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Apprentissage des langues

 | 
Michèle Kail
, 
Michel Fayol
, 
Maya Hickmann

IV. Apprentissage de la langue écrite

3. Principes de base pour l’élaboration d’un modèle connexionniste psychologiquement plausible de l’apprentissage de la lecture

Sylviane Valdois, Bernard Ans et Serge Carbonnel

Texte intégral

1De très nombreuses études menées tant en psychologie cognitive qu’en neuropsychologie ou en neurosciences ont eu pour objectif de comprendre la nature des mécanismes cognitifs impliqués dans l’identification des mots écrits et de mettre en évidence leurs corrélats neurobiologiques. Les résultats des études expérimentales menées chez des lecteurs adultes experts ont conduit à proposer des modèles théoriques qui précisent la structure du système cognitif de lecture et la nature des connaissances mobilisées. Trois principales classes de modèles ont été proposées jusqu’ici : les modèles double-voie (Coltheart, Curtis, Atkins & Haller, 1993 ; Coltheart, Rastle, Perry, Langdon & Ziegler, 2001), les modèles connexionnistes basés sur un traitement distribué parallèle de l’information (modèles PDP ; Harm & Seidenberg, 1999 ; Plaut, McClelland, Seidenberg & Patterson, 1996 ; Seidenberg & McClelland, 1989) et le modèle multitraces (Ans, Carbonnel & Valdois, 1998). Ces modèles, bien qu’ils diffèrent quant à leurs postulats théoriques, se sont révélés aptes, lorsqu’implémentés, à rendre compte d’un grand nombre de faits expérimentaux relatifs à la lecture experte. Ils ont également pour la plupart la prétention de rendre compte de l’apprentissage de la lecture et d’apporter des réponses quant à l’origine des dyslexies développementales. L’objectif de ce chapitre sera d’évaluer l’aptitude de ces différents cadres théoriques à rendre compte de l’apprentissage de la lecture et des dyslexies développementales.

I. L’apprentissage de la lecture : une succession d’étapes distinctes ou une évolution harmonieuse sans rupture

2Les modèles initialement proposés pour rendre compte de l’apprentissage de la lecture étaient des modèles à étapes (Frith, 1985). On y faisait l’hypothèse que l’enfant passait, au cours de l’apprentissage de la lecture, par des étapes successives caractérisées par l’acquisition et l’utilisation de procédures spécifiques. Selon ces modèles, les procédures utilisées en lecture se mettent en place progressivement, si bien que les connaissances utilisées initialement par l’enfant ne sont en aucun cas comparables à celles mobilisées par l’adulte en situation de lecture.

3D’autres études, à l’opposé, suggèrent que l’enfant dispose très tôt et quasi d’emblée de l’ensemble des mécanismes qui seront plus tard automatisés chez le lecteur expert. Ces études ont été menées pour rendre compte tant de l’apprentissage de la lecture que de l’apprentissage de l’orthographe (Goswami, 1988 ; Nation & Hulme, 1998 ; Rittle-Johnson & Siegler, 1999 ; Treiman, 1998). Le paradigme classiquement utilisé pour mettre en évidence un traitement analogique en production écrite consiste à énoncer oralement des mots et des pseudo-mots et à demander à l’enfant de n’écrire que les pseudo-mots. Les pseudo-mots sont dans certains cas précédés de mots dont ils partagent la rime et on s’attend dans ce cas à ce qu’un traitement analogique se traduise par l’utilisation du graphème présent dans le mot pour transcrire la rime du pseudo-mot. Les études basées sur ce paradigme ont cependant échoué à montrer une utilisation très précoce des traitements analogiques (Deavers & Brown, 1997). Un recours précoce aux analogies avait bien été démontré, mais seulement dans les cas où le mot de référence était disponible sous forme écrite et où l’enfant était explicitement incité à s’en inspirer pour écrire le pseudo-mot (Goswami, 1988 ; Nation & Hulme, 1996). Cette situation très artificielle ne nous apprend cependant pas grand-chose sur la capacité des enfants à recourir spontanément à des traitements analogiques en situation d’écriture (Muter, Snowling & Taylor, 1994). Des arguments plus convaincants sont apportés par Bosse, Valdois et Tainturier (2003). Dans cette étude, les enfants devaient également écrire des pseudo-mots sous dictée mais la situation expérimentale n’encourageait pas artificiellement le recours aux connaissances lexicales puisque seuls des pseudo-mots étaient dictés. Les auteurs ont montré des effets d’analogie dès la fin du CP. Cette étude menée chez des enfants de primaire du CP au CM2 a par ailleurs montré que des effets d’analogie équivalents étaient observés chez les enfants qui manifestaient le même niveau de connaissance lexicale, indépendamment de leur âge ou de leurs capacités de traitement analytique. Il semble donc que les enfants disposent, dès la fin de la première année d’apprentissage de la lecture, de connaissances lexicales qu’ils mobilisent spontanément pour écrire des formes nouvelles. Une seconde étude menée par Martinet, Valdois et Fayol (2004) a clairement montré que les connaissances lexicales étaient disponibles encore plus précocement puisque des effets de fréquence et d’analogie en écriture sous dictée de mots et de pseudo-mots étaient observés après seulement trois mois d’apprentissage explicite de la lecture. Ces résultats suggèrent que les connaissances lexicales se développent quasi-simultanément aux connaissances alphabétiques, et ce dès le tout début de l’apprentissage de la lecture. Il en ressort qu’un modèle disposant d’emblée des capacités de traitement de l’adulte expert semble être un modèle valide du point de vue développemental.

