NA THALIE MALENF ANT

EXAMEN DE LA CONTRIBUTION

DES HABILETÉS DE TRAITEMENT TEMPOREL

À LA PERFORMANCE EN LECTURE DURANT L'ENFANCE

Thèse présentée à la Faculté des études supérieures de l'Université Laval dans le cadre du programme de doctorat en psychologie pour l'obtention du grade Philosophiae Doctor (Ph.D.)

ÉCOLE DE PSYCHOLOGIE FACULTÉ DES SCIENCES SOCIALES

UNIVERSITÉ LA VAL QUÉBEC

2009

© Nathalie Malenfant, 2009

AVANT-PROPOS

La réalisation de cette thèse n'aurait pu être possible sans la collaboration et le

soutien de collègues, d'amis et de ma famille et c'est pourquoi je tiens à prendre ces

quelques lignes pour vous remercier tous sincèrement.

11

D'abord, je remercie Dre Ginette Dionne, ma directrice, qui a su me guider dans ce

processus d'apprentissage que constitue l'écriture d'une thèse de doctorat. Ginette, tu as su

non seulement m'offrir une supervision judicieuse, mais aussi me pousser à développer des

habiletés qui, j'ose espérer, me permettront de devenir une chercheure autonome. Un merci

spécial à Dr Michel Boivin, mon co-directeur, qui a lui aussi contribué ponctuellement mais

toujours de façon généreuse et avec une grande ouverture à la réalisation de ce travail.

Enfin, je remercie aussi les autres membres de mon comité de thèse, soit Dr Simon Grondin

et Dre Nancie Rouleau, pour leurs précieux commentaires.

Les deux articles empiriques qui composent le corps de cette thèse ont été écrits en

collaboration. L'identification des co-auteurs figure sur la page titre de chaque article. Je

suis la responsable de la recension des écrits, des analyses statistiques et de la rédaction de

tous les articles de cette thèse. Merci aux co-auteurs pour leur contribution exemplaire dans

l'élaboration de chaque étude et dans la production du document final.

Ma gratitude s'exprime également à l'endroit de mes collègues et amis du GRIP, qui

ont su m'apporter un soutien moral tout au long de ces cinq années et demie, tout en

contribuant à la réalisation de cette thèse. Je pense d'abord à Dre Nadine Forget-Dubois,

dont j'admire le dévouement et la générosité. Hélène Paradis et Bei Feng, les

statisticiennes, méritent aussi mes sincères remerciements pour m'avoir patiemment initiée

aux analyses génétiques. Et finalement, un merci spécial à Amélie, Stéphanie, Emmanuel,

Isabelle, Nancy et Annie, ainsi que les autres étudiants membres du GRIP qui m'ont

écoutée et fait rire et surtout, qui sont devenus mes amis au fil des années.

Je ne saurais passer sous silence la contribution des organismes subventionnaires qui

m'ont soutenue durant toutes mes études supérieures, soit le CRSNG (Conseil de

111

recherches en sciences naturelles et en génie du Canada) et le FQRSC (Fonds québécois de

recherche sur la société et la culture).

Enfin, ma profonde gratitude s'exprime à l'endroit de mes amis et de ma famille.

Mathieu, Marie-Hélène, Liza, Étienne, Guylaine, Claudia, Aùde, Karine B. et Karine M.

ont tous, à leur façon, contribué à mon équilibre psychologique de par leur présence et leur

loyauté. Je dédie cette thèse à mon amoureux, Ghislain, ainsi qu'à mes parents, Charles et

Francine, ma sœur Karine et mon filleul Alex. Les mots ne peuvent exprimer la sincère

reconnaissance et l'affection profonde que vous m'inspirez. Sachez que votre présence est

pour moi ce qu'il ya de plus précieux, elle m'a permis d'avancer et me permettra encore de

le faire, j'en suis certaine.

IV

RÉSUMÉ

L'objectif principal de cette thèse consiste à explorer les mécanismes à la base de

l'association entre le traitement temporel et la performance en lecture durant l'enfance. La

contribution de la conscience phonologique à cette association est examinée. Le

vocabulaire et l'intelligence non-verbale sont également considérés à titre de facteurs

explicatifs de l'association entre le traiterpent temporel, la conscience phonologique et la

lecture. Les objectifs spécifiques sont de 1) tester l 'hypothèse d'une médiation de

l'association entre le traitement temporel et la lecture par la conscience phonologique, 2)

investiguer les influences génétiques et environnementales spécifiques et communes aux

phénotypes à l'étude et 3) examiner la contribution du vocabulaire et de l'intelligence non­

verbale aux associations entre le traitement temporel, la conscience phonologique et la

lecture, tant sur le plan phénotypique qu'étiologique. Deux études empiriques constituent le

corps de cette thèse. La première vise à tester le modèle médiationnel. Les résultats

montrent que 44% de l'association entre le traitement temporel et la performance en lecture

passe par la conscience phonologique, indépendamment de l'intelligence non-verbale. Le

vocabulaire n'est que faiblement impliqué dans cette médiation partiellè. La seconde étude

a pour but de caractériser les étiologies spécifique et commune aux phénotypes ciblés. Les

différences individuelles sur le plan du traitement temporel sont, tout comme celles pour la

conscience phonologique et la lecture, fortement influencées par des gènes additifs. Qui

plus est, les résultats révèlent un facteur génétique commun à ces trois phénotypes. Cette

base génétique commune est spécifique à ces phénotypes, puisqu'elle n'influence que

faiblement le vocabulaire et l'intelligence non-verbale. L'effet de gènes ayant une portée

générale sur la cognition est donc insuffisant pour expliquer leur association.

