Le cerveau aux commandes : Pourquoi les fonctions exécutives sont les super-héros méconnus de l’apprentissage

Imaginez un instant que votre cerveau fonctionne comme le siège social d’une entreprise. Au sommet de la hiérarchie, sans trop se faire remarquer, se trouvent les fonctions exécutives, ces cadres supérieurs qui ne figurent sur aucun organigramme officiel mais sans qui tout deviendrait rapidement chaotique, pilotent en coulisses l’ensemble de nos activités cognitives.

Les fonctions exécutives, c’est un peu comme avoir un mini-Elon Musk dans votre cortex préfrontal (mais en moins excentrique et sans compte Twitter). Elles organisent, planifient, régulent et supervisent pratiquement toutes vos actions conscientes. Le problème ? Contrairement aux vrais PDG, elles ne se vantent jamais de leur travail et n’apparaissent dans aucun classement des « cerveaux les plus influents de l’année ».

Définition et taxonomie des fonctions exécutives

Le modèle à trois composantes de Miyake et al.

En 2000, Miyake et ses collègues ont proposé un modèle qui est devenu la référence dans le domaine. Il distingue trois fonctions exécutives principales, que l’on pourrait comparer aux trois mousquetaires du cerveau (qui sont quatre, comme dans l’œuvre de Dumas, puisqu’une quatrième fonction est souvent ajoutée) :

1. L’inhibition : Cette fonction nous permet de supprimer les réponses automatiques ou impulsives. Elle est au centre de notre capacité à nous concentrer sur une tâche en ignorant les distractions. L’inhibition, c’est ce qui fait cruellement défaut quand vous essayez de rédiger un article scientifique tout en recevant des notifications de réseaux sociaux. Deux heures plus tard, vous voilà expert en recettes de cuisine coréenne, mais toujours pas une ligne écrite.

2. La mémoire de travail : Considérez la comme le bloc-notes mental de votre cerveau. Elle vous permet de manipuler temporairement des informations sans les noter. C’est grâce à elle que vous pouvez additionner mentalement 29+17 sans sortir votre smartphone (46, pour ceux qui n’ont pas suivi). La capacité limitée de cette mémoire explique pourquoi les numéros de téléphone ont traditionnellement 7 chiffres au-delà, notre cerveau commence à bégayer cognitivement.

3. La flexibilité cognitive : Cette fonction vous permet de passer d’une tâche à l’autre ou d’ajuster votre comportement face à des situations changeantes. Les personnes dotées d’une bonne flexibilité cognitive sont celles qui peuvent suivre une recette de cuisine tout en répondant aux questions de leur enfant sur pourquoi le ciel est bleu, sans finir par mettre du sel dans leur café.

4. La planification/organisation : Souvent considérée comme la quatrième fonction exécutive clé, elle nous permet d’établir et d’exécuter des séquences d’actions pour atteindre un objectif. C’est ce qui nous différencie des procrastinateurs… Ah non, pardon, nous sommes tous des procrastinateurs à nos heures perdues, justement parce que cette fonction est particulièrement exigeante sur le plan énergétique.

   Au-delà du modèle de base

Des recherches plus récentes (Diamond, 2013 ; Zelazo et al., 2016) ont enrichi cette conceptualisation en ajoutant des fonctions comme :

❖ Le raisonnement fluide : La capacité à résoudre des problèmes nouveaux sans connaissances préalables. Les personnes dotées d’un bon raisonnement fluide sont celles qui arrivent à monter un meuble suédois sans notice (une espèce en voie de disparition).

❖ La métacognition : La capacité à réfléchir sur nos propres processus de pensée. « Je sais que je ne sais pas » n’est pas qu’une citation de Socrate, c’est aussi la preuve que vous avez une métacognition qui fonctionne bien.

Bases neurobiologiques des fonctions exécutives

Les fonctions exécutives sont principalement localisées dans le cortex préfrontal, mais elles impliquent également des réseaux neuronaux distribués à travers le cerveau. Les techniques d’imagerie cérébrale moderne comme l’IRM ont permis de cartographier ces

réseaux avec une précision croissante. Le cortex préfrontal dorsolatéral est particulièrement impliqué dans la mémoire de travail et la planification, tandis que le cortex orbitofrontal et le cortex cingulaire antérieur jouent un rôle crucial dans l’inhibition et la régulation émotionnelle. Si vous avez déjà eu envie d’envoyer un courriel cinglant à votre supérieur et que vous avez réussi à vous retenir, remerciez votre cortex orbitofrontal ! il vient probablement de sauver votre carrière.

Ces structures cérébrales sont richement interconnectées avec les régions sous-corticales, notamment les ganglions de la base et le thalamus, formant des boucles de régulation complexes. La dopamine, un neurotransmetteur associé à la motivation et au plaisir, joue un rôle modulateur essentiel dans ces circuits. C’est pourquoi nous sommes plus efficaces quand nous travaillons sur quelque chose qui nous passionne, notre cerveau nous récompense littéralement avec des petites doses de dopamine, comme un dresseur donnerait des friandises à son chien pour un bon comportement.

