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Creative commons : Paternité - Pas d’Utilisation Commerciale -
Pas de Modification 2.0 France (CC BY-NC-ND 2.0)
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.0/fr
TINGRY
(CC BY-NC-ND 2.0)
ANNÉE 2019 - N°221
Développement d’une plateforme d’enseignement interactif
innovante de l’imagerie Rhumatologique
-
Le serious game EDI2
THESE D’EXERCICE EN MEDECINE
Présentée à l’Université Claude Bernard Lyon 1
Et soutenue publiquement le 14 Octobre 2019
En vue d’obtenir le titre de Docteur en Médecine
Par
TINGRY Thomas
Né le 25 mai 1989 à Paris 14e
Sous la direction du Professeur Cyrille CONFAVREUX
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TINGRY
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JURY
Président : Monsieur le Professeur Gilles RODE
Membres : Madame le Professeur Isabelle DURIEU
Monsieur le Professeur Roland CHAPURLAT
Monsieur le Professeur Cyrille CONFAVREUX - Directeur
Madame le Docteur Charline ESTUBLIER
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UNIVERSITE CLAUDE BERNARD LYON 1
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Le Serment d'Hippocrate
Je promets et je jure d'être fidèle aux lois de l’honneur et de la probité dans l'exercice de la
Médecine.
Je respecterai toutes les personnes, leur autonomie et leur volonté, sans discrimination.
J'interviendrai pour les protéger si elles sont vulnérables ou menacées dans leur intégrité ou
leur dignité. Même sous la contrainte, je ne ferai pas usage de mes connaissances contre les
lois de l'humanité.
J'informerai les patients des décisions envisagées, de leurs raisons et de leurs conséquences.
Je ne tromperai jamais leur confiance.
Je donnerai mes soins à l'indigent et je n'exigerai pas un salaire au-dessus de mon travail.
Admis dans l'intimité des personnes, je tairai les secrets qui me seront confiés et ma
conduite ne servira pas à corrompre les mœurs.
Je ferai tout pour soulager les souffrances. Je ne prolongerai pas abusivement la vie ni ne
provoquerai délibérément la mort.
Je préserverai l'indépendance nécessaire et je n'entreprendrai rien qui dépasse mes
compétences. Je perfectionnerai mes connaissances pour assurer au mieux ma mission.
Que les hommes m'accordent leur estime si je suis fidèle à mes promesses. Que je sois
couvert d'opprobre et méprisé si j'y manque.
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TINGRY
(CC BY-NC-ND 2.0)Remerciements
Au Président du Jury,
Monsieur le Professeur Gilles Rode, je suis flatté de l’honneur que vous me faites de présider mon
jury de thèse. Je vous remercie beaucoup de l’intérêt que vous portez à ce travail et de votre
précieux soutien auprès des instances de la faculté. Je vous remercie tout particulièrement pour
votre accueil et votre enseignement au lit du malade lors de mon semestre dans votre service.
J’espère pouvoir vous témoigner tout mon honneur à travers ce travail et le poursuivre à vos côtés
pour les années à venir.
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TINGRY
(CC BY-NC-ND 2.0)
A mon Directeur de Thèse,
Monsieur le Professeur Cyrille Confavreux, je te remercie de m’avoir permis de participer à une telle
aventure. Merci de m’avoir écouté, compris, et de m’avoir proposé ce travail pédagogique qui m’a
passionné pendant plus de deux ans, et qui me passionnera toujours. Je suis très touché de la
confiance que tu m’as accordée très rapidement dans mon cursus, qui m’a permis d’avancer
sereinement. Je suis très heureux de pouvoir poursuivre ce projet et de travailler bientôt dans ton
service.
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TINGRY
(CC BY-NC-ND 2.0)A mes maitres et juges,
Monsieur le Professeur Roland Chapurlat, merci d’avoir accepté de faire partie de ce jury et d’avoir
pris le temps de juger mon travail. Merci de votre bienveillance durant tout mon internat. Par ce
travail, je vous témoigne ma sincère admiration et mon profond respect.
Madame le Professeur Isabelle Durieu, j’admire votre travail et votre implication dans
l’enseignement. Votre calme et votre sens clinique sont un modèle pour moi. Merci d’avoir accepté
de juger mon travail. Veuillez trouver ici l’expression de ma sincère admiration.
Madame le Docteur Charline Estublier, merci de ton soutien permanent depuis le début de ce
projet. Merci de tes encouragements et de ton expertise lors des ateliers à la faculté, ta présence est
rassurante.
Un remerciement spécial à Monsieur le Professeur Jérôme Etienne, ancien doyen de l’UFR Lyon Est,
responsable des innovations pédagogiques, qui dès le début a fortement contribué à l’émergence de
ce projet pédagogique innovant.
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TINGRY
(CC BY-NC-ND 2.0)Aux médecins que j’ai rencontrés durant mes études de médecine,
Au Professeur Dubois, milles merci ! Sans toi, rien de tout cela n’aurait été possible. Merci de ton
aide et de ta bienveillance. Merci tout simplement de m’avoir permis d’en arriver là.
Au Docteur Gendre, merci de m’avoir fait découvrir l’univers de l’imagerie ostéoarticulaire et de
m’avoir si bien encadré lors de mon premier semestre !