v

ABSTRACT

The main purpose of this thesis was to explore the mechanisms underlying the association

between temporal processing and reading efficiency during childhood. Phonological

awareness, a complex set of skills recognized for their involvement in word decoding while

reading, was suggested as a potential mediator of the association between temporal

processing and reading. Lexical skills and nonverbal intelligence were also considered in

the theoretical mode! as factors influencing the association between temporal processing

and reading. The aims were to 1) test the hypothesis of phonologica! awareness as mediator

of the link between temporal processing and reading, 2) investigate genetic and

environmental influences specifie and common to the phenotypes under study and 3)

examine the contribution of lexical skills and nonverbal intelligence to the associations

between temporal processîng, phonological awareness and reading, on a phenotypic as well

as on an etiological level. Two empirical studies constitute the core of this thesis. The first

one was aiming at testing the mediation mode! at a phenotypic level. The results suggest

that 44% of the association between temporal processing and reading efficiency is mediated

by phonological awareness, independently of nonverbal intelligence. The contribution of

lexical skills to this mediation is minimal. The second study was aiming at characterizing

the specifie and common etiology of the phenotypes of interest. AlI, with the exception of

lexical skills, were highly influenced by additive genes. Moreover, the results revealed a

common genetic factor between temporal processing, phonological awareness and reading.

This common genetic core was specifie to these phenotyp'es, for it had only little influence

over lexical skills and nonverbal intelligence.

TABLE DES MATIÈRES

Avant-propos. ____________________ ____________________________ . _______________________________________________________________ _ .ii

Résumé ________________ _____________________________________ _______ . ___ __________ ________ __ ____ ________ ___________________ __ _ . ____ IV

Abstract ___________________ _______ ________ ____ _________________________________________________________________________________ ___ v

Table des matières _____________ ___________________________ . ________ _________________________________ _________ __ ______ ____ VI

Liste des tableaux. ____________________________ ________ _______________ ______ ___ _ . ___ __ ________________ . ____________________ VIn

Liste des figures ___ _______ _______ ____ ____ _________ _____ ____ _____ __________ ___ ____________________________________________ ___ .ix

CHAPITRE 1. PERSPECTIVES THÉORIQUES SUR L'ASSOCIATION ENTRE LE TRAITEMENT TEMPOREL, LA CONSCIENCE PHONOLOGIQUE ET LA LECTURE 1.0 Introduction générale. ___ __________________________ ________________________________ _____________ ________________ ____ _ .1 1.1 La définition du traitement temporel _____________ ___________________________ __________________ _______ _____ _ .9 1.2 Cadre théorique des processus impliqués dans la lecture:

le rôle du traitement temporel ____________ ________________ ______________ ________ ____________________________ __ .1 0 1.3 Synthèse des données empiriques sur la contribution du traitement temporel

à la lecture __________ _______ ___________________________________________ ________________________ __________________ ______ ____ 15 1.3.1 Études de la dyslexie. _________________ ___________________________________ ________________________ ________ .15 1.3.2 Études nonnatives de l 'hypothèse du traitement temporel. __________ ______________ 23

1.4 Étiologie commune au traitement temporel et à la lecture. _______________________________ ___ .26 1.4.1 Étiologie génétique et environnementale de la lecture,

du langage et du traitement temporel __________________ _____________ __ ~ ______________ _______ __ __ .27 1.4.2 Étiologje commune aux habiletés phonologiques et à la lecture _______________ .30 1.4.3 Apport du traitement temporel à la caractérisation des voies

étiologiques héritables phonologiques et non-phonologiques de la lecture. ____________________ _______________________________ ________________________________________________ 34

1.5 Objectifs de la thèse. _________________________ ___ __ ____________________________ ___ ________ " _________________________ .35

CHAPITRE 2. LES PREMIER ET DEUXIÈME ARTICLES EMPIRIQUES DE LA THÈSE Article 1. The contribution of temporal processing skills to reading comprehension in 8-year-olds : Evidence for a mediation effect of phono 10 gi cal awareness ___ ________ _______ _____________ __________ _ ~ __________________________________________ ______ .38 Article 2; Individual differences in temporal processing skills in 8-year-old twins : Evidence for an additive genetic etiology, partly shared with phonological awareness and reading comprehension. ___ __ _______________________ ________ ____________ .69

CHAPITRE 3. CONCLUSION GÉNÉRALE 3.0 Retour sur les objectifs ___ ___ _ . ___ ______________ ______________________________ ____ ______ __ ____________ ________ __ ___ .97 3.1 Médiation partielle: l'association modérée entre le

VI

VIl

traitement temporel et la lecture passe, à 44%,

par la conscience phonologique .............................................................. .. ... ..... ... · ... 98 3.2 Héritabilité des différences individuelles sur le plan des

habiletés de traitement temporel .................. .... ... .. ............. .................................. 101 3.3.Facteur génétique commun au traitement temporel, à la conscience

phonologique et à la lecture, largement indépendant des habiletés verbales et non-verbales ....................... .. ............................ .. ................................... ........... .. 102

3.4 Intervention des gènes généralistes? .............................. .. ..................... .............. 103 3.5 Retour sur le modèle théorique proposé .............................................................. ) 03 3.6 Limites de la thèse .................................. ................................... .. ....... ............... ... ) 06 3. 7 Avenues de recherche prometteuses ........................... .... ................................. .... 107 3.8 Conclusion .... .. ........................................... ............... ... .... .................................. ... 109 Références (Chapitres 1 et 3) .......... .. ............... .. .............. .. ............... .. ....................... 111

VIl l

LISTE DES TABLEAUX

Article 1 : The contribution of temporal pro cess ing skills to reading comprehension in 8-

year-olds: Evidencefor a mediation effect ofphonological awareness.

