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Des chercheurs ont scanné le cerveau de 255 personnes, de 6 ans à l’université. Ce qu’ils ont vu là-dedans pourrait bien changer ta façon de te regarder face à une équation.

Soyons honnêtes : combien d’élèves m’ont regardée avec cet air mi-résigné mi-soulagé en me disant « Madame, moi les maths c’est pas mon truc, j’ai pas la bosse » ? Des dizaines. Et derrière cette phrase, il y a rarement de la paresse — il y a souvent une conviction profonde, installée tôt, que le cerveau mathématique est une sorte de cadeau de naissance qu’on a ou qu’on n’a pas. Comme les yeux bleus ou l’oreille musicale.

Alors quand une équipe de chercheurs de l’université d’Oxford publie dans la revue PLOS Biology une étude qui semble dire que oui, il y a bien quelque chose de neurochimique derrière les aptitudes en maths… j’ai lu ça avec un mélange d’excitation et de prudence. Parce que le diable, comme toujours, est dans les détails.

Et les détails, ici, sont passionnants.

Deux molécules, une zone précise du cerveau… et 255 cobayes volontaires

L’étude a été menée par George Zacharopoulos et son équipe, sous la direction du professeur Roi Cohen Kadosh, spécialiste reconnu de la cognition mathématique. Pendant un an et demi, ils ont suivi 255 personnes — de l’enfant de primaire à l’étudiant — en leur faisant passer des tests de maths à deux reprises, et en analysant leur cerveau par IRM spectroscopique. Cette technique, un peu comme une IRM classique mais plus précise chimiquement, permet de mesurer la concentration de deux neurotransmetteurs dans des zones ciblées.

Ces deux molécules, tu les connais peut-être de nom : le glutamate et le GABA. Sans jargon inutile — le glutamate est le messager de l’excitation neuronale : il pousse les neurones à communiquer, à s’activer, à apprendre. Le GABA, lui, joue le rôle de frein : il calme, régule, inhibe l’activité. Ensemble, ils forment le duo équilibriste du cerveau. Trop d’excitation, c’est le chaos ; trop d’inhibition, c’est l’immobilisme.

Les chercheurs ont concentré leur attention sur une zone très précise : le sillon intrapariétal gauche. Situé dans le lobe pariétal — la région vers le sommet du crâne, entre l’arrière et le milieu — ce sillon est une plaque tournante du traitement numérique. C’est là que le cerveau manipule les quantités, compare des grandeurs, jongle avec les chiffres. Les études en neuroimagerie le montrent systématiquement : quand tu résous un problème de maths, cette zone s’allume.

Le vrai truc surprenant : le rôle de ces molécules s’inverse avec l’âge

Les chercheurs ont découvert que la concentration de GABA et de glutamate dans cette zone prédit effectivement les résultats en maths. Mais avec une subtilité que je n’avais pas anticipée : le rôle de ces deux molécules s’inverse selon l’âge.

Chez les enfants jeunes, un taux élevé de GABA — le frein — est associé à de meilleurs résultats en maths. À l’inverse, un taux élevé de glutamate correspond à de moins bons résultats. Contre-intuitif, non ? On s’attendrait à ce que l’excitation neuronale soit toujours une bonne chose.

Chez les participants plus âgés — lycéens, étudiants — c’est exactement l’inverse : c’est le glutamate élevé qui prédit de bonnes performances, et le GABA élevé qui va de pair avec des difficultés.

Pourquoi ? Les chercheurs l’expliquent par le concept de période sensible. Le cerveau d’un jeune enfant est dans une phase d’apprentissage intense, presque sauvage — il absorbe tout, en permanence. Dans ce contexte, le GABA sert à filtrer : il sélectionne ce qui mérite d’être retenu, il évite la surcharge cognitive. C’est le cerveau qui apprend à apprendre, en se protégeant du bruit ambiant. Plus tard, quand les fondations mathématiques sont posées, l’excitation neuronale — due au glutamate — permet d’aller plus loin, de faire des connexions complexes, de s’adapter à des problèmes nouveaux.

