, ce qui permet de déterminer précisément l étendue de l ablation chirurgicale. Happy end, la petite fille retrouve progressivement l usage de la parole, parvenant de nouveau à prononcer des phrases au bout d un an et demi. L équipe médicale procède alors à une IRMf durant laquelle l enfant alterne des phases de silence et d élocution. Et le résultat de l expérience se trouve lui aussi dans la banque d images du logiciel. L IRMf montre tout d abord que la récupération fonctionnelle ne résulte pas d une reconstruction cérébrale puisque la partie du cerveau retirée au cours de l opération ne s est pas reformée. On constate ensuite que l élocution repose désormais sur la mise en activité d une région corticale située dans l hémisphère cérébral droit. Les points forts du logiciel. Ce logiciel permet d aborder les notions de neurosciences au programme de première S et de première L. Sa prise en main s avère relativement aisée de sorte que les élèves peuvent rapidement être laissés en autonomie. En outre, les IRMf proposés permettent d élaborer sans difficultés un enseignement par problèmes scientifiques et ainsi d articuler la majeure partie de la progression autour d une démarche hypothético-déductive. Par ailleurs, s il est toujours possible de trouver des IRM et des IRMf dans des livres, des revues ou sur Internet, peu d entres elles possèdent la qualité de celles de la banque Neuropeda. Enfin, l utilisation du logiciel
EduAnatomist répond fort opportunément aux instructions officielles qui nous enjoignent chaque jour un peu plus de recourir aux TICE. Pour l heure, ce logiciel offre la possibilité : - d identifier les principales structures anatomiques cérébrales ; - de cartographier certaines aires du cortex cérébral (somesthésie, motricité, vision, gustation, aires du langage) ainsi que leur organisation anatomo-fonctionnelle (somatotopie, rétinotopie) ; - de mettre en évidence la variabilité interindividuelle anatomique et fonctionnelle chez l homme, par comparaison d'images individuelles ; - d étudier un cas de neuroplasticité. Le stage de formation continue. Le Plan Académique de Formation 2010-2011 prévoit un stage de formation au logiciel EduAnatomist. S il s agira surtout de découvrir et de s exercer aux principales fonctionnalités du logiciel, ce stage donnera aussi l occasion de (re)découvrir les principes de l IRM et de l IRMf, de présenter des exemples de démarches pédagogiques éprouvées devant des élèves de 1 e L et de 1 e S, et de réfléchir aux problèmes juridiques, éthiques, scientifiques, philosophiques et sociaux que posent l utilisation des images des neurosciences. M. Cartier Julien Professeur de SVT au lycée Carnot de Cannes Membre de l équipe ACCES-INRP Neurosciences de Marseille