Table 1. Descriptive statistics for total sample. __ __ ____________________________ ______________________ __ _____ ___ _______ 64

Table 2. Bivariate phenotypic correlations for total sample, wh en controlling

for age and sex. ______________________________________________________ _______ _______________________________________________ ________ . ______ 65

Table 3. Multilevel models testing the mediation hypothesis .. _____________________ _____ _____ ____ ____________ 66

Article 2: lndividual differences in temporal processing skills in 8-year-old twins: Evidence

for an additive genetic etiology, partly shared with phonological awareness and reading

comprehension

Table 1. Means and standard deviations for aIl measures for the tota~ sample

and by zygosi ty. __________________________________________________________________________ __ ______ _______________ ___________________ . _____ 8 9

Table 2. Intraclass correlations for total sample and by zygosity for temporal

processing, phonological awareness and reading skills. ___________ __________________________________ ____________ 90

Table 3. Full and best-fitting multivariate correlated factors model fitting estimates

for aIl variables. 91

Table 4. Shared and specifie variance components estimates for the full and

best-fitting independent pathway models. ________________ ~ ______________ ___________________________ __________________ ____ 93

Table 5. Parameter estimates for nested independent pathway models, when

controlling for vocabulary skills and nonverbal IQ. ________________________ ____ ______________________________ ______ 94

LISTE DES FIGURES

Article 1 : The contribution of temporal processing skills to reading comprehension in 8-

year-olds: Evidencefor a mediation effect ofphonological awareness

Figure 1. The theoretical model. Equation 1 is the regression with temporal

processing (TP), the independent variable (IV) in this model, and reading,

which is the dependent variable (DV). Equation 2 is the regression of TP on

phonological awareness (PA), the mediator in this model. Equation 3 is the

regression of PA on reading. Equation 4 is the regression of both TP and PA 1

on reading. In order to support the mediation model, the contribution of TP

to reading in equation 4 must diminish significantly, when compared with its

IX

contribution is equation 1. ____________________ _______ __ .. _______ ______________________ _________________________ ________ ____ . _______ 67

Article 2. lndividual differences in temporal processing skills in 8-year-old twins:

Evidence for an additive genetic etiology, partly shared with phonological awareness

and reading comprehension

Figure 1. Best-fitting independent pathway model and estimates of variance

components for common genetic influences and residual genetic and unique

environmental influences (with no covariatel with vocabulary and nonverbal IQ

as covariates). For greater clarity, only the parameter estimates for genetic factor

loadings and residual variance components are shown. Unique environmental (E)

factor loadings are equal to 1 minus the A + C loadings. ______________________________ ______ ____ __ __ ___ ___ ___ __ 95

Figure présentée dans le chapitre 1 de la thèse:

Figure 1. Modèle de la lecture de Bishop et Snowling (2004) adapté

pour y incorporer les processus par lesquels le traitement temporel

y serait impliqué .. _____________ __ ___ ______ _____ _____________ ________________________________ __ _______________ ____ _______________ _________ 13

EXAMEN DE LA CONTRIBUTION DES HABILETÉS DE TRAITEMENT TEMPOREL

À LA PERFORMANCE EN LECTURE

CHAPIrRE 1. PERSPECTIVES THÉORIQUES SUR L'ASSOCIATION ENTRE LE

TRAITEMENT TEMPOREL, LA CONSCIENCE PHONOLOGIQUE ET LA LECTURE

1.0 INTRODUCTION GÉNÉRALE

Plusieurs études ont observé une association entre les habiletés langagières, dont le

langage parlé et la lecture, et la perception sensorielle liée au traitement temporel (voir

Fanner & Klein, 1995 et Wright" Bowen, & Zecker, 2000 pour des revues complètes), mais

le mécanisme à la base de ce lien demeure à, ce jour méconnu. Les habiletés cognitives

impliquées dans le traitement temporel gèrent notamment la perception des informations

sensorielles brèves et rapprochées, présentées en séquences. Plus spécifiquement, ces

habiletés pennettent de distinguer les unités perceptives et leurs qualités et de porter un

jugement sur leur ordre d'apparition.