Autrement dit : les mêmes molécules, dans la même zone du cerveau, jouent des rôles opposés selon le moment du développement. Le cerveau n’est pas une machine fixe réglée une bonne fois pour toutes. C’est un organe vivant, en reconfiguration permanente.

Alors la bosse des maths, elle existe ou pas ?

Oui et non. Et c’est précisément pour ça que cette étude est précieuse.

Oui, il existe des différences neurochimiques réelles entre individus, mesurables, qui prédisent — avec une précision non négligeable — les performances actuelles et même futures en mathématiques. Ce n’est pas dans la tête au sens figuré. C’est littéralement dans la chimie du cerveau. Et l’étude a pris soin de vérifier un point crucial : ces effets sont spécifiques aux maths, pas à l’intelligence en général. En contrôlant les capacités cognitives globales des participants, les résultats tiennent. Ce n’est pas juste « être intelligent » — c’est quelque chose de plus ciblé, de plus local.

Mais non, ça ne veut pas dire que c’est gravé dans le marbre. Et c’est là que l’histoire devient libératrice plutôt qu’accablante.

Ce que la plasticité cérébrale change à tout ça

Le concept central, c’est la plasticité cérébrale — la capacité du cerveau à se modifier en réponse à l’expérience, à l’entraînement, à l’environnement. Et cette étude, précisément parce qu’elle suit les mêmes personnes dans le temps, montre une chose essentielle : les concentrations de GABA et de glutamate ne sont pas des données immuables encodées à la naissance. Elles évoluent. Elles répondent à ce qui se passe dans la vie du cerveau.

Ce que ça signifie concrètement : l’enseignement modifie la neurochimie. La pédagogie, la qualité de l’accompagnement, la régularité du travail — tout cela agit, physiquement, sur ces équilibres moléculaires. Ce n’est pas de la poésie éducative, c’est de la biologie.

Alors oui, certains cerveaux partent avec une configuration plus favorable que d’autres à un moment donné du développement. Mais cette configuration n’est pas un destin. C’est un point de départ.

Ce qu’on peut en faire, concrètement

Pour les élèves en difficulté, le premier message est important à entendre : si tu galères en maths, ce n’est pas parce que tu es « nul » ou que tu manques de volonté. Il peut y avoir une dimension neurochimique réelle. Cette étude le dit sérieusement, dans une grande revue scientifique. Ça mérite d’être dit, clairement, sans condescendance.

Mais le deuxième message est tout aussi important : cette chimie est entraînable. Et l’entraînement, en maths, ça a un nom précis : la pratique régulière, progressive, bienveillante.

Cette recherche éclaire quelques principes pédagogiques d’un jour nouveau :

Ne pas forcer l’abstraction trop tôt. Chez les plus jeunes, le GABA — le filtre sélectif — est le mécanisme dominant. Cela confirme que commencer par du concret, du manipulable, du visible, n’est pas une concession pédagogique : c’est parfaitement adapté à la neurochimie de leur cerveau. La pizza divisée en fractions avant l’écriture formelle, c’est biologiquement juste.

Valoriser la phase de recherche inconfortable. Chez les adolescents, c’est le glutamate — l’excitation neuronale — qui prend le relais. Chercher, tâtonner, rater et recommencer n’est pas une perte de temps : c’est exactement ce que le cerveau de cette tranche d’âge est en train de faire chimiquement. Ce que j’appelle la « galère féconde » a une réalité biologique.

Miser sur la régularité, pas les marathons. La plasticité ne se décrète pas. Elle se construit dans la durée, par l’exposition répétée et espacée. Une heure de maths par semaine vaut infiniment moins que quatre fois un quart d’heure — pour des raisons neurochimiques autant que pédagogiques.

Cette étude ne résout pas le mystère des maths. Elle ne donne pas de pilule miracle, ne condamne personne et n’exonère personne. Mais elle dit quelque chose de profondément utile : ton cerveau et les maths, c’est une histoire en cours d’écriture. Les premiers chapitres comptent, oui. Ils ne dictent pas la fin.

Et si cette histoire t’intéresse, tu sais où me trouver. 😉

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Source : Zacharopoulos G. et al., « Predicting learning and achievement using GABA and glutamate concentrations in human development », PLOS Biology, juillet 2021. Étude en accès libre.