Génétique, intelligence et morphisme

L’avancement de la science a permis d’établir clairement le lien entre phénotype et génétique en se basant sur l’hérédité de certains caractères physiques bien définis. De ce point de vue, le lien entre l’intelligence et la génétique est beaucoup plus difficile à établir car le concept d’intelligence lui-même n’est pas défini. En 1921 a lieu le premier symposium international « Intelligence and Its Measurement », puis une seconde édition en 1986, au cours desquels devait être établie la définition de ce qu’est l’intelligence et comment la mesurer. Aucun consensus n’a été trouvé autour de la définition du concept d’intelligence et donc, a fortiori, il n’en est sorti aucune manière satisfaisante de la mesurer.
Si les experts ne s’accordent pas sur la définition générale, la mesure du quotient intellectuel (QI) est en générale acceptée comme un indice pertinent d’une forme bien précise d’intelligence (qui ne saurait en aucun cas être réduit à l’intelligence globale). En neurosciences, le terme d’intelligence se rapporte aux aptitudes cognitives et est souvent quantifié par l’indice g, développé par le statisticien Spearman en 1927. Il existe d’autres tests basés sur les aptitudes visuospatiales, déductives, sémantiques et de raisonnement symboliques, mais généralement, une personne obtenant un bon score à l’un des ces tests obtiendra un bon score aux autres, suggérant que ces différentes aptitudes ne sont pas indépendantes.
La validité de g comme indice d’intelligence a été grandement débattu, donnant lieu à de nombreuses controverses et polémiques. Il n’en reste pas moins que la plupart des chercheurs en psychométrie s’accordent sur le fait que g est un bon indicateur d’aptitudes à apprendre, raisonner et résoudre des problèmes. C’est aussi un bon prédicateur de réussite scolaire, professionnelle, sociale ainsi que de l’espérance de vie.

Inversement, il est démontré que g est influencé par le statut social du milieu familial. C’est en cela que tient toute la difficulté à établir l’hérédité de l’intelligence en utilisant l’indice g  : quelle est l’influence éventuelle de la génétique par rapport à l’influence du milieu social ?

II. Association entre génétique et intelligence : jumeaux monozygotes vs dizygotes.

Afin d’annuler l’effet de l’influence familiale, les chercheurs se sont intéressés aux jumeaux élevés dans la même famille. Pour établir l’influence de la génétique sur la performance aux tests d’intelligence, les chercheurs ont regardé la corrélation des scores des jumeaux monozygotes (MZ), possédant exactement le même patrimoine génétique, aux scores des jumeaux dizygotes (DZ) qui sont des jumeaux fraternels possédant 50 % de patrimoine génétique commun.

Le protocole expérimental est simple, g est mesuré pour chaque jumeau. L’écart entre le g des deux jumeaux est calculé et utilisé comme mesure de similarité (ou de corrélation). Le test statistique consiste à savoir si l’écart entre les g des jumeaux MZ est significativement plus grand ou plus petit que l’écart des DZ.

Les résultats sont les suivants : g est significativement plus corrélé chez les MZ que chez les DZ. L’héritabilité de g est d’environ 0,86, établissant clairement le lien entre l’intelligence et la génétique [1]. La subtilité de cette étude consiste en ce qu’elle n’utilise pas directement les scores g, mais l’écart de scores entre deux jumeaux, supprimant ainsi le biais créé par le milieu familial. En clair, deux jumeaux auront un score g plus proche si leur patrimoine génétique est identique.

III. Association entre génétique et neuromorphologie.

Maintenant que le lien entre intelligence et génétique est établi, sachant que la génétique détermine en bonne partie notre morphologie, les chercheurs se sont intéressés à l’existence d’association entre g et certaines mesures morphologiques, qui peuvent être le volume de matière grise, celui de matière blanche ou encore l’épaisseur corticale.

Comme précédemment, l’expérience compare un groupe de jumeaux MZ à un groupe de jumeaux DZ. Les mesures neuromorphologiques sont effectuées in vivo sur les IRM de chacun des jumeaux. Des méthodes de traitement du signal permettent de standardiser les images et de rendre les données directement comparables. Un algorithme automatique sépare la matière blanche de la matière grise et en mesure leur volume. L’avantage des méthodes automatiques par rapport aux méthodes manuelles est l’absence de biais cherchant à valider l’hypothèse de départ.
Pour chaque jumeau, on mesure donc automatiquement le volume de matière grise et de matière blanche, puis on regarde si la différence de volume entre les paires de jumeaux est plus grande ou plus petite selon s’il s’agit de jumeaux MZ ou DZ.

Les résultats montrent une corrélation volumique significativement plus importante chez les MZ que les DZ. Le volume du cerveau est donc génétiquement influencé. [1]

III. Conclusion.

Ces expériences permettent d’établir deux liens très importants.

1. L’indice d’intelligence g est génétiquement déterminé. Sachant qu’il est un excellent prédicateur de réussite scolaire, professionnelle et sociale, on peut spéculer que cette découverte permette d’établir l’existence d’un lien entre patrimoine génétique et réussites scolaire, professionnelle et sociale.
2. L’intelligence est associée à la neuromorphologie d’un individu. La neuromorphologie est un prédicateur de l’intelligence d’un individu, et donc de son statut social, de son revenu et de sa durée de vie. En d’autres termes, l’IRM d’un individu suffit à prédire ces attributs.

Pour plus d’informations, veuillez lire l’excellente revue :
Arthur W. Toga and Paul M. Thompson. Genetics of Brain Structure and Intelligence. Annu. Rev. Neurosci. 2005. 28:1-23

[1] Daniëlle Posthuma, The association between brain volume and intelligence is of genetic origin. Nature neuroscience, volume 5 no 2. February 2002