Durant les années soixante-dix, une série d'études menées par TallaI et Piercy a

popularisé l 'hypothèse selon laquelle les difficultés langagières et en lecture

s'expliqueraient par une difficulté à traiter des stimuli brefs et rapprochés dans le temps

(TallaI, 1980; TallaI & Piercy, 1973, 1974, 1975). Selon cette hypothèse, la capacité à

percevoir et traiter les unités, acoustiques et/ou visuelles serait à la base de l'apprentissage

du langage parlé et subséquemment, de la lecture. Parce que la fenêtre temporelle

pennettant d'isoler les unités langagières se limite à quelques dizaines de milIlsecondes

(e.g., /bal - Ida!) (Jusczyk & Hohne, 1997), la perception, la reconnaissance et

l'identification de l'ordre de ces unités dépendraient directement de la capacité de

traitement temporel. En ce sens, les difficultés langagières et/ou en lecture découleraient de

difficultés de traitement temporel.

Ce serait principalement via les habiletés phonologiques que s'exercerait l'influence

du traitement temporel sur l'acquisition du langage et de la lecture. Les phonèmes forment

l'ensemble des unités acoustiques du langage. _ La reconnaissance, la segmentation et la

manipulation des phonèmes constituent les habiletés phonologiques. Les habiletés

2

phonologiques sont reconnues comme étant à la base du langage oral (CastIes & Coltheart,

2004), puisque c'est l'identification des phonèmes et de leur ordre d'apparition qui permet

de décoder le discours. La capacité à distinguer les unités phonétiques et leur organisation

auraient des répercussions ponctuelles et, possiblement aussi, cumulatives sur la

compréhension et la production langagières (Karnhi & Catts, 1986; Leitao, Hogben, &

Fletcher, 1997). Or, le rôle des habiletés phonologiques ne s'arrête pas là. Les habiletés

phonologiques constituent également un élément fondamental de l'acquisition de la lecture,

puisqu'elles régissent, avec la connaissance des lettres (Bowey, 2005), l'association entre

les phonèmes et leur fonne écrite, les graphèmes (Byme, 1998). En ce sens, on reconnaît la

capacité à manipuler explicitement les phonème.s, la conscience phonologique, comme

étant le principal déterminant de la performance en lecture en bas âge (Stanovich & Siegel,

1994). Même si d'autres habiletés issues du langage oral sont impliquées dans la lecture

(Snowling, 2000), les habiletés phonologiques demeurent importantes pour le décodage de

mots nouveaux (Ehri, 2005) et pour l'automatisation de la lecture (Torgesen, Wagner &

Rashotte, 1994) et sont reconnues comme étant la compétence centrale à la base du

décodage des mots (Stanovich & Siegel, 1994). Or, selon l'hypothèse proposée par TallaI et

ses collègues (Ta~lal, 1980, 2004; voir aussi Benasich & Read, 1998; TallaI, Miller,

J enkins, & Merzenich, 1997), le traitement temporel serait à la base de l'acquisition des

habiletés phonologiques, plus particulièrement de la conscience phonologique.

Les résultats de la série d'études à l'origine de l 'hypothèse du traitement temporel

ont montré l'association entre les habiletés de traitement temporel et les difficultés

phonologiques, ainsi que le lien entre les difficultés de traitement temporel et les retards de

langage (TallaI & Piercy, 1973, 1974, 1975) et en lecture (TallaI, 1980). Et si ces études ont

suscité un certain intérêt, elles ont aussi fait l'objet de nombreuses critiques. Notamment,

on a reproché à cette série d'études l'utilisation de stimuli linguistiques dans des tâches

censées mesurer des processus perceptifs qui ne sont pas spécifiques au langage. De plus, la

possibilité que des habiletés cognitives plus générales (e.g., l'intelligence générale ou

encore la vitesse de traitement) puissent expliquer les résultats n'a pas été prise en cOlnpte.

Mais c'est surtout le manque de spécificité du déficit de traitement temporel chez les

enfants avec des difficultés langagières et/ou en lecture qui a contribué à la remise en

question de l'hypothèse du traitement temporel (Ramus, 2003). En effet, même dans l'étude

3

à l'origine de l'hypothèse d'une contribution causale du traitement temporel à la dyslexie,

45% des , participants dyslexiques ne présentaient aucun déficit de traitement temporel

(TallaI, 1980).

Les critiques générées à l'égard des appuis empiriques à l 'hypothèse du traitement

temporel ont encouragé l'apparition de modèles , théoriques rivaux quant aux processus

cognitifs à la base des habiletés langagières et en lecture. Ces modèles sont essentiellement

de deux ordres. Les premiers types de modèles postulent l'intervention de processus non­

linguistiques dans le développement du langage et de la lecture. Plusieurs domaines

d'habiletés non-linguistiques ont ainsi été impliqués dans le développement de difficultés à

manipuler les représentations phonologiques verbales ou écrites, dont la vitesse de

traitement de l'information déficitaire (Wright et al., 2000), le déficit attentionnel sélectif

(Hari, Vlata, & ~utela, 1999) ou encore le déficit sensorimoteur général affectant les voies

auditive, visuelle et motrice (Ramus, 2003). Toutefois, les appuis empiriques sont peu

nombreux, ont été peu répliqués et n'expliquent que partiellement les associations

observées dans les études antérieures.

Les tenants du second type de modèle persiste à défendre la présence d'un module

langagier (Bailey & Snowling, 2002; Mody, 2003), c'est-à-dire d'un système

neurophysiologique réservé au traitement du langage et servant aussi, par extension, à

l'acquisition de la lecture. Ces modèles théoriques s'appuient sur des modèles classiques

attribuant la faculté de langage à des processus spécifiquement linguistiques, c'est -à-dire

des processus régissant le traitement du langage, que ce soit dans sa forme parlée ou écrite

(Snowling, 2000; voir aussi Chomsky, 1991; Shankweiler, Liberman, Mark, Fowler, &

Fischer, 1979). Divers modèles théoriques font partie de ce courant dit linguistique.