Implications des fonctions exécutives dans l’apprentissage

Acquisition des connaissances et compétences

Les fonctions exécutives sont cruciales dans l’acquisition de nouvelles connaissances et compétences :

❖ L’inhibition permet de se concentrer sur le matériel pertinent et d’ignorer les distractions. Une étude de Gathercole et al. (2008) a démontré que les enfants avec une meilleure capacité d’inhibition apprennent plus efficacement à lire, probablement parce qu’ils peuvent ignorer le bruit ambiant de la classe et résister à l’envie de regarder par la fenêtre quand un chat particulièrement charismatique fait son apparition.

❖ La mémoire de travail est essentielle pour comprendre des textes complexes, résoudre des problèmes mathématiques et suivre des instructions complexes avec plusieurs étapes. Elle nous permet de maintenir actives les informations pertinentes tout en les manipulant. C’est grâce à elle que vous pouvez lire la première partie de cette phrase et encore vous souvenir de quoi il s’agissait quand vous arrivez à la fin, même si j’ai inséré une clause relative assez longue qui aurait pu vous faire perdre le fil de ma pensée initiale.

❖ La flexibilité cognitive facilite l’adaptation aux différentes méthodes d’enseignement et aux changements de contexte d’apprentissage. Dans une étude fascinante de Colzato et al. (2012), les personnes bilingues ont démontré une meilleure flexibilité cognitive que les monolingues, probablement parce que passer régulièrement d’une langue à l’autre est un excellent entraînement pour cette fonction. Une raison de plus pour apprendre cette langue étrangère que vous remettez toujours à plus tard.

❖ La planification permet d’organiser efficacement son temps d’étude et de décomposer des tâches complexes en étapes gérables. Une méta-analyse a montré que l’autodiscipline (largement alimentée par les fonctions exécutives) prédit mieux la réussite scolaire que le QI. Autrement dit, mieux vaut être un tortue disciplinée qu’un lièvre génial mais distrait.

Autorégulation et métacognition

Les fonctions exécutives sont également au cœur de notre capacité à :

- Surveiller notre propre apprentissage (métacognition)

- Adapter nos stratégies face aux difficultés

- Gérer nos émotions durant l’apprentissage (frustration, ennui, anxiété)

Troubles des fonctions exécutives et difficultés d’apprentissage

➢ Le cas du TDAH

Le Trouble Déficitaire de l’Attention avec ou sans Hyperactivité (TDAH) est caractérisé par des déficits significatifs des fonctions exécutives, particulièrement de l’inhibition. Les personnes atteintes de TDAH ont souvent des difficultés à :

- Maintenir leur attention sur une tâche

- Résister aux distractions (internes et externes)

- Organiser leur travail et gérer leur temps

Barkley (1997) a proposé un modèle explicatif du TDAH basé sur un déficit primaire d’inhibition comportementale, qui entraîne des déficits secondaires dans les autres fonctions exécutives. Cela explique pourquoi les personnes avec TDAH peuvent être brillantes intellectuellement mais avoir du mal à transformer ce potentiel en performances académiques ou professionnelles concrètes. Elles sont comme une

Ferrari avec un système de freinage défectueux : beaucoup de puissance mais des difficultés à s’arrêter au bon moment.

➢Autres troubles neurodéveloppementaux

D’autres conditions comme les troubles du spectre autistique, les troubles d’apprentissage spécifiques ou les troubles anxieux impliquent également des particularités dans le fonctionnement exécutif. Par exemple, les personnes autistes présentent souvent une flexibilité cognitive réduite mais peuvent avoir une excellente mémoire de travail pour certains types d’informations.

Stratégies pour renforcer les fonctions exécutives

Interventions basées sur les preuves

La recherche a identifié plusieurs approches efficaces pour développer les fonctions exécutives :

1. Les programmes informatisés d’entraînement cognitif : Des études comme celle de Klingberg et al. (2005) ont montré des améliorations significatives de la mémoire de travail suite à un entraînement intensif et adaptatif. Toutefois, la généralisation de ces gains à d’autres domaines reste controversée. Donc oui, ces applications de « brain training » sur votre téléphone ont peut-être un effet, mais probablement pas aussi miraculeux que leur marketing le prétend.

2. L’activité physique : des méta-analyses récentes (Álvarez-Bueno et al., 2017) indiquent que l’exercice aérobique régulier améliore significativement les fonctions exécutives chez les enfants et les adultes. Un esprit sain dans un corps sain n’est pas qu’un adage antique, c’est une réalité neurobiologique. Voilà une excellente excuse pour quitter votre bureau et aller courir plutôt que de terminer ce rapport urgent.

