L’année 1861 marque le début de l’identification de régions du cerveau impliquées dans le langage. Cette année-là, le neurochirurgien français Paul Broca examine le cerveau d’un de ses patients qui vient de décéder. Ce patient ne pouvait prononcer d’autres syllabes que « tan », bien qu’il comprenait ce qu’on lui disait. Sans être atteint d’aucun trouble moteur de la langue ou de la bouche qui aurait pu affecter son langage, ce patient ne pouvait produire aucune phrase complète ni exprimer ses idées par écrit.

Paul Broca

Le cerveau de Tan

En faisant l’autopsie de son cerveau, Broca a trouvé une lésion importante dans le cortex frontal inférieur gauche. Par la suite, Broca a étudié huit patients aux déficits semblables qui tous avaient une lésion dans l’hémisphère frontal gauche. Cela l’amène à déclarer son célèbre « Nous parlons avec l'hémisphère gauche » et à identifier pour la première fois l’existence d’un « centre du langage » dans la partie postérieure du lobe frontal de cet hémisphère. En fait, l’aire de Broca fut la première région du cerveau associée à une fonction précise, en l’occurrence le langage.

Dix ans plus tard, Carl Wernicke, un polonais émigré en Allemagne, met en évidence une autre région impliquée celle-là dans la compréhension du langage. Elle est située dans la partie postérieure du lobe temporal gauche. Les patients qui ont une lésion à cet endroit peuvent parler, mais leur discours est souvent incohérent et dénué de sens.

Carl Wernicke

Un cerveau avec une lésion responsable d’une aphasie de Wernicke

Ces observations ont été maintes fois confirmées et l’on s’entend aujourd’hui sur le fait qu’il y a, autour du sillon latéral de l’hémisphère gauche, une sorte de boucle neurale impliquée dans la compréhension orale du langage et sa production par la parole. À l’extrémité frontale de cette boucle, on trouve l’aire de Broca, habituellement associée à la production du langage. À l’autre extrémité, plus précisément dans la partie supérieure et postérieure du lobe temporal, se situe l’aire de Wernicke, associée au traitement des paroles entendues, autrement dit à l’input du langage. L’aire de Broca et l’aire de Wernicke sont connectées par un important faisceau de fibres nerveuses appelé le faisceau arqué.

Cette boucle est présente dans l’hémisphère gauche chez environ 90 % des droitiers et 70% des gauchers, le langage étant l’une des fonctions traitée de manière asymétrique dans le cerveau.

Étonnamment, on la retrouve aussi au même endroit chez les sourds muets qui utilisent le langage des signes. Cette boucle ne serait donc pas spécifique au langage oral ou parlé, mais serait plus largement associée à la modalité principale du langage d’un individu.

Outre l’aire de Broca et de Wernicke, une troisième région d’importance pour le langage, située dans le cortex temporal, a été décrite par la suite.

Un problème général auquel se heurte toute tentative de localisation des fonctions cérébrales est l’unicité de chaque cerveau. En effet, si tous les cerveaux ont les mêmes grandes structures cérébrales, la taille et la forme de ces structures peut varier de plusieurs millimètres d’un individu à l’autre. Exactement comme le fait qu’on a tous cinq doigts dans une main, mais que nos mains sont toutes différentes. Des mesures moyennes sont bien sûr utilisées, mais reste qu’une lésion donnée chez différents individus ne produira pas toujours exactement le même déficit. Avec les cartographies fonctionnelles des fonctions cérébrales normalisées pour la taille des différents cerveaux, on obtient un cerveau de référence mais un qui ne correspond à aucun cerveau d’un individu en particulier.

Un premier modèle de l’organisation générale des fonctions langagières dans le cerveau a été proposé par Geschwind dans les années 1960-1970. Il s’agit d’un modèle dit « connexionniste » qui s’inspire des études lésionnelles de Wernicke et de ses successeurs, d’où son nom de modèle Wernicke-Geschwind. Son hypothèse centrale est que les troubles du langage proviennent d’une rupture dans un réseau de modules fonctionnels connectés en série.

Selon ce modèle, chaque module prendrait en charge une des différentes caractéristiques du langage (perception, compréhension, production, etc.) et seraient reliés entre eux par une chaîne de connexions bien précise.

Le son d’un mot entendu est d’abord traité dans le cortex auditif primaire. Celui-ci transmet ensuite de l’information à l’aire voisine, celle de Wernicke, qui associe la structure du signal sonore avec la représentation d’un mot conservé en mémoire. C’est ainsi que l’aire de Wernicke permettrait de faire surgir le sens d’un mot particulier.

S’il s’agit maintenant de lire un mot à voix haute, l’information est d’abord perçue par le cortex visuel pour ensuite être transférée d’abord au gyrus angulaire, et de là à l’aire de Wernicke.

Qu’on l’entende ou qu’on le lise, c’est dans le lexique mental de l’aire de Wernicke que le mot est reconnu et correctement interprété selon le contexte. Pour dire ce mot, l'information doit ensuite être acheminée par le faisceau arqué à destination de l’aire de Broca qui planifie l’élocution du mot. L’information chemine enfin jusqu’au cortex moteur responsable des muscles qui s’occupent de la prononciation physique du mot.

Le modèle Wernicke-Geschwind est donc basé sur la localisation anatomique d’aires cérébrales ayant des fonctions distinctes. Grosso modo, ce modèle permet de comprendre les principaux troubles du langage, comme l’aphasie de Broca ou de Wernicke. Mais il a aussi ses limites. L’une d’entre elles est que son organisation en série suppose que chaque étape n’est réalisée qu’à partir du moment où la précédente est achevée, ce qui n’est pas toujours ce que l’on observe. Ce modèle n’expliquant pas non plus certains troubles partiels du langage, d’autres furent proposés pour pallier à ces lacunes.