Cependant, il existe un certain consensus entre ces modèles à l'effet que les habiletés

phonologiques sont centrales à l'acquisition du langage et de la lecture (Bishop &

Snowling, 2004).

Lors de l'acquisition du langage, de mauvaises habiletés phonologiques rendraient

plus difficile la segmentation du discours et la compréhension des mots et subséquemlnent

la capacité à utiliser correctement le langage (Stackhouse, 2000). En plus de limiter le

développement langagier, ces difficultés d'analyse des sons du langage affecteraient le

4

développement de la conscience phonologique. La conscience phonologique est ce qui

permet le traitement et la manipulation explicites des phonèmes (e.g., isoler les phonèmes

et les syllabes, reconnaître les rimes, transposer certains sons d 'l:ln mot pour d'autres, etc.)

(CastIes & Coltheart, 2004; Wagner & Torgesen, 1987). Lors de l'acquisition de la lecture,

la conscience phono~ogique serait à la base du décodage des mots en permettant

l'établissement d'une correspondance stable et automatique entre le mot sous sa forme

écrite et sa structure phonologique (Byrne, 1998). Il n'est donc pas étonnant de voir que la

conscience phonologique est fréquemment atteinte chez les sujets dyslexiques et constitue

même déterminant efficace de la dyslexie (voir la recension de CastIes & Coltheart, 2004).

Ainsi, les habiletés phonologiques, et principalement la conscience- phonologique,

constitueraient les éléments clés de la continuité langage-lecture.

Selon certains tenants de l'approche linguistique, le présumé déficit de traitement

temporel mesuré dans les études de TallaI et de ses collègues, serait plutôt un déficit

phonologique (Bishop, Carlyon, Deeks, & Bishop, 1999; Mody, Studdert-Kennedy, &

Brady, 1997). Mody et ses collègues s'appuient sur leur comparaison de 20 bons lecteurs et

20 mauvais lecteurs en 2e année du primaire, appariés selon leur âge et leur intelligence, à

des tâches de traitement temporel auditif impliquant des stimuli non-linguistiques et une

tâche de discrimination syllabique (/ba! - Ida!) pour formuler cette critique. Ils ont observé

que les bons et mauvais lecteurs ne se distinguaient pas sur les tâches impliquant des

stimuli non-linguistiques mais qu'ils se distinguaient sur la tâche impliquant des stimuli

syllabiques. En s'appuyant sur d'autres études n'ayant observé aucun lien entre le

traitement temporel et les habiletés langagières ou la performance en lecture, Mody et ses

collègues concluent que l'étiologie des difficultés en lecture ne peut être réduite à des

processus perceptifs de base reliés à la perception séquentielle rapide, mais qu'elle

implique spécifiquement la capacité à discriminer et manipuler des phonèmes.

Nonobstant les conclusions qu'ils en tirent,_ Mody et ses collègues (1997) ont quand

même observé un lien étroit entre les habiletés de traitement temporel et les habiletés

phonologiques dans leur étude. Alors qu'ils y voient une possible confusion dans

l' opérationnalisation de ces deux domaines-d'habiletés, d'autres auteurs y voient plutôt un

indice d'un processus développemental sous-jacent impliquant les habiletés temporelles

5

dans l'acquisition des habiletés phonologiques (Benasich & Re'ad, 1998; TallaI et al. ,

1997).

Des appuIs empInques récents en psycholinguistique, en psychophysique et en

neurophysiologie vont dans le même sens: les traitements temporel et phonologique

seraient des composantes cognitives distinctes associées sur le plan développemental. Les

corrélations significatives entre le traitement temporel et la conscience phonologique

observées dans plusieurs études qui ont utilisé une méthodologie plus rigoureuse que celle

des études initialeS' de TallaI (e.g., Boets, Wouters, Wieringen, & Ghesquiere, 2006; Talcott

et al., 2000; Walker, Hall, Klein, & Phillips, 2006; Witton, Stein, Stoodley, Rosner, &

Talcott, 2002; Witton et al., 1998) appuient cette hypothèse. De surcroît, des études

récentes en psycholinguistique et en psychophysiologie ont démontré que la discrimination

rapide de fréquences acoustiques chez les nourrissons, telles que mesurées à l'aide du

paradigme head-turn conditioning, prédit les compétences langagières à la petite enfance

impliquant directement l'efficacité du traitement temporel dans l'acquisition du langage

(voir revue de Benasich, Thomas, Choudhury, & Leppanën, 2002). Sur le plan

neurologique, certains ont observé des patrons électrophysiologiques atypiques lors de

tâches de discrimination de tonalités et de voyelles chez des adolescents et des adultes avec

un déficit langagier (Bishop & McArthur, 2005; McArthur & Bishop, 2005). D'autres ont

aussi observé que certaines régions corticales associées au traitement phonologique (cortex

frontal inférieur gauche) s'activent différemment suite à des manipulations des

caractéristiques temporelles du discours (Poldrack et al., 2001). Cela indiquerait que les

régions corticales activées pour traiter les composantes temporelles sont les mêmes qui

traitent l'information phonologique.