II. Simulation de l’apprentissage de la lecture : importance de la base lexicale et procédures de lecture

4Les modèles connexionnistes de type PDP ont très tôt tenté de simuler l’apprentissage de la lecture (Seidenberg & McClelland, 1989). Dans la simulation (Figure 3, p. 535) effectuée dans leur modèle connexionniste initial, Seidenberg et McClelland (1989) observent que le réseau démontre des effets de régularité tant pour les mots fréquents que pour les mots peu fréquents en début d’entraînement alors que l’effet de régularité ne se manifeste plus que pour les mots de basse fréquence en fin d’entraînement. Les performances du réseau sont donc similaires à celles de l’enfant en début d’apprentissage (Backman, Bruck, Hébert & Seidenberg, 1984). Ces résultats pourraient laisser penser que les modèles connexionnistes de type PDP, initialement et essentiellement évalués quant à leur capacité à rendre compte du comportement de lecture experte, sont également aptes à appréhender les faits développementaux. Deux caractéristiques du modèle semblent cependant difficilement compatibles avec cette hypothèse et concernent d’une part le mode d’entraînement du réseau et d’autre part le postulat théorique d’une procédure unique de lecture de type global.

1. Mode d’entraînement du réseau

5Toutes les simulations effectuées jusqu’ici dans le cadre des modèles connexionnistes de type PDP pour rendre compte de l’apprentissage normal ou pathologique ont été conduites sur des réseaux qui avaient été entraînés sur des bases lexicales limitées aux mots monosyllabiques (de la langue anglaise en l’occurrence). L’apprentissage opère par modification des poids synaptiques au sein du réseau. Le modèle initialement proposé par Seidenberg & McClelland (1989) était composé de 3 couches d’unités simples codant respectivement les caractéristiques orthographiques, phonologiques et sémantiques des mots. Comme le montre la Figure 1, les différentes couches sont totalement interconnectées entre elles par l’intermédiaire de couches cachées. Le modèle implémenté initialement était en fait limité au réseau orthographe-phonologie (en gras sur la Figure 1). Les poids synaptiques étaient déterminés aléatoirement avant apprentissage. Lorsqu’un mot nouveau est présenté au réseau, la sortie phonologique générée par le système est incorrecte ; dans ce cas, l’ensemble des poids synaptiques est modifié par rétro-propagation du gradient d’erreur de façon à réduire l’erreur initiale. Les poids synaptiques sont ainsi modifiés chaque fois que le réseau échoue à traiter l’entrée orthographique qui lui a été présentée mais les présentations successives d’un même mot entraînent de moins en moins de changements jusqu’à parvenir à une asymptote : après un certain nombre de phases d’exposition, le réseau est stabilisé et n’est pratiquement plus sensible aux expositions ultérieures. Le réseau était entraîné sur une base comprenant l’ensemble des mots monosyllabiques utilisés pour simuler la lecture experte. Tous les mots étaient disponibles dès les premières phases de l’entraînement. Un échantillonnage aléatoire des mots de la base était effectué de façon à choisir les mots à introduire à chaque phase d’apprentissage. Ceux-ci étaient présentés selon une probabilité calculée en fonction de leur fréquence, mais l’échantillonnage étant aléatoire, des mots très peu fréquents pouvaient en fait être introduits précocement.

6De l’avis même des auteurs, le modèle ne propose pas une simulation de l’apprentissage de la lecture conforme à l’expérience de l’enfant (Seidenberg & McClelland, 1989, p. 531). D’une part, chez l’enfant, la fréquence d’un mot est étroitement liée à l’âge auquel il est acquis. Les mots qui sont les plus fréquents chez l’adulte sont en général introduits plus tôt lors de l’apprentissage que les mots de plus basse fréquence. Ceci n’est absolument pas respecté dans le cadre de modèles PDP, puisque l’échantillonnage des mots est aléatoire et que la probabilité de rencontrer un mot plus ou moins tôt n’est pas contrainte par la fréquence. D’autre part, les mots sont introduits progressivement lors de l’apprentissage réel, la base lexicale de l’enfant débutant lecteur est très limitée et va progressivement s’enrichir au cours de l’apprentissage de la lecture. Les performances de l’apprenti lecteur débutant sont donc largement déterminées par le niveau de développement de ses connaissances lexicales.

Représentation schématique du modèle connexionniste de lecture proposé par Seidenberg & McClelland (1989).

7Cette dimension ne peut en aucun cas être appréhendée par un réseau qui dispose d’emblée de l’ensemble de la base lexicale adulte. Enfin, l’enfant est d’emblée confronté à des mots de longueurs variables et la lecture des mots polysyllabiques est entraînée dès le tout début de l’apprentissage puisque ces mots sont très fréquents dans la langue. Or, l’utilisation de mots monosyllabiques uniquement pourrait avoir un fort impact sur le comportement du modèle et sa structuration lors de l’apprentissage. Rien ne prouve par ailleurs que le choix théoriques à la base des modèles DPD soient compatibles avec le traitement d’items polysyllabiques (Ans et al., 1998).

8Ceci nous conduit à poser comme première condition pour une modélisation plausible de l’apprentissage de la lecture que la base lexicale d’entraînement soit conforme à l’expérience réelle de l’enfant, ce qui implique : 1. l’utilisation de mots de toutes longueurs, mono- et poly-syllabiques, 2. l’extension progressive du nombre de mots de la base et 3. l’introduction des mots en fonction de leur fréquence et de leurs caractéristiques, à l’image de ce qui est fait en classe.