Outre la mémoire sémantique qui permet de retenir le ou les différents sens d’un mot, d’autres mémoires spécialisées sont requises pour parler. La prononciation de chaque phonème d’une langue nécessite par exemple une position particulière de la langue et de la bouche qui se prend inconsciemment mais que l’on a dû mémoriser quelque part dans le cerveau. C’est parfois plus facile dans certaines langues, comme l’espagnol, où l'orthographe et la prononciation sont simples et recèlent peu de surprises. Mais dans d’autres, comme le français et l'anglais, des graphies identiques correspondent parfois à des sons différents. Ainsi, les mots "jars", "mars" et "gars" en français ou "thought", "tough", "through" et "though" en anglais, diffèrent beaucoup phonétiquement même s'ils s'écrivent de manière semblable. Ces variations arbitraires de la prononciation de lettres identiques doivent donc être mémorisées telle quelle, sans le recours à aucune logique grammaticale.

La caractéristique anatomique peut-être la plus frappante du cerveau est sa division en deux hémisphères. Par conséquent, pratiquement toutes les parties du cerveau humain se retrouvent en double. Ces deux exemplaires de chaque structure cérébrale, la gauche et la droite, ne sont cependant pas exactement symétriques. Ils présentent souvent des différences tant dans leur taille, leur forme que leur fonction. On nomme ce phénomène la latéralisation cérébrale.

Les deux fonctions les plus latéralisées chez l’humain sont la motricité et le langage. Quand une fonction est latéralisée, cela signifie souvent qu’un des deux côtés du cerveau prend davantage en charge la fonction en question. Bien que cette appellation ait des limites (voir encadré), on nomme souvent ce côté du cerveau « l’hémisphère dominant » pour une fonction quelconque.

En ce qui concerne la motricité, ce phénomène est à l’origine de ce qu’on appelle la préférence manuelle, c’est-à-dire le fait d’être droitier ou gaucher. Les personnes ambidextres, qui sont aussi habiles d’une main que de l’autre, ont pour leur part un cerveau qui est partiellement ou pas du tout latéralisé pour la motricité. Les droitiers ont leur hémisphère « dominant » pour la motricité dans l’hémisphère gauche et les gauchers dans l’hémisphère droit. Cette inversion est causée par les voies motrices qui changent de côté en descendant dans la moelle épinière. Les mouvements d’un côté du corps sont donc produits par l'hémisphère cérébral opposé.

Environ 9 adultes sur 10 sont droitiers. Cette proportion semble avoir été stable pendant des millénaires et dans toutes les cultures où on l’a étudiée (voir encadré).

Qu’en est-il du langage maintenant ? Quel est son hémisphère « dominant » ? Et surtout, y’a-t-il un lien entre la préférence manuelle et la latéralisation du langage ? Considérant la facilité avec laquelle on peut déterminer si une personne est droitière ou gauchère, ce lien pourrait être bien utile. Et effectivement, il y en a un, bien qu’il ne soit pas parfait.

En effet, chez la grande majorité des droitiers, les capacités langagières sont localisées dans l’hémisphère gauche. Pour ce qui est des gauchers, contrairement à ce qu’on pourrait croire, ce n’est pas l’inverse qui se produit et le tableau est moins clair : beaucoup montrent eux aussi une spécialisation pour le langage dans l’hémisphère gauche, certains dans l’hémisphère droit, tandis que pour d’autres ce sont les deux hémisphères qui contribuent à peu près également au langage.

Bien que la préférence manuelle influence l’hémisphère cérébral qui nous fait parler, il semble y avoir une prédisposition naturelle de l’hémisphère gauche pour le langage, prédisposition qui trouve un écho au niveau anatomique.

La communication entre deux personnes ne passe pas seulement par le langage verbal. Avant même qu’elles ouvrent la bouche, deux personnes communiquent déjà par l’entremise d’éléments non verbaux. D’abord l'apparence physique, l'habillement, le maintien ou l’attitude générale qui forment un contexte dans lequel le message verbal prendra une coloration particulière. Ensuite la position particulière du corps durant la conversation, le mouvement de nos yeux, nos gestes et nos mimiques qui vont transmettre eux aussi une certaine charge émotionnelle à notre discours.

Il y a aussi ce qu’on appelle souvent la musique de la langue, c’est-à-dire toutes les variations de tonalité, d’intonation et de rythme qui modifient le sens de nos paroles.

Quand on parle de langage, il est donc utile de distinguer entre le langage verbal, c'est-à-dire le sens littéral des mots, et tout ce qui enrobe les mots et leur donne une connotation particulière. C’est la grande différence entre dénoter et connoter. Le message perçu ne dépend donc jamais seulement de ce qui est dit, mais toujours également de la façon dont c’est dit.

Une autre bonne raison de distinguer entre ces deux aspects du langage, c’est qu’ils sollicitent des régions différentes du cerveau. En effet, chez la grande majorité des gens, c’est l’hémisphère gauche qui permet de formuler et comprendre le sens des mots et des phrases. Mais pour ce qui est de la connotation émotionnelle des mots, qui est transmise par la musique de la langue, c’est l’hémisphère droit qui s’en occupe.

Lorsque l’on s’est demandé ce que faisaient les régions de l’hémisphère droit homologue des aires du langage de l’hémisphère gauche, les premières pistes de réponse sont venues en grande partie de ceux qui avaient subi des lésions dans ces régions de l’hémisphère droit.

On pourrait s’attendre à ce que les sourds utilisant la langue des signes voient leur hémisphère droit prendre en charge ce langage étant donné sa prédilection pour les tâches visuo-spatiales. Or il n’en est rien : on retrouve autant de signeurs que d’entendants latéralisé à gauche.