Ensemble, ces appuis provenant de divers domaines indiquent que le traitement

temporel serait étroitement associé aux habiletés phonologiques, langagières et en lecture.

La conscience phonologique dépendrait ainsi en partie des habiletés de traitement temporel,

puisque ces dernières affecteraient la formation des représentations phonologiques. Elles

permettraient aux individus de percevoir et d'encoder les caractéristiques propres à chaque

phonème à partir du discours normal, la perception de ces qualités reposant sur un

traitement perceptif effectué dans une fenêtre temporelle très restreinte.

6

Bien que ces résultats convergent pour appuyer l'hypothèse d'une association

fonctionnelle entre le traitement temporel et les habiletés phonologiques, peu d'études ont

exploré les mécanismes en cause au-delà de l'observation de corrélations ou encore d'une

fréquence plus élevée de déficit temporel chez ceux qui présentent un déficit langagier ou

en lecture. En effet, le test formel de la médiation de la contribution des habiletés

temporelles via la conscience phonologique n'a, à notre connaissance, encore jamais été

effectué.

Une façon alternative, et complémentaire, d'explorer l'association fonctionnelle

entre deux construits consiste en l'examen de leur nature étiologique respective et

commune (Dionne, Dale, Boivin, & Plomin, 2003). Or, la nature étiologique du lien entre

traitement temporel et habiletés phonologiques a fait l'objet de peu d'études empiriques.

Pourtant, comme le traitement temporel et le traitement phonologique sont associés aux

mêmes régions corticales, ils pourraient partager une étiologie commune (Bishop &

Snowling, 2004) . . Qui plus est, certaines données laissent croire que cette étiologie

.commune,pourrait être d'origine génétique.

La forte héritabilité des habiletés phonologiques a été abondamment documentée

(Bishop, Bishop, et al., 1999; Byrne et al., 2005; Gayan & OIson, 2001; Hohnen &

Stevenson, 1999; Kovas et al., 2005; Petrill, Deater-Deckard, Thompson, DeThome, &

Schatschneider, 2006; Samuelson et al., 2005). On explique même le lien entre les habiletés

phonologiques et les habiletés en lecture par leur base génétique commune substantielle, la

conscience phonologique partageant, dans certaines études, plus des 2/3 de son étiologie

génétique avec la lecture (Gayan & OIson, 2001). Or, les habiletés de traitement temporel

pourraient elles aussi être héritables, puisqu'elles présentent une agrégation familiale, c'est­

à-dire que les habiletés des individus d'une même famille se ressemblent et ce, dès les

premiers mois de la vie, soit avant que l'éducation familiale ou d'autres facteurs

environnementaux puissent exercer leur influence (Benasich & TallaI, 1996, 2002). Le

traitement temporel pourrait donc avoir une origine génétique et celle-ci pourrait être

commune à celle des habiletés .phonologiques.

Or, une seule étude à ce jour a exploré l'étiologie génétique et environnementale des

habiletés de traitement temporel et son lien avec l'étiologie des habiletés phonologiques et

7

langagières (Bishop, Bishop et al., 1999). Contrairement à ce qui était attendu, les résultats

ont montré une absence d 'héritabilité et une étiologie enviromlementale à l'agrégation

familiale pour le traitement temporel. La généralisation de ces résultats à l'examen des

différences individuelles est toutefois discutable. En effet, le sous-échantillon normatif de

cette étude était très restreint (environ 200 enfants). À l'aide d'un autre sous-échantillon de

jumeaux dans lequel au moins un des jumeaux d'une paire avait des difficultés langagières,

les auteurs ont comparé les participants avec de faibles scores à la tâche phonologique à

celui de leur co-jumeau à la tâche de traitement temporel; ils n'ont observé aucune étiologie

génétique commune entre les deux variables. Ce sous-échantillon était aussi très petit (N =

120). De plus, les tâches de traitement temporel de cette étude impliquaient l'identification

de séquences de 2 à 5 stimuli auditifs alors que. des séquences de 2 stimuli seulement sont

généralement utilisées (Reed, 1989; TallaI, 1980) pour éviter que les habiletés mnésiques

soient sollicitées et expliquent la performance aux tâches. Comme aucun résultat publié par

la suite n'a même tenté de répliquer ces résultats, la nature étiologique du lien entre

traitement temporel et habiletés phonologiques reste à élucider.

Cette thèse s'inscrit dans la foulée des études récentes sur le rôle du traitement

temporel dans la performance en lecture à l'enfance. Plus précisément, elle propose, dans

un premier temps, un examen formel de l'hypothèse d'une médiation par la conscience

phonologique de l'association entre le traitement temporel et la performance en lecture à un

âge où les processus de décodage de la lecture sont encore en développement, c'est-à-dire

où les enfants dépendent encore dans une large mesure de la voie phonologique pour lire un

texte (Speece, Ritchey, Cooper, Roth, & Schatschneider, 2004). Il s'agit donc de vérifier 1)

si les habiletés de traitement temporel mesurées avec des · stimuli non linguistiques

contribuent à la performance en lecture et, le cas échéant, de voir 2) si la contribution du

traitement temporel à la lecture s'explique partiellement, voire complètement, par la

conscience phonologique. Dans un deuxième temps, la thèse propose un examen des .

sources d'explication génétiques et environnementales propres et communes au traitement

temporel, à la conscience phonologique, à la performance en lecture, aux habiletés

langagières et à l'intelligence non-verbale chez ces enfants. Elle tire avantage du fait que

l'étude a été réalisée auprès d'un échantillon de jumeaux. L'application de modèles en

génétique du comportement permet ainsi l'examen de l'étiologie unique et commune de

8

construits liés sur le plan phénotypique pour identifier les facteurs sur lesquels se fonde leur

association (Bishop & Snowling, 2004). De l'examen combiné de ces modèles

médiationnel et étiologique devrait découler une meilleure compréhension des mécanismes

sous-ja.cents à l'association entre le traitement temporel, les habiletés phonologiques et la

lecture.