3. La pleine conscience et la méditation : des études comme celle de Tang et al. (2015) ont démontré que la pratique régulière de la méditation améliore l’attention soutenue et le contrôle cognitif. La pleine conscience nous entraîne à remarquer quand notre esprit vagabonde et à le ramener gentiment à la tâche en cours, une gymnastique mentale parfaite pour renforcer l’inhibition.

4. Les jeux structurés : les jeux de société complexes développent naturellement les fonctions exécutives dans un contexte ludique et améliorent significativement les performances exécutives. La prochaine fois que vous jouez à « Jacques a dit » avec des enfants, rappelez-vous que vous contribuez à leur développement neurologique (tout en vous amusant).

Applications pédagogiques pratiques

Dans le contexte pédagogique, plusieurs stratégies peuvent soutenir le développement des fonctions exécutives :

❖ L’échafaudage pédagogique : Décomposer les tâches complexes en étapes gérables et réduire progressivement le soutien à mesure que l’apprenant gagne en autonomie.

❖ Les routines prévisibles : Établir des routines claires réduit la charge cognitive liée à la planification et libère des ressources pour l’apprentissage. C’est pourquoi les personnes les plus productives ont souvent des rituels quotidiens bien établis – pas par rigidité, mais par efficacité cognitive.

❖ Les aides à l’organisation externe** : Utiliser des agendas, des listes, des applications de gestion de temps ou des organisateurs graphiques pour compenser les limitations de la mémoire de travail et soutenir la planification. Comme l’a dit un jour Einstein : « Je ne surcharge pas ma mémoire avec des faits que je peux trouver dans n'importe quel livre de référence ». Si même Einstein avait besoin d’aide externe, ne vous sentez pas coupable d’utiliser Google Adenda.

❖La métacognition explicite : Encourager les apprenants à réfléchir sur leurs propres processus d’apprentissage à travers des questions comme « Comment as-tu résolu ce problème ? » ou « Quelles difficultés as-tu rencontrées ? ». La métacognition est à l’apprentissage ce que le GPS est au voyage : elle vous permet de savoir où vous êtes et comment atteindre votre destination.

Conclusion

Les fonctions exécutives constituent véritablement l’infrastructure cognitive sur laquelle repose notre capacité à apprendre efficacement. Leur développement optimal devrait être une priorité éducative, de la petite enfance à l’âge adulte.

Comme nous l’avons vu, les déficits des fonctions exécutives peuvent entraver sérieusement l’apprentissage, même chez des individus par ailleurs brillants intellectuellement. À l’inverse, de bonnes fonctions exécutives peuvent compenser partiellement d’autres limitations cognitives.

La bonne nouvelle est que ces fonctions sont malléables et peuvent être renforcées par des interventions appropriées. Comme un muscle qui se développe avec l’exercice, nos fonctions exécutives s’améliorent lorsque nous les sollicitons régulièrement de manière adaptée.

Alors, la prochaine fois que vous résisterez héroïquement à la tentation de vérifier vos messages pendant une réunion importante, ou que vous parviendrez à terminer ce projet fastidieux en le décomposant méthodiquement, accordez-vous un moment d’autosatisfaction : vos fonctions exécutives viennent de briller, et votre cortex préfrontal mérite bien une petite tape virtuelle dans le dos.

Lwiza BENNINI Enseignante, Psychopédagogue

Références

• Barkley, R. A. (1997). Behavioral inhibition, sustained attention, and executive functions : Constructing a unifying theory of ADHD. *Psychological Bulletin*, 121(1), 65-94.

• Diamond, A. (2013). Executive functions. *Annual Review of Psychology*, 64, 135-168.

• Diamond, A., & Lee, K. (2011). Interventions shown to aid executive function development in children 4 to 12 years old. *Science*, 333(6045), 959-964.

• Duckworth, A. L., & Seligman, M. E. (2005). Self-discipline outdoes IQ in predicting academic performance of adolescents. *Psychological Science*, 16(12), 939-944.

• Gathercole, S. E., Alloway, T. P., Willis, C., & Adams, A. M. (2006). Working memory in children with reading disabilities. *Journal of Experimental Child Psychology*, 93(3), 265-281.

• Miyake, A., Friedman, N. P., Emerson, M. J., Witzki, A. H., Howerter, A., & Wager, T. D. (2000). The unity and diversity of executive functions and their contributions to complex « frontal lobe » tasks : A latent variable analysis. *Cognitive Psychology*, 41(1), 49-100.

• Moffitt, T. E., Arseneault, L., Belsky, D., Dickson, N., Hancox, R. J., Harrington, H., … & Caspi, A. (2011). A gradient of childhood self-control predicts health, wealth, and public safety. *Proceedings of the National Academy of Sciences*, 108(7), 2693-2698.

• Tang, Y. Y., Hölzel, B. K., & Posner, M. I. (2015). The neuroscience of mindfulness meditation. *Nature Reviews Neuroscience*, 16(4), 213-225.

• Zelazo, P. D., Blair, C. B., & Willoughby, M. T. (2016). *Executive function : Implications for education*. National Center for Education Research