2. Plausibilité d’une procédure unique de lecture

9Un des postulats forts des modèles PDP réside dans l’hypothèse d’une procédure de lecture unique, de type global. En opposition aux modèles double-voie, Plaut et collaborateurs (1996) et Harm et Seidenberg (1999) ont montré qu’un réseau doté d’une procédure de lecture unique démontrait un niveau de performance, tant en lecture de mots irréguliers que de pseudo-mots, comparable à celui des lecteurs experts. Ils montraient ainsi que, contrairement au postulat des modèles double-voie, un système de conversion graphème-phonème opérant séquentiellement lors du traitement n’était pas indispensable à la lecture des pseudo-mots et qu’un effet de régularité pouvait apparaître au sein d’un système unique de lecture. Malgré l’intérêt de cette approche théorique, ce postulat semble difficilement compatible avec les données développementales. En effet, comme cela était souligné dans les modèles à étapes, les traitements analytiques sont largement prépondérants en début d’apprentissage. Les débuts de l’apprentissage sont notamment caractérisés par des effets de longueur exacerbés (Valdois, Passarotto, Coindre & Stauffert, 2000). Un modèle plausible de l’apprentissage de la lecture doit donc être en mesure de rendre compte des effets de longueur massifs observés initialement lors de l’apprentissage et d’expliquer la disparition progressive de ces effets avec le temps. En fait, rendre compte des effets de longueur représente un véritable défi pour les modèles connexionnistes de type PDP (Plaut, 1998) et semble bien impliquer la nécessité d’une procédure analytique séquentielle de lecture.

  • 1 À noter que la longueur est ici mesurée en nombre de lettres et que le modèle, comme à l’ordinaire, (...)

10L’incapacité des modèles de lecture PDP à rendre compte des effets de longueur a été largement soulignée (Seidenberg & Plaut, 1998). Pour tenter de pallier ce problème, Plaut (1998) a implémenté une procédure séquentielle compatible avec l’approche connexionniste. Comme dans le modèle multitraces (Ans et al., 1998 ; Valdois et al., 2006), cette procédure séquentielle correspond à une sorte de focus attentionnel qui se déplace de gauche à droite sur la séquence du mot à traiter et modélise en quelque sorte le nombre de fixations requises pour analyser l’ensemble de sa structure orthographique. Plaut démontre qu’un réseau doté d’une telle composante visuo-attentionnelle est en mesure de rendre compte des effets de longueur observés lors du traitement de pseudo-mots longs1. Il reconnaît néanmoins que le modèle ainsi implémenté est très différent des modèles précédents. Il conclut cependant du fait que le nouveau réseau ne génère pas d’effet de longueur, lors du traitement des mots familiers, que les traitements visuels mis en jeu lors de la lecture d’items familiers par les lecteurs experts sont essentiellement parallèles. Néanmoins, le modèle génère la sortie phonologique des pseudo-mots phonème par phonème et implique un déplacement séquentiel visuel lors de la prise d’information difficilement compatible avec un traitement parallèle des pseudo-mots tel que postulé dans les modèles précédents (Seidenberg & McClelland, 1989 ; Plaut et al., 1996). Plaut ne démontre donc à aucun moment que cette procédure séquentielle est compatible avec l’hypothèse fondatrice des modèles PDP de lecture, à savoir une procédure de lecture unique de type global. Il semble bien, au contraire, que les effets de longueur ne puissent s’expliquer en l’absence de procédure séquentielle analytique. Les modèles connexionnistes PDP de lecture semblent donc peu aptes à rendre compte des effets massifs de longueur caractéristiques des débuts de l’apprentissage de la lecture.

11Nous poserons comme seconde condition de plausibilité qu’un modèle d’apprentissage de la lecture doit inclure une procédure séquentielle permettant le traitement analytique des mots nouveaux.

III. Rendre compte des troubles dyslexiques : les défis à relever

12Les modèles de lecture experte ne peuvent être validés comme modèles développementaux que s’ils offrent un cadre théorique susceptible d’expliquer à la fois l’apprentissage normal de la lecture et les troubles de l’apprentissage, ou dyslexies développementales. Ainsi, tous les modèles ont tenté d’expliquer l’origine cognitive des troubles dyslexiques. Ces modèles ont alors été confrontés à devoir expliquer deux faits relatifs aux dyslexies développementales qui apparaissaient comme paradoxaux dans les cadres théoriques proposés. En effet, d’une part, l’étude de cas de dyslexies développementales a montré l’existence de formes de dyslexies nettement différenciées caractérisées par un trouble massif de la lecture de certains mots alors que d’autres pouvaient être traités sans difficulté. D’autre part, les études de groupe ont montré que ces cas prototypiques étaient relativement rares et qu’en fait la grande majorité des enfants dyslexiques présentaient un trouble mixte caractérisé par des difficultés à lire tous les types d’items. Nous allons voir que ces deux caractéristiques sont difficilement conciliables avec les cadres théoriques des modèles PDP d’une part et du modèle double-voie d’autre part.

1. Les formes prototypiques de dyslexies

13Différentes formes de dyslexies développementales ont été décrites dans la littérature. Les cas de dyslexie phonologique se caractérisent par un trouble massif en lecture de pseudo-mots alors que la lecture des mots réguliers et irréguliers est largement préservée (voir par exemple Campbell & Butterworth, 1985). Les dissociations peuvent être très nettes, comme dans les deux cas de dyslexie phonologique décrits par Best et Howard (1996) (cas de Mélanie-Jane) et Stothard, Snowling & Hulme (1996) (cas L.F.) où les performances sont très déficitaires en lecture de pseudo-mots alors que la lecture de mots, même irréguliers, est excellente et que tous les effets lexicaux classiques (fréquence, régularité, voisinage...) sont normalement observés. Ces cas prototypiques sont difficilement interprétables dans le cadre des modèles PDP de lecture.

14En effet, Harm et Seidenberg (1999) ont proposé de simuler les dyslexies phonologiques comme résultant de l’atteinte d’un des composants phonologiques du réseau. Les auteurs ont montré que la performance en lecture de pseudo-mots était sélectivement affectée par une perturbation légère. Dans ce cas, à peine plus de 60 % des pseudo-mots sont lus correctement alors que la performance reste excellente en lecture de mots irréguliers.