La thèse se divise' en quatre grandes sections. La suite du présent chapitre constitue

une synthèse des travaux réalisés sur le traitement temporel dans le contexte de

l'acquisition du langage et de la lecture et débouche sur la présentation du modèle théorique

sur lequel s'appuient les articles de la thèse. Le chapitre 2 présente d'abord le premier

article empirique de la thèse, dans lequel l'examen forinel de la médiation postulée a été

effectué. Ensuite, ce chapitre présente le deuxième article empirique de la thèse, dans lequel

on retrouve l'examen de l'étiologie du traitement temporel auprès d'un échantillon

normatif, et le premier examen de la nature génétique et/ou environnementale du lien entre

le traitement temporel, les habiletés phonologiques et la lecture, en tenant compte des

habiletés langagières et du QI non-verbal. Le chapitre 3 présente la conclusion générale de

la thèse et met en lumière.la contribution de ses deux études empiriques quant au rôle du

traitement temporel dans la performance en lecture à l'enfance.

9

1.1 LA DÉFINITION DU TRAITEMENT TEMPOREL

Le terme traitement temporel est une appel,lation globale, utilisée pour désigner un

ensemble d'habiletés complexes qui, bien qu'abondamment étudié, demeure mal compris.

Cet état des choses complique l'élaboration d'une définition opérationnelle de ce construit.

En ce sens, il existe, presqu'autant de façons de définir le traitement temporel qu'il existe de

tâches retenues pour le mesurer. L' opérationnalisation retenue dans le cadre de la présente

thèse s'inspire des travaux initiaux de TallaI et Piercy (1973), et c'est celle rapportée dans

plusieurs études subséquentes en psycholinguistique. Le traitement temporel y est défini

comme un processus cognitif qui entre en jeu dans le traitement de séquences de stimuli

brefs et rapprochés dans le temps.

Hirsh et Sherrick (1961) ont identifié deux composante~ au traitement temporel dit

séquentiel par le biais d'une tâche de jugement de l'ordre temporel (lOT), qui a plus tard

été reprise par TallaI dans ses travaux, sous l'appellation <<Auditory Repetition Tas 10>

(ART). Cette tâche implique la présentation d'une paire de stimuli auditifs brefs et

rapprochés dans le temps. Le sujet doit identifier la séquence (i.e. l'ordre) d'apparition des

stimuli. Avec une audition normale, la première composante intervenant dans la résolution

de cette tâche est l'individuation des stimuli, c'est -à-dire la capacité à percevoir chaque

stimulus de façon individuelle. Elle est directement reliée à la durée de l'intervalle inter­

stimulus (IlS) nécessaire pour isoler les unités auditives afin que les stimuli soient perçu,s

comme distincts. La deuxième composante concerne la reconnaissance des stimuli et de

leur ordre d'apparition, c'est-à-dire la capacité à nommer les stimuli dans l'ordre dans

lequel ils ont été présentés. Pour éviter que d'autres ressources, telles que la mémoire,

soient sollicitées les séquences sont généralement limitées à deux stimuli.

Bien que cette opérationnalisation soit celle retenue dans le cadre de la présente

thèse et qu'une plus grande attention sera portée aux travaux qui l'ont aussi adoptée,

d'autres mesures sont fréquemment utilisées et rapportées dans les études s'attardant à

l 'hypothèse du traitement temporel. Parmi ces tâches se trouve la perception de brefs

silences insérés dans un stimulus ou entre deux stimuli différents (gap detection - e.g., Au

& Lovegrove, 2001). La perception de tonalités insérées dans un bruit continu (tone in

noise - e.g., Boets et al., 2006), la perception d'un son bref inséré avant ou dans l'un ou

10

l'autre de deux bruits séparés par un IlS, le participant devant indiquer lequel des bruits

contenait ou était précédé de la tonalité cible (auditory backward masking - Rosen &

Manganari, 2001; Wright et al.,1997), ainsi que la perception de légères modulations dans

l'amplitude ou la fréquence de stimuli auditifs ifrequency modulation - e.g., Boets et al.,

2006; amplitude modulation - Richardson, Thomson, Scott, & Goswami, 2004) constituent

également des mesures utilisées. De même, la discrimination de fréquences acoustiques

semblables présentées en succession rapide (auditory frequency discrimination - e.g., Hill,

Hogben, & Bishop, 2005) représente une autre tâche de traitement temporel. Cette

énumération n'est pas exhaustive, mais regroupe les tâches qui sollicitent une acuité

perceptive dans une fenêtre temporelle restreinte.