A André, merci pour ta motivation permanente et tes bons plans. Merci de m’avoir permis de
découvrir la rhumatologie libérale.
A Muriel, merci pour ton enseignement aux gestes écho guidés, merci de m’avoir offert la possibilité
d’aller plus loin, et de me former à la biopsie synoviale. Merci pour tout ce que tu m’as appris, j’ai
hâte de travailler avec toi !
A Jean-Paul, merci pour ton investissement sans limite dans la collaboration avec le Bénin et le
développement d’EDI2. Merci encore d’avoir sauvé notre atelier radiologique lors du congrès au
Bénin !
A toute l’équipe de médecine interne du CHLS, merci à tous pour votre gentillesse et votre accueil,
la pertinence des soins prend tout son sens à vos côtés.
Au Docteur Fontanges, merci pour ton initiation aux maladies osseuses rares et pour tes
radiographies toutes plus incroyables les unes que les autres.
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TINGRY
(CC BY-NC-ND 2.0)A mes co-internes et anciens CCA,
A Jean-Mich, co-interne en or, qui m’aura appris à être vigilant sur le menu du self ! Merci pour ce
semestre incroyable au Pavillon F, tu es la définition même du compagnonnage.
A Maxime, merci pour tout ! Merci pour ces semestres à tes côtés, de ton aide précieuse et de ta
générosité.
A Jordan, Adrien et Blandine, professeurs ou mickeys, ça a toujours été un vrai plaisir de travailler
avec vous !
A Lois et Amandine, vous m’aurez transmis l’expertise façon JGT ! Merci pour votre franc parlé et
votre dynamisme contagieux !
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TINGRY
(CC BY-NC-ND 2.0)A mes amis,
Les intellos, Tvo, Stin, Bichette … Plus de 20 ans d’amitié … on pourrait écrire un roman ! Et pas
n’importe lequel ! Merci pour toutes ces années à vos côtés et pour tous ces délires qu’on a pu
partager ! Revenez vite de vos contrées exotiques, on a encore plein de choses à faire ! Félicitations
mon Théo !!
Doudou, merci d’être là depuis tant d’années ! Merci de m’avoir soutenu dans n’importes qu’elles
circonstances. Tu es un exemple pour moi, ton parcours est tout simplement impressionnant ! J’crois
pas !!
Tous les rageux, Robin, Cyro, Fortu, Morin, Hotto, Turk et toutes les rageuses, Pauline, Clarisse,
Mixie, Chloé, Anne-So, vous êtes des grands malades ! Merci pour ce semestre de l’enfer à Valence !
Votre imagination dépasse l’entendement !
Lamine, Coco, Ali et Mika et Laure, la team moelleux, vous êtes des bijoux ! Et « mercé la zone ! »
Albus, on se bute !! On est là hein !!
Victor, PH et Fortunat, merci pour ce premier semestre à couper le souffle dans notre bulle
romanaise !
Les bros, on ne va pas se mentir, sans vous, et même à distance, la vie n’aurait aucun sens !
Max pour nos petits moments à nous ! Nem pour nos sessions de freeride et nos délires pas toujours
compréhensibles ! Blanchou, merci pour ta bonne humeur et tes délires. Merci d’avoir ensoleillé pas
mal de nos journées de m*%&e à la BU ! J’en arrive à presque regretter l’externat tellement ça me
manque ! Et surtout merci pour tes selfies ! Gaston, merci pour ta force de persuasion. Merci de
m’avoir fait rater des confs pour partir en plein semaine à Val d’Isère en se disant que de toute façon
« on est prêt pour l’ECN » ! Collart, je ne sais pas quoi te dire, tu es complètement barge ! J’ai hâte
de rempiler pour une nouvelle Hippocup avec toi ! Justine, ah Justin … tu es un bijoux. Nature, forte,
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TINGRY
(CC BY-NC-ND 2.0)impressionnante ! J’ai hâte de passer 6 mois à Lyon avec toi ! Chloé, petit Chloé, j’ai envie de te dire :
« Mlah » ! Beurette de luxe ! Caca, merci de me prêter Mouf ! Bertos, merci d’avoir eu les couilles de
partir loin et de nous faire découvrir des destinations magnifiques !
Georges, toutes mes années de médecine à tes côtés, toutes ces confs, ces cours, ces heures de
bibliothèques, ces samedis, ces dimanches … Un bonheur partagé à chaque instant ! Jusqu’au
moment où tu auras décidé de partir faire de la chirurgie … et à Lille ! Qu’elle idée !
A Taoufik, la meft & dance ! Tu nous as quitté bien trop tôt mais tu sais que chaque jour qui passe
évoque un souvenir de nos interminables journées à la BU en P1 … ou ailleurs ! Je finis par me
demander si je n’ai pas triplé pour profiter un peu plus de toi ! Depuis ce 8 Aout 2011, chaque jour
est marqué par ta sagesse. J’aurai tant aimé poursuivre tout ça avec toi ! A dieu.
A Meusa, la meus, mouta, fouka, lawiss, le N°19, le seul et l’unique ! Merci de m’avoir tant fait
rigoler, merci pour tous ces moments totalement improbables passés avec toi ! Continue, tu verras,
tout ira bien ! J’ai hâte de t’accueillir à Lyon !