15Lorsque l’atteinte du réseau est modérée, la performance tombe à environ 55 % pour les pseudo-mots mais commence également à baisser, bien que très légèrement, pour les mots irréguliers. Enfin, l’atteinte la plus sévère se traduit par une forte chute de performance pour les pseudo-mots (autour de 30 %) mais on assiste alors à une performance également très dégradée pour les mots irréguliers (30 % à 40 % de lecture correcte seulement). Le réseau ne peut donc simuler qu’une dyslexie phonologique modérée et ne semble pas pouvoir simuler les cas prototypiques sévères démontrant de très faibles performances en lecture de pseudo-mots sans baisse concomitante des scores en lecture de mots irréguliers.

16Les simulations conduites dans ce cadre théorique conduisent par contre assez systématiquement à une baisse de performance sur tous les types d’items (mots exceptions et pseudo-mots) à partir d’un degré modéré de dysfonctionnement, le rendant plus apte à simuler les formes mixtes de dyslexies.

17De ce constat découle la troisième condition de plausibilité, à savoir qu’un modèle d’apprentissage de la lecture doit rendre compte des formes pures de dyslexies et être en mesure de simuler une chute sévère de performance limitée à un type d’item, tel que cela a été décrit dans le contexte des formes prototypiques de dyslexies.

2. Une majorité de profils mixtes de lecture

18Les modèles double-voie semblent plus aptes à rendre compte des formes prototypiques de dyslexies mais ne peuvent facilement expliquer la prédominance des profils mixtes de lecture chez les enfants dyslexiques. En effet, ces modèles postulent l’existence de deux procédures distinctes de lecture, une procédure lexicale et une procédure analytique, mettant en jeu des composantes cognitives spécifiques (cf. Figure 2). Dans la mesure où les deux procédures correspondent à deux voies distinctes dédiées spécifiquement au traitement des mots connus pour la procédure lexicale et des mots nouveaux pour la procédure analytique, l’atteinte de l’une des deux voies entraîne nécessairement une chute de performance limitée à un type d’items. Le modèle double-voie est ainsi particulièrement apte à rendre compte des dyslexies prototypiques.

19Par contre, son incapacité à expliquer la prédominance des formes mixtes de dyslexies a largement été soulignée. En effet, les recherches portant sur de larges échantillons d’enfants ont montré que les profils mixtes caractérisés par de faibles performances, tant en lecture de pseudo-mots que de mots irréguliers, étaient largement majoritaires (Castles & Coltheart, 1993 ; Manis, Seidenberg, Doi, McBride-Chang & Petersen, 1996 ; Sprenger-Charolles, Colé, Lacert & Serniclaes, 2000). Or, le modèle double-voie ne peut a priori rendre compte de ces formes mixtes qu’en postulant l’existence de deux dysfonctionnements distincts, l’un affectant la procédure globale, l’autre la procédure analytique de lecture. Il est cependant fort difficile de justifier dans ce cadre théorique le fait que la grande majorité des enfants dyslexiques présente un double déficit alors qu’un déficit unique serait relativement exceptionnel.

Représentation schématique du modèle double voie (type DRC, Coltheart et al., 2001).

20Nous poserons comme quatrième condition de plausibilité qu’un modèle d’apprentissage de la lecture doit rendre compte de la prévalence des profils mixtes de lecture dans la population dyslexique.

IV. Dynamique de l’apprentissage

21Contrairement aux modèles connexionnistes implémentés, les modélisations de type double-voie n’offrent pas d’hypothèse explicative quant à la façon dont les différents composants du système de lecture se structurent lors de l’apprentissage. Les modèles double-voie sont des modèles statiques proposant une conceptualisation du système de lecture expert. Leur aptitude à rendre compte des dyslexies développementales est dès lors très limitée et il a tout au plus été démontré que l’existence de formes développementales analogues aux formes acquises de dyslexies était compatible avec l’hypothèse de deux procédures de lecture sélectivement perturbées lors de l’apprentissage.

22Pour pallier cette limite des modèles double-voie, Share (1999) a tenté, sous le nom d’hypothèse d’auto-apprentissage, d’expliciter la façon dont les procédures de lecture globale et analytique interagissent lors de l’apprentissage. Selon cette hypothèse, tout mot nouvellement rencontré lors de l’apprentissage serait traité analytiquement mais tout traitement analytique réussi du mot conduirait le système à en garder une trace orthographique en mémoire à long terme permettant ainsi d’enrichir les connaissances lexicales de l’enfant. Ainsi, les traitements analytiques inhérents à la voie d’assemblage participeraient au développement de la procédure lexicale de lecture par enrichissement du lexique orthographique. A l’appui de cette hypothèse, Share présente des données expérimentales démontrant que des mots nouveaux introduits en contextes signifiants et correctement décodés par l’enfant sont ensuite beaucoup plus rapidement reconnus que des mots équivalents non préalablement rencontrés et qu’ils sont plus souvent orthographiés correctement. Share reconnaît donc une précédence du traitement analytique sur le traitement global mais la limite au niveau du mot. En effet, cette précédence est vraie pour chaque mot nouveau individuellement mais rien n’empêche que l’enfant qui décode analytiquement un mot au moment T ne soit au même moment capable de traiter globalement un grand nombre d’autres mots. En ce sens, l’hypothèse d’auto-apprentissage se démarque fortement des modèles à étapes en reconnaissant la possibilité d’utilisation conjointe et quasi-d’emblée de procédures de lecture différentes. Cette hypothèse offre également la perspective de proposer un modèle double-voie explicitant la dynamique de l’apprentissage de la lecture. Il semble cependant que l’hypothèse d’auto-apprentissage, parce qu’elle suppose que le développement de la procédure globale de lecture dépend fortement de la procédure analytique, puisse difficilement rendre compte des formes prototypiques de dyslexies caractérisées soit par une atteinte sélective de la lecture des pseudo-mots comme dans la dyslexie phonologique, soit par une atteinte sélective de la lecture des mots irréguliers comme dans la dyslexie développementale de surface.

23La nécessité de tout modèle d’apprentissage de la lecture de rendre compte de la dynamique de l’apprentissage de la lecture s’impose néanmoins comme une cinquième condition de plausibilité.

V. Les mécanismes fondateurs du système de lecture

24Les très nombreuses recherches menées jusqu’ici, tant sur l’apprentissage normal que pathologique, ont eu pour principal objectif d’identifier les mécanismes cognitifs qui sont à la base de la structuration du système de lecture. La plupart des recherches menées dans ce but ont montré l’importance majeure des traitements phonologiques dans l’acquisition de la lecture. Des recherches plus récentes suggèrent que des traitements visuo-attentionnels pourraient également jouer un rôle important dans l’apprentissage normal de la lecture et rendre compte de certaines formes de dyslexies lorsqu’ils sont déficitaires.

1. Traitement phonologique et apprentissage de la lecture

25Le rôle majeur des traitements phonologiques dans la structuration du système cognitif de lecture a d’abord été mis en évidence dans le cadre de l’étude des troubles de l’apprentissage (Vellutino, Fletcher, Snowling & Scanlon, 2004). Un très grand nombre d’études ont en effet, de façon consensuelle, conclu à l’existence de troubles phonologiques associés aux dyslexies développementales. Il a ainsi été démontré que les enfants dyslexiques considérés en tant que groupe présentaient des performances plus faibles que celles d’enfants normo-lecteurs de même âge réel sur tout un ensemble d’épreuves mettant en jeu le composant phonologique telles que la répétition de pseudo-mots, la dénomination d’images, la fluence phonémique, les tâches de conscience phonémique et de mémoire verbale à court terme. Les difficultés de conscience phonémique (difficultés à identifier et manipuler les phonèmes constituant les mots parlés) sont notamment apparues comme systématiquement déficitaires en contexte dyslexique. Les difficultés que ces enfants manifestent, en tant que groupe, à lire les pseudo-mots ont également été interprétées comme témoignant d’un dysfonctionnement phonologique (Rack, Snowling & Olson, 1992). De plus, le trouble phonologique semble exister indépendamment des caractéristiques de la langue puisqu’il a été retrouvé non seulement dans différents systèmes alphabétiques (Ziegler, Perry, Jacobs & Braun, 2001) mais également dans des langues non alphabétiques (Ho, Law & Ng, 2000). Enfin, la phonologie apparaît comme un composant central de l’apprentissage puisque le trouble, lorsqu’il est présent, persiste tout au long de la vie et que des séquelles de dysfonctionnement phonologique sont encore objectivables même chez des sujets adultes ayant relativement bien compensé leurs difficultés d’apprentissage de la lecture (Bruck, 1992 ; Shaywitz et al., 1999).

26L’importance de la dimension phonologique dans l’établissement du système de lecture et l’existence d’une relation causale entre compétences phonologiques et niveau de lecture ont été largement confirmées dans le cadre d’études portant sur l’apprentissage normal. Il a notamment été montré que le niveau de lecture des enfants et leur niveau de conscience phonémique progressent de concert (Goswami & Bryant, 1990), que le niveau de conscience phonémique des enfants prélecteurs est un bon prédicteur de leur aptitude à entrer ultérieurement dans la lecture (voir Bradley & Bryant, 1983) et que l’entraînement de la conscience phonémique améliore le niveau de lecture des enfants (Ehri et al., 2001 ; voir également, Castles & Coltheart, 2004).

27La conscience phonémique apparaît donc comme un des fondements du système de lecture. En effet, l’établissement d’une procédure analytique de lecture reposant sur la mise en correspondance d’unités sublexicales orthographiques avec leur contrepartie phonologique suppose que l’enfant développe la capacité à identifier à l’intérieur des mots parlés les unités phonologiques pertinentes à mettre en rapport avec les unités visuelles perçues. Les capacités de traitement phonologique seraient donc tout particulièrement impliquées dans l’installation de la procédure analytique de lecture et pourraient également participer au développement de la procédure lexicale, selon l’hypothèse d’auto-apprentissage de Share.

28Il ressort de l’ensemble de ces recherches que tout modèle plausible de l’apprentissage de la lecture doit inclure un composant phonologique et qu’une sixième condition de plausibilité implique d’expliciter de quelle façon la dimension phonologique contribue au développement du système cognitif de lecture.

2. Empan visuo-attentionnel et apprentissage de la lecture

29Malgré l’importance largement démontrée de la dimension phonologique dans l’apprentissage de la lecture, d’autres facteurs liés notamment à l’analyse visuelle du mot écrit semblent également contribuer à cet apprentissage. En effet, l’existence de formes de dyslexies qui, même sévères, ne s’accompagnent pas de trouble phonologique associé a conduit à s’interroger sur l’origine possible de ces troubles (Hanley & Gard, 1995 ; Castles & Coltheart, 1996 ; Valdois et al., 2003). Jusqu’à très récemment, aucun trouble cognitif n’avait pu être mis en évidence dans ces formes de dyslexies, laissant supposer qu’il s’agissait plus vraisemblablement de retards d’apprentissage ayant une origine essentiellement environnementale (Castles, Datta, Gayan & Olson, 1999). Cependant, Valdois et collaborateurs (2003) ont montré à travers l’exposé du cas Nicolas que des difficultés sélectives en lecture de mots irréguliers pouvaient s’accompagner d’un trouble visuo-attentionnel en l’absence de trouble phonologique associé. Nicolas démontrait en effet un excellent niveau de conscience phonémique mais s’avérait incapable de traiter simultanément des lettres présentées en séquence. La notion d’empan visuo-attentionnel (VA) a été proposée pour rendre compte de ce type de trouble (Valdois et al., 2004 ; Bosse, Tainturier & Valdois, 2007). L’empan VA renvoie au nombre d’éléments visuels distincts qui peuvent être traités en parallèle lorsque présentés simultanément. Dans le contexte de la lecture, il s’agit du nombre d’unités orthographiques que l’enfant peut traiter au sein du mot en une seule prise d’information. Des tâches de report de lettres sont classiquement utilisées pour mesurer l’empan VA. Dans la condition de report global, on présente par exemple une séquence illégale et non prononçable de 5 lettres (exemple : RHSDM) pendant 200 ms et on demande à l’enfant de nommer les lettres qu’il a pu identifier sans tenir compte de l’ordre de rappel. En condition de report partiel, la séquence de 5 lettres est suivie d’un indice désignant la position d’une des lettres de la séquence qui seule doit être rappelée. Confronté à ces tâches de report global et partiel, Nicolas démontrait des performances extrêmement faibles.