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TINGRY
(CC BY-NC-ND 2.0)A ma famille,
A mes parents, je ne sais pas comme vous rendre l’amour que vous me donnez chaque jour depuis
trente ans. Maman, merci de m’avoir donné la passion de la médecine, merci pour tous tes conseils
et ton soutien permanent. Papa, merci pour ton écoute sans relâche et ton regard avisé dans un
domaine qui n’est pas le tien ! Quoique … il l’est clairement devenu ! Merci de m’avoir tant soutenu
pendant ces années difficiles. Merci surtout de me faire tant rire, le daron a plus d’un tour dans sa
poche ! Merci pour toutes les valeurs et principes que vous m’avez inculqués. A Clément, mon très
grand frère ! Merci de ton calme et de ta sagesse. Malgré toutes ces dernières années loin de toi, j’ai
toujours ressenti ta bienveillance ! Ton talent m’impressionne chaque jour et je n’en vois qu’une
infime partie ! Va vite te mettre à l’abri de ce monde devenu complètement fou et incertain ! Merci
pour tous ces moments qu’on partage depuis notre naissance, les fous rires, les bêtises, le hockey et
tout le reste ! Je vous aime.
A Natonchnek, merci de prendre soin de mon frère. Merci pour cette fameuse semaine en P2 (il y a
presque 10 ans !!) pendant laquelle j’ai découvert à quel point tu étais géniale !
A Mes grands-parents, Pacha et Manicou. Merci pour votre tendresse et votre amour. Merci de tout
ce que vous avez fait pour moi et pour tous les cousins durant tant d’années ! Merci d’être la
aujourd’hui, c’est pour moi le plus beau cadeau ! Je vous dédie ce travail.
A Anne, merci de m’avoir transmis ton amour de l’imagerie ostéoarticulaire ! C’est un vrai plaisir
d’échanger avec toi. Merci aussi d’avoir été là à chaque fois que j’en ai eu besoin !
A ma belle-famille, merci pour votre soutien et votre bienveillance !
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TINGRY
(CC BY-NC-ND 2.0)A Mouf,
Tu m’as aidé, supporté, encouragé, soutenu tout au long de ce travail, merci ! Malgré ma mauvaise
humeur de certains jours, ta présence m’a toujours permis de me canaliser et d’avancer
sereinement. Je n’ai pas besoin de te témoigner mon amour par écrit, tu ne le supporterais pas
d’ailleurs ! Sache quand même qu’avec toi, la vie est belle.
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TINGRY
(CC BY-NC-ND 2.0)Table des matières
Listes des abréviations .................................................................................................... 22
Introduction ................................................................................................................... 24
La mémoire, un concept brûlant...................................................................................... 30
I. Généralités .................................................................................................................... 30
1. Les différents types de mémoire ............................................................................... 30
a. Les mémoires à court terme .................................................................................. 30
i. Mémoires sensorielles et mémoire de travail ................................................... 30
ii. Mémoires déclarative et non déclarative .......................................................... 31
b. Les mémoires à long terme.................................................................................... 32
i. Les mémoires perceptives .................................................................................. 32
ii. La mémoire procédurale .................................................................................... 32
iii. La mémoire sémantique ................................................................................. 32
iv. La mémoire épisodique .................................................................................. 32
2. Fonctionnement de la mémoire ................................................................................ 32
a. L’encodage ............................................................................................................. 32
b. Le stockage ............................................................................................................. 33
c. La récupération ...................................................................................................... 33
3. Evolution du concept de la mémoire ........................................................................ 33
a. Anatomie ................................................................................................................ 33
b. Le concept de l’engramme .................................................................................... 34
c. La plasticité synaptique.......................................................................................... 35
d. Biologie................................................................................................................... 36
L’enseignement médical en France.................................................................................. 37
I. Fonctionnement actuel ................................................................................................. 37
II. Evolution des pratiques d’enseignement ..................................................................... 37
III. L’enseignant ............................................................................................................... 39
IV. Place de l’enseignement numérique ......................................................................... 40
1. Le e-learning .............................................................................................................. 40
a. Quelle est la tendance actuelle en matière d’apprentissage en ligne dans
l’enseignement médical ? ............................................................................................. 41
b. Que savons-nous de l’efficacité de l’e-learning ? .................................................. 42
c. Quelle est la place de l’apprentissage en ligne ? ................................................... 47
d. Référentiels ............................................................................................................ 49
2. Le serious game ......................................................................................................... 49
a. Définition................................................................................................................ 49
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TINGRY
(CC BY-NC-ND 2.0)b. Le jeu ...................................................................................................................... 49
3. Et l’imagerie médicale ............................................................................................... 51
Projet EDI2 ..................................................................................................................... 52
I. Problématique ............................................................................................................... 52
1. Objectif ...................................................................................................................... 53
2. Matériel et méthodes ................................................................................................ 54
a. Collaboration.......................................................................................................... 54
b. Description du projet ............................................................................................. 54