Situation expérimentale de report global à gauche et nombre de lettres correctement identifiées par Nicolas selon leur position dans la séquence (tracé continu) comparativement aux performances d’enfants contrôles (tracés en pointillés) de même âge réel (ronds) et de même niveau de lecture (triangles).

30En situation de report global (Figure 3), il ne pouvait identifier – au même niveau que les témoins de même âge réel – que les lettres apparaissant en première et troisième position. De plus, la performance de Nicolas était significativement faible, même lorsqu’elle était comparée à celle d’enfants plus jeunes de même niveau de lecture, démontrant ainsi que les difficultés rencontrées sur les tâches de report ne pouvaient être mises sur le compte de son faible niveau de lecture. Par ailleurs, Valdois et collaborateurs (2003) ont parallèlement décrit les performances d’un autre adolescent, Laurent, présentant cette fois une dyslexie phonologique associée à un trouble massif de la conscience phonologique et ne démontrant aucun déficit de l’empan visuo-attentionnel. La comparaison de ces deux cas suggère donc une double dissociation entre trouble de l’empan visuo-attentionnel et trouble phonologique. Une étude plus large (Bosse et al., 2007) effectuée d’une part sur 68 enfants dyslexiques francophones et d’autre part sur 29 enfants dyslexiques anglophones a permis de montrer que de telles dissociations sont fréquentes dans la population dyslexique. Dans cette étude en effet, la majorité des enfants dyslexiques présentait un trouble isolé, soit phonologique, soit visuo-attentionnel, mais beaucoup plus rarement un double déficit à la fois phonologique et visuo-attentionnel. Par ailleurs, le trouble visuo-attentionnel était largement représenté dans la population dyslexique puisque la proportion d’enfants présentant ce type de trouble était au moins équivalente à celles des enfants présentant un déficit phonologique. Cette étude a également permis de montrer que le trouble visuo-attentionnel contribuait au faible niveau de lecture des enfants dyslexiques, indépendamment de leurs capacités de traitement phonologique. Enfin, le déficit de l’empan visuo-attentionnel était prédictif non seulement des performances des enfants dyslexiques en lecture de mots irréguliers mais également de leurs performances en lecture de pseudo-mots.

31Nous en concluons qu’un modèle plausible d’apprentissage de la lecture doit inclure un composant visuo-attentionnel qui contrôle la quantité d’information traitée à chaque prise d’information visuelle. Il doit également expliciter le rôle de ce composant dans la mise en place du système de lecture et préciser les conséquences de son dysfonctionnement sur l’apprentissage.

VI. Plausibilité du modèle multitraces (Ans, Carbonnel et Valdois, 1998)

32Le modèle multitraces de lecture a été implémenté sous la forme d’un réseau connexionniste neuromimétique (voir Figure 4) composé de quatre couches d’unités : une couche orthographique d’entrée O1 codant l’identité des lettres et leur position dans la séquence, une couche O2 sur laquelle est recréé le pattern d’activation orthographique d’entrée, une couche phonologique de sortie P et une couche centrale de mémoire épisodique ME. Le modèle comprend également un cinquième composant, le « buffer » phonémique ou mémoire à court terme phonologique permettant le maintien des informations phonologiques générées lors du traitement. Ce modèle se fonde sur des hypothèses originales quant au fonctionnement du système de lecture et se démarque en cela tant des modèles double-voie que des modèles connexionnistes de type PDP. Une première originalité repose sur le postulat de deux procédures de lecture, une procédure globale et une procédure analytique, mettant en jeu les mêmes principes computationnels. Ainsi, tous les composants du modèle sont mobilisés, quelle que soit la procédure à l’œuvre, si bien qu’aucun des mécanismes postulés par le modèle n’est plus spécifiquement dédié à l’une ou l’autre des procédures de lecture, contrairement au modèle double-voie. Une seconde originalité repose sur le fait que les procédures de lecture interviennent successivement lors du traitement et non en parallèle, comme le supposent les modèles double-voie. Ici, le traitement est toujours initié en mode global et le système ne bascule en mode analytique qu’en cas d’échec du traitement en mode global (si le pattern créé dans la couche O2 est différent du pattern d’activation orthographique d’entrée en O1). Le modèle postule en outre l’existence d’une fenêtre visuo-attentionnelle qui délimite la quantité d’informations qui sera extraite de l’entrée orthographique à chaque étape du traitement. La fenêtre englobe l’ensemble de la séquence orthographique du mot et s’adapte à sa longueur lors d’un traitement global ; elle est réduite à une partie de la séquence d’entrée lors d’un traitement analytique et se déplace alors séquentiellement de gauche à droite jusqu’à ce que l’ensemble de la séquence ait été traité.

Représentation schématique du modèle multitraces de lecture.