i. Serveur / Nom de domaine / Prérequis ............................................................. 54
ii. Mission n°1 ......................................................................................................... 54
iii. Mission n°2 ..................................................................................................... 61
II. Résultats actuels............................................................................................................ 67
1. Etat actuel de la plateforme ...................................................................................... 67
2. Déroulement - Séance type ....................................................................................... 67
3. Utilisations / collaborations....................................................................................... 68
a. Deuxième cycle : Enseignements Dirigés à la faculté Lyon Est – DFASM1 ............ 68
b. Collaboration internationale Bénin / SoBeR .......................................................... 69
c. Collaboration DermATOL – Dr Villani..................................................................... 70
d. Rhumato Cercle - ARTRIC ....................................................................................... 71
e. Utilisation ponctuelle : Atelier SPA ou PAS ? ......................................................... 71
f. Présentation de la plateforme à la Délégation chinoise filière médicale
francophone de l’Université de Jiao-Tong .................................................................... 71
III. Financement et modèle économique ....................................................................... 72
1. Financement du projet .............................................................................................. 72
a. Mission n°1............................................................................................................. 72
b. Mission n°2............................................................................................................. 72
2. Propriété intellectuelle – Brevet : ............................................................................. 72
a. XPROJET ................................................................................................................. 72
b. PULSALYS ................................................................................................................ 72
3. Pérennisation / Evolution .......................................................................................... 73
a. Codage Moodle / Migration................................................................................... 73
b. E-learning ............................................................................................................... 73
IV. Extensions – Suite du projet ...................................................................................... 73
1. Poursuite de l’enseignement dirigé en rhumatologie ............................................... 73
a. Année universitaire 2019 – 2020 ........................................................................... 73
b. Année universitaire 2020 – 2021 ........................................................................... 73
2. Mission n°3 ................................................................................................................ 74
a. Cahier des charges ................................................................................................. 74
b. Financement .......................................................................................................... 75
20
TINGRY
(CC BY-NC-ND 2.0)3. Collaboration internationale HCL - Bénin .................................................................. 75
4. Extensions .................................................................................................................. 75
5. Evaluation .................................................................................................................. 76
Conclusions .................................................................................................................... 77
Bibliographie .................................................................................................................. 80
21
TINGRY
(CC BY-NC-ND 2.0)Listes des abréviations
AMPA : Acide aminométhylphosphonique
ARTRIC : L’association Rhumatologique de Tutorat et de Recherche des Internes et Chefs de clinique
BYOD : Bring Your Own Device
COFER : Collège Français des Enseignants de Rhumatologie
DFASM1 : Diplôme de Formation Approfondie en Sciences Médiales – 1ere année
DFASM2 : Diplôme de Formation Approfondie en Sciences Médiales – 2eme année
DFGSM 1 : Diplôme de Formation Générale en Sciences Médicales – 1ere année
DFGSM 2 : Diplôme de Formation Générale en Sciences Médicales – 2eme année
DGOS : Direction Générale de l’Offre des Soins
DSI : Direction des Systèmes d’Information
EBM : Evidence Base Medicine
ECN : Epreuves Classantes Nationales ou Examen Classant National
ED : Enseignement dirigé
EDI2 : Enseignements Dirigés Interactifs Innovants
FMC : Formation médicale continue
ICAP : Innovation – Conception – Accompagnement – Pédagogie
JE : Junior Entreprise
JEH : Jour-étude-homme
MOOC: Massive Open Online Courses
MOODLE: Modular Object-Oriented Dynamic Learning Environment
NMDA : N-méthyl-D-aspartate
PACES : Première Année Commune des Etudes de Santé
PCEM1 : Première année du Premier Cycle des Etudes Médicales
22
TINGRY
(CC BY-NC-ND 2.0)PLT : Potentialisation à long terme
PPIM : Parcours Pédagogiques Innovants Multimédias
Q.C.M : Question à choix multiples
Q.R.O.C : Question à réponse ouverte courte
XP : X Projet
SATT : Société d’Accélération du Transfert de Technologie
TIC : Technologies d’Information et de Communication
TICE : Technologies d’Information et de Communication pour l’Enseignement
23
TINGRY
(CC BY-NC-ND 2.0)Introduction
Apprendre est un vieux mot français qui eut un double sens dès le XIe siècle, à savoir : « saisir par
l’esprit » et « donner à autrui des connaissances » (1). Il est aujourd’hui toujours défini selon ce
double sens : « acquérir par l'étude, par la pratique, par l'expérience une connaissance, un savoir-
faire, quelque chose d'utile » et « enseigner à quelqu'un quelque chose, lui faire acquérir une
connaissance, un savoir-faire, une expérience » (2). D’après Stanislas Dehaene, psychologue cognitif
et professeur de neuroscience au Collège de France depuis les années 70, les travaux en
neurosciences cognitives ont permis d’identifier au moins quatre facteurs déterminant la vitesse et la
facilité de l’apprentissage : l’attention ; l’engagement actif ; le retour rapide d’informations ; et la
consolidation quotidienne des apprentissages (3).
Premier pilier, l’attention ; c’est l’ensemble des mécanismes par lequel le cerveau sélectionne une
information et en oriente le traitement. Dans les années 80, Michael Posner, psychologue américain,
distingue l’attention : l’alerte, qui est un modulateur du niveau de vigilance ; l’orientation de
l’attention, qui sélectionne un objet ; et le contrôle exécutif, qui sélectionne la chaîne de traitements
appropriée à une tâche donnée et en contrôle l’exécution (4). Chaque système attentionnel module
l’activité cérébrale et peut donc faciliter l’apprentissage.
Le grand défi de l’enseignant consiste donc à canaliser et captiver en permanence l’attention de
l’apprenant pour l’orienter vers le niveau d’attention approprié.