33Bien que le modèle multitraces n’ait pas encore été évalué quant à sa capacité à rendre compte de l’apprentissage de la lecture, il semble répondre à la totalité des critères de plausibilité retenus précédemment.

1. Une base lexicale modulable

34Le réseau a été entraîné jusqu’ici sur une base lexicale incluant 13 165 mots de la langue française de toutes longueurs et a montré son aptitude à simuler les effets de longueur syllabique mis en évidence en lecture de pseudo-mots (Valdois et al., 2006). Compte tenu de ses caractéristiques (réseau multitraces, apprentissage localisé), le réseau peut fonctionner après avoir été entraîné sur une base lexicale réduite (voire même extrêmement limitée) et après avoir été exposé à seulement quelques exemplaires de chacun des mots. La base d’apprentissage peut donc se calquer très directement sur celle de l’enfant et comporter d’emblée des mots de toute longueur introduits progressivement en fonction de leur fréquence ou de tout autre caractéristique propre.

2. Deux procédures de lecture

35Dans le réseau multitraces, tout mot nouvellement présenté est appris, tant en mode global qu’en mode analytique. L’apprentissage en mode global conduit à la création de traces mots alors que l’apprentissage en mode analytique conduit à la création de traces segments correspondant à la mémorisation des unités syllabiques dans le contexte du mot. Même si les deux procédures sont conjointement disponibles dès le tout début de l’apprentissage et parce que le traitement d’un item en mode global repose exclusivement sur l’activation des traces mots mémorisées, une base lexicale réduite augmente la probabilité de traitement analytique et le recrutement des traces segments en situation de lecture. Il s’ensuit qu’une utilisation privilégiée de la procédure analytique devrait être observée en début d’apprentissage, conduisant à observer des effets de longueur massifs sur les mots comme sur les pseudo-mots, conformément à ce qui a été décrit chez l’enfant.

3. Simulation des formes prototypiques de dyslexies

36Lors du traitement analytique d’un mot nouveau, les différentes unités orthographiques qui le constituent sont successivement délimitées par la fenêtre visuo-attentionnelle de traitement de façon à générer leurs contreparties phonologiques. Les sorties phonologiques correspondantes sont maintenues à chaque étape du traitement au sein de la mémoire tampon phonologique afin de reconstituer la séquence phonologique complète de l’entrée orthographique en fin de traitement. Le traitement analytique met donc largement l’emphase sur les composantes phonologiques du réseau, de sorte qu’un déficit phonologique affectant l’encodage des unités sublexicales ou le maintien en mémoire des informations phonologiques successivement générées altérerait plus massivement la procédure analytique de lecture que la procédure globale. Parce que ces composants n’interviennent que plus marginalement lors d’un traitement global, une telle altération devrait se traduire par une atteinte sélective de la lecture des pseudo-mots, telle qu’observée dans le contexte des dyslexies phonologiques prototypiques.

37À l’inverse, le traitement global implique que la fenêtre visuo-attentionnelle s’adapte à la longueur du mot présenté. Une fenêtre visuo-attentionnelle réduite aurait alors pour conséquence d’empêcher le traitement global d’un certain nombre de mots, voire de la plupart d’entre eux selon la sévérité du déficit, tout en préservant les traitements analytiques dans la mesure où ceux-ci recourent de façon privilégiée à des fenêtres de plus petite taille. Ainsi, des dyslexies de surface proto-tytiques pourraient être simulées par simple réduction de la fenêtre visuo-attentionnelle. Parce que les composants phonologique et visuo-attentionnel du réseau ne sont pas directement reliés, le modèle prédit l’indépendance de ces deux types de déficits.

4. Prévalence des dyslexies mixtes

38Le modèle multitraces offre une interprétation directe de la prévalence des profils de lecture mixtes caractérisés par de faibles performances, tant en lecture de mots irréguliers que de pseudo-mots. En effet, le modèle théorique postule qu’un tel profil peut résulter soit d’un trouble phonologique isolé, soit d’un trouble visuo-attentionnel isolé, soit de l’atteinte conjointe de ces deux composants. Dans le cadre théorique du modèle multitraces, la création de traces mots en mémoire épisodique est possible, en phase d’apprentissage, chaque fois que la forme orthographique complète du mot et que sa forme phonologique complète sont simultanément activées.

39Le modèle postule en outre une procédure d’auto-apprentissage du type de celle proposée par Share (1999). En effet, la séquence phonologique complète générée suite au traitement analytique réussi de l’entrée orthographique conduit le réseau à se trouver dans la situation pré-citée où, disposant simultanément du pattern orthographique du mot et de son pattern phonologique, une trace mot peut être créée. Ainsi, le traitement analytique réussi de tout item nouveau participe à l’enrichissement des connaissances lexicales du réseau. Il en découle que des difficultés de traitement phonologique empêchant le décodage des mots non familiers aura pour conséquence non seulement de perturber leur lecture mais également d’empêcher la création des traces mots correspondantes, diminuant ainsi d’autant la probabilité que ces mots soient lus globalement lors des rencontres ultérieures. Un trouble phonologique isolé pourra ainsi conduire à un profil mixte de lecture par altération secondaire de la procédure d’auto-apprentissage.

40Par ailleurs, un dysfonctionnement sélectif de la fenêtre visuo-attentionnelle induisant une réduction du nombre d’unités orthographiques traitées simultanément aura pour conséquence directe d’empêcher la création de traces mots, ce qui se traduira compor-tementalement par des difficultés en lecture de mots, notamment irréguliers. Cependant, la création de traces segments correspondant dans le réseau implémenté aux syllabes contextualisées du mot requiert également le traitement d’unités orthographiques relativement larges. Il s’ensuit qu’une réduction sévère de la fenêtre visuo-attentionnelle pourra également altérer la création des traces segments conduisant à une lecture moins efficace des mots nouveaux. Un trouble visuo-attentionnel isolé peut ainsi donner lieu à des difficultés, tant en lecture de mots irréguliers que de pseudo-mots, conduisant ainsi à générer un profil mixte en lecture.

41Un tel profil peut bien sûr également s’observer dans le cas d’une double atteinte des composants phonologique et visuo-attentionnel du réseau et devrait alors conduire à un trouble mixte sévère en lecture.

42Le modèle prédit donc trois causes possibles aux dyslexies mixtes, rendant ainsi plus forte la probabilité d’observer de tels troubles dans la population dyslexique.

5. Importance de la dimension phonologique dans le développement des deux procédures de lecture

43Le modèle multitraces accorde un rôle majeur aux composants phonologiques du modèle dans le développement des procédures de lecture (Valdois et al., 2004). La procédure analytique de lecture requiert la mise en correspondance d’unités orthographiques avec les unités phonologiques correspondantes pour la création des traces segments. Les relations à la base de l’installation de cette procédure nécessitent donc que l’enfant soit capable d’identifier les unités phonologiques pertinentes à l’intérieur de la séquence phonologique du mot. Un trouble phonologique empêchant l’identification correcte de ces unités aura donc pour conséquence directe d’empêcher le développement harmonieux de la procédure analytique de lecture et conduira à des difficultés majeures en lecture de pseudo-mots ; le trouble sera donc massif en début d’apprentissage où toute séquence présentée visuellement est non familière pour l’enfant. Le modèle conduit cependant à faire l’hypothèse qu’un trouble phonologique, même isolé, aura des conséquences non seulement sur la procédure analytique de lecture mais aussi sur le développement de la procédure globale. En effet, comme nous l’avons mentionné précédemment, la procédure analytique de lecture participe à la création de traces mots par auto-apprentissage. Les capacités de traitement phonologique se trouvent donc impliquées non seulement dans le développement de la procédure analytique de lecture mais également dans le renforcement de la procédure globale. Une telle interaction est compatible non seulement avec les données issues des recherches sur l’auto-apprentissage mais également avec les travaux démontrant l’existence de relations fortes entre les compétences phonologiques des enfants et leurs capacités à lire non seulement les pseudo-mots mais également les mots réguliers et irréguliers.

6. Importance de l’empan visuo-attentionnel dans le développement des deux procédures de lecture

44Au même titre que le composant phonologique, la fenêtre visuo-attentionnelle de traitement joue un rôle majeur dans le développement des procédures de lecture, selon le modèle multitraces (Valdois et al., 2004). L’importance de ce composant dans l’apprentissage est aisée à comprendre dans la mesure où la fenêtre visuo-attentionnelle définit la nature de l’information orthographique disponible à chaque étape du traitement. Lors du traitement global d’un item, la fenêtre visuo-attentionnelle doit s’adapter à la longueur du mot à traiter, de sorte que l’ensemble des lettres qui le composent puisse être correctement identifié. Une réduction de la fenêtre visuo-attentionnelle aura donc pour conséquence directe de réduire la probabilité de création de traces mots en mémoire et, donc, de perturber le traitement global de la plupart des items présentés. Un déficit de ce type devrait avoir des répercussions plus fortes sur les items irréguliers dont la phonologie correcte ne peut être dérivée que d’un traitement global. Les mots réguliers et les pseudo-mots devraient par contre être décodés correctement mais le déficit devrait entraîner un temps de lecture exagérément long des mots réguliers, puisque ces derniers ne seront pas appréhendés globalement. Le modèle postule de plus qu’une réduction sévère de la fenêtre visuo-attentionnelle pourra donc avoir pour conséquence d’empêcher l’identification de l’ensemble des lettres correspondant aux unités sublexicales et donc de perturber l’acquisition des traces segments correspondantes. Il en ressort qu’un dysfonctionnement visuo-attentionnel devrait, au moins dans certains cas, retentir tant sur la lecture des mots irréguliers que des pseudo-mots.

Conclusion

45Dans le cadre de ce chapitre, six critères de plausibilité psychologique d’un modèle d’apprentissage de la lecture ont été énoncés et discutés. Un modèle plausible doit être entraîné sur une base lexicale conforme à celle à laquelle l’enfant est exposé au cours de l’apprentissage, c’est-à-dire une base en constante évolution. Le modèle doit inclure deux procédures de lecture et notamment une procédure séquentielle assurant le traitement analytique des mots nouveaux. Il doit offrir une explication plausible de l’origine des formes prototypiques de dyslexies développementales tout en prédisant la prévalence des formes mixtes caractérisées par des difficultés, tant en lecture de mots irréguliers que de pseudo-mots. Le modèle qui inclut nécessairement un composant phonologique doit en outre spécifier de quelle façon le système phonologique contribue au développement du système cognitif de lecture et préciser son rôle dans l’auto-apprentissage. Enfin, le modèle doit inclure un composant visuo-attentionnel et expliciter le rôle que joue ce composant dans l’apprentissage normal et les dyslexies développementales. Nous avons montré que les modèles théoriques de lecture les plus courants, modèles de type double-voie et modèle connexionnistes de type PDP, ne remplissent que certaines de ces conditions et ne peuvent donc être retenus comme des modèles plausibles de l’apprentissage de la lecture. Nous avons tenté par ailleurs de montrer que le modèle théorique de lecture que nous avons implémenté sous la forme d’un réseau connexionniste multitraces répond à l’ensemble de ces critères et devrait donc s’avérer apte à simuler l’apprentissage de la lecture.

Références

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Notes

1 À noter que la longueur est ici mesurée en nombre de lettres et que le modèle, comme à l’ordinaire, n’est entraîné et évalué que sur des items monosyllabiques.

Table des illustrations

Légende Figure 1.
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Légende Figure 2.
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Légende Figure 3.
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Légende Figure 4.
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