Les travaux de Gergely et Csibra en 2009 ont montré chez l’enfant, que le contexte social jouait un
rôle essentiel dans l’orientation de l’attention (5). Le corolaire est que la présence du tuteur module
énormément l’apprentissage, en orientant l’attention de l’apprenant. Elle induit une « posture
pédagogique » qui incite l’apprenant à interpréter l’information apportée comme importante.
Deuxième pilier, l’engagement actif. Il existe dans la littérature neuroscientifique, de nombreux
exemples qui montrent qu’en l’absence d’engagement intentionnel de l’apprenant, l’apprentissage
passif est considérablement réduit. Stanislas Dehaene écrit qu’ « un organisme passif n’apprend
pas ». Cet adage est basé sur les conclusions de l’expérience de Held et Hein en 1963 (6) (Figure 1).
24
TINGRY
(CC BY-NC-ND 2.0)Figure 1 : Expérience de Heid et Hein. Tiré de Heid et Hein (6)
Ils ont montré, en étudiant le comportement de deux chatons, que le chaton actif, libre de ses
mouvements et donc d’explorer le monde qui l’entoure, développait des capacités sensorimotrices
normales alors que le chaton passif avait un comportement comparable à celui d’un chaton aveugle.
Les expériences menées en 2008 par Roediger et al ont montré qu’un enfant apprenait mieux en se
testant, également de manière active. L’expérience consistait à comparer sur une durée constante de
huit sessions, plusieurs situations d’apprentissage. Trois régimes d’apprentissage ont été imaginés :
un dans lequel les apprenants étudient en permanence, un dans lequel ils étudient et se testent à
deux reprises, et enfin un dans lequel il existe une alternance permanente entre étude et test (Figure
2). Les résultats, présentés sur la figure 3, suggèrent largement que l’apprentissage était optimal
lorsque l’enfant alternait apprentissage explicite et tests répétés de ses connaissances (7).
Figure 2 : Expérience de Roediger et al – Régimes d’apprentissage
25
TINGRY
(CC BY-NC-ND 2.0)Figure 3 : Résultats de l’expérience de Roediger, 2008. Tiré de Roediger et al (7)
Il n’est pas évident de se rendre compte de cette amélioration immédiatement après la séquence
d’apprentissage, c’est pourquoi le test final a été réalisé à 48h, mettant en lumière l’utilité de cette
méthode dans la mémoire à long terme. Cet effet test s’observe également pour les véritables
contenus pédagogiques, comme le montre la méta-analyse de Freeman et al (8) et l’étude de
Roediger et al (9).
Dans l’expérience de Roediger et al, qui évaluait l’apprentissage de deux textes en anglais selon deux
régimes d’enseignements, on observe une nette amélioration de la proportion d’idées retrouvées en
fonction du délai de rétention chez les apprenant ayant bénéficié de plusieurs tests au cours de leur
enseignement (Figure 4).
26
TINGRY
(CC BY-NC-ND 2.0)Figure 4 : Proportions moyennes d’unités d’idées retenues au test final après 5 minutes, 2 jours et 1
semaine de délais de rétention en fonction des conditions d’apprentissage. Tiré de Roediger et al (9)
On comprend donc aisément que l’apprenant ne doit pas se contenter d’apprendre de façon passive,
mais qu’il doit rechercher un apprentissage actif, c’est la curiosité. En 1994, Loewenstein décrit la
curiosité comme « l’identification d’un décalage entre ce que l’on connaît et que l’on aimerait
connaître, décalage que l’on tente de réduire » (10). Deux études principales d’imagerie
fonctionnelle cérébrale en neurosciences ont montré que la curiosité modulait les circuits
dopaminergiques et l’apprentissage ; mais également que la rétention en mémoire était meilleure
lorsque la curiosité était élevée (11,12). L’apprentissage devrait donc être facilité si l’apprenant est
engagé et actif, et que sa curiosité est stimulée par une situation pédagogique et qu’on lui donne un
retour immédiat sur ses erreurs. C’est le troisième pilier de l’apprentissage.
Le retour d’information a deux principaux rôles dans l’apprentissage. Tout d’abord il a un effet de
récompense ou d’erreur et renforce donc la motivation. D’autre part, il représente une information
directe sur la performance et permet donc de s’améliorer. Les erreurs sont positives et sources
d’apprentissage. Elles font partie du processus d’apprentissage car elles expriment à la fois la
représentation mentale que l’apprenant se fait d’une notion et elles aident à identifier l’obstacle
pour mieux le dépasser. Par ailleurs, plus le retour d’information est rapproché du test, plus il est
efficace.
27
TINGRY
(CC BY-NC-ND 2.0)Quatrième et dernier pilier, la consolidation. C’est l’automatisation des connaissances, le transfert de
l’explicite vers l’implicite : ce qui reste quand on a tout oublié ! Lors d’un nouvel apprentissage, une
partie bien distincte du cerveau, le cortex préfrontal est fortement sollicité (13). L’apprentissage se
fait de manière explicite, consciente et avec effort. A ce stade, la répétition et l’entrainement sont
fondamentaux. Ensuite, l’autonomisation progressive en transférant les connaissances vers des
réseaux non conscients, permet de libérer des capacités d’apprentissage. Un exemple primordial est
celui de la lecture. Il est bien montré dans l’étude de Zoccolotti et al, qu’un circuit spécifique se met
en place pour traiter les lettres très rapidement et les identifier en mots. Cette automatisation de
l’encodage des lettres est montrée sur la Figure 5. On observe que le temps de lecture des enfants
pour un nombre de lettre donné diminue drastiquement au fil des années d’apprentissage. L’enfant
peut alors se concentrer sur le sens de ce qu’il lit (14).
Figure 5 : Temps de réaction vocale en fonction du nombre de lettres dans le mot. Valeurs moyennes
et intervalles de confiance à 95% pour trois groupes lecteurs et pour les enfants dyslexiques de
troisième année. Tiré de Zoccolotti et al (14)
Nous ne développerons pas ce sujet ici, mais Stanislas Dehaene insiste sur le rôle fondamental joué
par le sommeil dans cette phase de consolidation. Effectivement, plusieurs études montrent
qu’après une période d’apprentissage, une période de sommeil, même courte, améliore la
consolidation mnésique (15,16).
28
TINGRY
(CC BY-NC-ND 2.0)Quels peuvent être les enseignements pédagogiques à tirer de ces découvertes sur le
fonctionnement de l’apprentissage ?
Steve Masson, chercheur canadien en neuro-éducation a proposé quelques recommandations en
2014. Tout d’abord favoriser la réactivation neuronale. La répétition est nécessaire, pas seulement au
moment de l’apprentissage mais tout au long de la vie. Le cerveau oublie vite les éléments appris s’ils
ne sont pas remobilisés régulièrement. Si les neurones s’activent à plusieurs reprises, ils favorisent
l’acquisition de l’apprentissage. Le fait de tester les élèves pourra donc servir à cette réactivation
neuronale. Le test devient un moyen de consolider l’apprentissage, et non plus un unique outil
d’évaluation. Deuxièmement, l’implication dans l’apprentissage. Nous avons montré que les
stratégies d’apprentissage les plus efficaces dans cet optique, consistaient à placer l’apprenant en
situation d’interaction. Enfin, il faut espacer les périodes allouées d’apprentissage, en respectant des
temps de repos et d’encodage (17). Afin de préserver l’engagement et la curiosité de l’apprenant,
l’enseignant doit éviter de dispenser uniquement un long cours magistral, mais faire intervenir et
tester fréquemment les apprenants.
L’être humain dispose d’une extraordinaire aptitude à acquérir des compétences nouvelles tout au
long de sa vie. Les processus en jeu mobilisent la plupart des aptitudes fonctionnelles du cerveau
humain et notamment la mémoire.
29
TINGRY
(CC BY-NC-ND 2.0)La mémoire, un concept brûlant
I. Généralités
La mémoire est la faculté de l'esprit à enregistrer, conserver et rappeler les expériences passées.
L’apprentissage est le processus d’acquisition de nouveaux savoirs. L’apprentissage est en place dès
le plus jeune âge par l’intermédiaire de l’observation, de l’imitation, de la répétition, du tâtonnement
et des interactions. La mémorisation s’organise en trois étapes chronologiques (apprentissage,
conservation, restitution) et est organisée en nombreux sous-systèmes, interconnectés mais
autonomes.
1. Les différents types de mémoire
La mémoire est divisée en plusieurs types différents, impliquant différents réseaux neuronaux. Ils
sont interconnectés (Figure 6).
Figure 6 : Les différents types de mémoires.
a. Les mémoires à court terme
i. Mémoires sensorielles et mémoire de travail
L’apprentissage séquentiel d’Atkinson et Shiffrin (1968) met en lumière le cheminement d’une
information depuis sa perception jusqu’à son stockage définitif (18). La mémoire sensorielle conserve
fidèlement mais très brièvement l'information apportée par les différents sens, que sont l'ouïe,
l'odorat, le toucher, la vue et le goût. La durée de la mémoire sensorielle est très courte, elle est de
l'ordre de quelques centaines de millisecondes à une ou deux secondes au maximum. Les
informations pertinentes sont dirigées vers la mémoire de travail, mémoire à court terme, qui se
caractérise par sa courte durée, sa capacité de stockage limitée et sa sensibilité aux éléments
extérieurs (19). Elle est pourtant essentielle. Pour les mémoriser définitivement, les informations
analysées lors de ce court laps de temps peuvent être transmises vers la mémoire à long terme
(Figure 7).
30
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(CC BY-NC-ND 2.0)Figure 7 : Modèle de Baddeley et Hitch, 1974. La mémoire de travail.
ii. Mémoires déclarative et non déclarative
Au sein du système de la mémoire, un modèle d’organisation, décrit par Tulving en 1972 (20) et par
Squire en 1980 (21), tient compte des caractéristiques des informations enregistrées, et de manière
consciente ou non de leur récupération. On oppose alors la mémoire déclarative et la mémoire non-
déclarative (Figure 8).
Figure 8 : Organisation des systèmes de mémoire explicite (déclarative) et implicite (non déclarative)
selon les modèles de Tulving (20) et Squire (21).
La mémoire déclarative, ou mémoire explicite, correspond au rappel conscient et volontaire
d’informations. Elle est elle-même subdivisée en deux sous-systèmes, la mémoire épisodique et la
mémoire sémantique. La mémoire non-déclarative, ou mémoire implicite, correspond quant à elle, à
la répercussion inconsciente d’expériences. Elle est également subdivisée en plusieurs sous-
systèmes : la mémoire procédurale, l’amorçage, l’apprentissage non-associatif, le conditionnement
classique et opérant. Dans toutes ces situations la restitution de l’information est faite sans référence
consciente aux apprentissages antérieurs.
31
TINGRY
(CC BY-NC-ND 2.0)b. Les mémoires à long terme
i. Les mémoires perceptives
Ce sont les mémoires qui regroupent des traces de perceptions sensorielles indépendamment de
leurs significations. Ces mémoires nous permettent de reconnaître une forme, une image ou un son,
avant de les identifier.
ii. La mémoire procédurale
La mémoire procédurale, permet l’apprentissage de procédures cognitives, motrices mais aussi
perceptives, aboutissant à un savoir-faire. L’acquisition de ces procédures techniques se traduit par
l’amélioration progressive des performances par la pratique répétée de la tâche. Lors des phases
d’apprentissage précédemment décrites, l’engagement actif, conscient et effectué par un effort
volontaire d’acquisition nous permettra de mettre en œuvre la notion acquise de manière
inconsciente. L’accomplissement de la tâche s’exprimera alors dans l’action au sens large.
iii. La mémoire sémantique
Elle est constituée de connaissances acquises plusieurs fois, sans indicateur de temps ou de lieu
d’apprentissage. Ce sont des notions retenues, mais sans aucun souvenir du contexte
d’apprentissage. La mémoire sémantique est une mémoire collective, qui conserve les faits appris et
partagés. Elle s’oppose point par point à la mémoire épisodique puisqu’elle est répétée, non datée,
non localisées, et peu émotionnelle.
iv. La mémoire épisodique
C’est la mémoire des souvenirs personnels vécus une seule fois, dans un lieu bien déterminé et à un
moment bien précis. Il existe souvent un contexte émotionnel ou affectif particulier et fort.
2. Fonctionnement de la mémoire
Ces différents types de mémoires fonctionnent de manière interconnectée mais autonome. La
mémoire fonctionne grâce à trois processus distincts : l’encodage, le stockage (ou la consolidation) et
la récupération.
a. L’encodage
L’encodage est le processus permettant au cerveau d’enregistrer l’information et de former ce que
l’on appelle des traces mnésiques. L’encodage est grandement influencé par l’attention, la
motivation et le sommeil.
32
TINGRY
(CC BY-NC-ND 2.0)b. Le stockage
Une fois l’information enregistrée, il faut que celle-ci devienne durable. Le stockage, appelé aussi
consolidation, est responsable de transformer la trace mnésique pour qu’elle soit conservée en
mémoire. La consolidation est en réalité un ensemble de stratégies permettant de maintenir
l’information à long terme. La consolidation est un processus qui se fait de manière inconsciente et
automatique, mais qui peut être favorisée, notamment par certaines méthodes pédagogiques.
c. La récupération
Une fois que l’information est bel et bien enregistrée et maintenue en mémoire, il faut, être en
mesure de l’exploiter, et donc de la récupérer. Pour avoir accès à une information stockée en
mémoire à long terme, le cerveau utilise le processus de récupération. C’est un moyen de réactiver
les souvenirs en lien avec cette information. Cette étape peut nécessiter l’utilisation d’indices
mentaux.
Les étapes précédentes, d’encodage et de consolidation, favorisées par la motivation et l’attention,
sont alors d’une importance majeure. Elles ne peuvent être pleinement exploités qu’en se rapportant
au principe fondamental de l’engagement actif. En captivant l’attention des apprenants, l’enseignant
facilitera alors inconsciemment la mise en place de la chaine de mémorisation.
3. Evolution du concept de la mémoire
a. Anatomie
L’unité de base du système nerveux est le neurone. Il est composé schématiquement de trois parties.
Un corps cellulaire et deux prolongements : en aval, un axone qui se termine sur une ou
plusieurs synapses et en amont des dendrites. Lorsqu’un neurone est stimulé (par une stimulation
externe ou par un processus mental), il réagit en créant un signal électrique (la dépolarisation). Celui-
ci est transmis par l’intermédiaire de l’axone jusqu’à la synapse. Là,
des neurotransmetteurs chimiques sont libérés dans la fente synaptique, ils la traversent et sont
captés par les récepteurs portés sur une dendrite d’un deuxième neurone qui déclenchera un
nouveau signal électrique s’il y a lieu. Les signaux se propagent ainsi de neurone en neurone. Ce
système de base est complexifié par la multiplicité des dendrites d’un même neurone qui peut
recevoir des signaux de multiples neurones créant un véritable réseau neuronal. Il faut bien
comprendre que si classiquement les neurones ne se divisent pas après la naissance, les connections
entre les neurones sont labiles –se font et se défont- : c’est la plasticité neuronale. Même si
l’ensemble du cerveau fonctionne de façon harmonisée il présente des zones fonctionnelles
(langage, mémoire, vision, régulation physiologique, motricité, etc…) bien individualisées qui
33
TINGRY
(CC BY-NC-ND 2.0)s’activent dans telles ou telles circonstances. Ceci est bien mis en évidence par l’imagerie
fonctionnelle cérébrale en recherche. On notera que les zones fonctionnelles sont connectées entre
elles selon un câblage très précis.
L’implication de l’hippocampe dans la mémoire est étudiée depuis de très nombreuses années [22].
Les théories actuelles dérivent des constatations de William Scoville et Brenda Milner sur un patient
canadien, Henry Gustav Molaison [23]. Le patient H.M. Ce patient a été opéré à l’âge de 27 ans pour
essayer de traiter de graves crises d’épilepsies. L’opération a consisté en une ablation bilatérale de
certaines parties du cerveau dont l’hippocampe, l’amygdale et une partie du lobe temporal.
L’opération fut un succès sur le plan épileptogène. En revanche, H.M. avait perdu la capacité de
retenir de nouvelles informations (mémoire déclarative). Il souffrait donc d’amnésie antérograde.
Néanmoins, la mémoire procédurale, faites d’automatisme inconscients était préservée. L’étude
neuropsychologique du patient H.M. a montré que la mémoire déclarative (celle des faits) était plus
touchée que la mémoire procédurale. Cette différence fut constatée lors d’un test d’apprentissage.
Le patient H.M. devait faire un exercice (tours de Hanoï). À chaque nouvelle tentative de jeu, le
patient ne se rappelait pas l’avoir déjà fait (mémoire déclarative) mais ses performances étaient
pourtant améliorées à chaque fois (mémoire procédurale). Ces résultats suggèrent qu'après une
certaine durée, la lésion du système n’a plus d’effet sur la mémorisation. Initialement, l'hippocampe
participe au stockage et au rétablissement de la mémoire déclarative. Puis, à mesure que le temps
s'écoule après l’apprentissage, un mécanisme de consolidation et de réorganisation se met en place,
de sorte qu’une mémoire permanente est établie, indépendamment du système hippocampique. Ce
stockage permanent est probablement localisé dans le néocortex.
b. Le concept de l’engramme
En neurophysiologie, l'engramme est la trace biologique de la mémoire dans le cerveau. L’engramme
représente les connexions durables dans le cerveau, résultant d’excitations simultanées. La nature
physique et les conséquences précises de ces excitations étaient hors de portée jusqu’aujourd’hui. En
1923, Richard Semon, zoologiste allemand, avait pourtant déjà proposé le concept d’engramme
mnésique [24].
Le concept défendu par Semon proposait que lorsqu’un sujet expérimente quelque chose, un
ensemble de stimuli sélectionnés à partir de cette expérience active des populations entières de
neurones. Ceci induit des changements chimiques et/ou physiques durables dans leurs connexions
(l’engramme) [25]. Chacun de ces groupes de neurones ainsi sélectionnés contribue au stockage de la
mémoire. Il faisait alors déjà appel au concept de rappel. Si une partie des stimuli originaux sont
34
TINGRY
(CC BY-NC-ND 2.0)rencontrés à nouveau, les neurones constituant l’engramme sont réactivés pour évoquer le rappel de
ce souvenir spécifique. Le concept était visionnaire mais la théorie fut presque complètement
ignorée jusqu’à tard dans les années 1970. C’est à cette époque que Daniel Schacter, James Eich, et
Endel Tulving l’ont remis à l’ordre du jour [26 et 27].
L’engramme, le substrat physique de notre mémoire au niveau cellulaire, serait donc représenté par
ces réseaux. Ce sont les fameuses « assemblées cellulaires » décrites par Donald Hebb en
1949. Selon la règle de Hebb, les cellules peuvent développer de nouvelles connexions ou subir des
changements métaboliques qui améliorent leur capacité à communiquer. Il explique à cette époque
que l’activation simultanée de deux neurones connectés entre eux favorise le renforcement de la
synapse qui les connecte [28 et 29]. Cette conception de l’engramme fait écho aux idées du
neuroanatomiste espagnol Ramón y Cajal. Il fut parmi les premiers à proposer un mécanisme
d’apprentissage qui ne nécessitait pas la formation de nouveaux neurones.
c. La plasticité synaptique
La plasticité synaptique désigne la capacité des synapses à se renforcer ou à s'affaiblir dans la durée
(c'est-à-dire à faire varier leur efficacité de transmission de l'information), en réponse à une
augmentation ou à une diminution de leur activité [30]. En 1973, Bliss et Lomo ont décrit le modèle
de la potentialisation à long terme (PLT) [31], découverte au niveau de l'hippocampe du lapin en
1966. La caractéristique la plus intéressante de ce mécanisme est de permettre le renforcement
durable des synapses entre deux neurones activés simultanément. C’est ce type de mécanisme
d'association qu’Hebb avait imaginé un quart de siècle plus tôt. Depuis sa découverte dans
l’hippocampe, la PTL a été découverte dans plusieurs autres structures cérébrales, notamment le
cortex, le cervelet et l'amygdale [32]. Robert Malenka, a également suggéré que la PLT pouvait se
produire dans toutes les synapses excitatrices du cerveau des mammifères [33].
Aujourd’hui, les outils et les connaissances neuroscientifiques permettent d’aborder ce concept de
manière plus précise et de proposer des visions contemporaines. Des modèles d’organisation
mnésiques de plus en plus précis sont identifiés grâce aux techniques de neuro-imagerie et
notamment d’imagerie par résonance magnétique (IRM) fonctionnelle et de tomographie par
émission de positions.
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(CC BY-NC-ND 2.0)Vous pouvez aussi lire