1.2 CADRE THÉORIQUE DES PROCESSUS IMPLIQUÉS DANS LA LECTURE: LE

RÔLE DU TRAITEMENT TEMPOREL

La lecture est un acte complexe qui implique plusieurs processus cognitifs qui, tout

en conservant leur rôle spécifique, s'influencent. Le meilleur exemple de l'aspect

multidimensionnel de la lecture provient de la dyslexie. La dyslexie est un trouble

d'apprentissage de la lecture, qui survient malgré des capacités intellectuelles et perceptives

adéquates (Shaywitz, 1996). Bien qu'elles engendrent généralement des difficultés au plan

de la reconnaissance des mots, les manifestations de ce trouble peuvent différer d'une

personne à l'autre. Par exemple, certains enfants vont avoir de la difficulté à lire des mots

irréguliers ou des non-mots, mais vont être en mesure de décoder les mots qui font partie de

leur lexique, c'est-à-dire, des mots dont ils connaissent le sens. D'autres vont pouvoir lire la

plupart des mots, mais éprouveront de la difficulté à extraire un sens de ce qui est lu

(Snowling, 2000). Ces différents profils suggèrent que les causes de la dyslexie sont

hétérogènes, c'est -à-dire que ses manifestations dépendent des sous-composantes atteintes.

Plusieurs chercheurs ont étudié les dyslexiques pour identifier les processus

cognitifs sous-jacents à la lecture, ce qui a mené à différentes propositions théoriques au

sujet de ce domaine d'apprentissage. Le courant théorique le plus prévalent est celui qui

propose une continuité entre le développement du langage et l'apprentissage de la lecture.

Selon les tenants de ce courant, les habiletés qui permettent l'acquisition du langage, et les

habiletés langagières elles-mêmes, joueraient un rôle central dans l'apprentissage et la

Il

maîtrise de la lecture. Ce modèle conceptuel découle de l'observation répétée d'une

cooccurrence substantielle des difficultés dans les deux domaines. En fait, on estime que

500/0 des enfants qui présentent une difficulté à apprendre à lire ont aussi des difficultés

langagières (Catts, Fey, Tomblin, & Zang, 2002).

Plaut, McClelland, Seidenberg, et Patterson (1996) (voir aussi Seidenberg &

McClelland, 1989, pour la version originale du modèle) ont proposé un modèle théorique

de la continuité langage-lecture. Selon leur modèle, la contribution des habiletés

langagières à la lecture s'organise autour de deux voies: la voie phonologique et la voie

sémantique. La voie phonologique serait reliée strictement au décodage des mots: elle

permettrait d'établir une correspondance entre le mot sous sa forme écrite et sous sa forme

orale, ou phonologique. La voie sémantique serait impliquée à la fois dans le décodage de

mots et la compréhension: elle permettrait de référer au lexique, c'est-à-dire aux mots dont

la significat~on est connue pour faciliter le décodage et comprendre un texte (Snowling,

2000). D'autres compétences langagières, comme les habiletés grammaticales et les

habiletés pragmatiques, c'est-à-dire la capacité à saisir le sens d'un mot, d'un texte ou d'un

acte de communication en s'aidant de son contexte, seraient également impliquées dans la

compréhension en lecture, par l'entremise de la voie sémantique. Cette voie serait ainsi

impliquée dans le décodage des mots en permettant une reconnaissance grossière et rapide

des mots connus, sans avoir à les décoder phonème par phonème (e.g., première et dernière

syllabes, reconnaissance de l'aspect visuel du mot, etc.). Les lecteurs expérimentés utilisent

les deux voies lors de la lecture: la voie phonologique pour les mots qu'ils ne connaissent

pas ou qu'ils ne voient pas souvent sous leur forme écrite et la voie sémantique, afin de

reconnaître rapidement les mots qu'ils connaissent et/ou qui ont une prononciation

particulière ne répondant pas précisément à leur forme orthographique (Ehri, 2005).

En appui à la distinction des voies phonologique et sémantique, certains auteurs ont

observé que, malgré des difficultés phonologiques, certains individus peuvent lire des mots

qu'ils connaissent et/ou mis en contexte par le reste du texte (Nation & Snowling, 1998).

Par contre, ces mêmes individus ne pourront décoder des mots qu'ils ne connaissent pas ou

isolés, puisqu'ils ne peuvent s'appuyer sur leurs connaissances ou le contexte. Ces

individus présentent un déficit au plan phonologique, qu'ils compensent en s'appuyant sur

12

la voie sémantique. D'autres présentent un déficit de la voie sémantique: ils lisent sans

problème des mots inconnus qui répondent à une association graphème-phonème

invariable, comme par exemple «tatami» ou «rutabaga» mais ne comprennent pas ce

qu'ils lisent et ont de la difficulté à lire des mots dont la prononciation diffère de son

orthographe, comme par exemple le mot «œil» (Rann, McCandliss, & Seidenberg, 2003 ;

Snowling, Gallagher, & Frith, 2003).

Si les voies phonologique et sémantique de la lecture sont gérées par des fonctions

cognitives et langagières différentes, leurs contributions à la lecture seraient largement

distinctes, sans toutefois être complètement indépendantes. En effet, les habiletés

phonologiques peuvent servir à décoder de nouveaux mots qui viendront augmenter le

lexique. De la même façon, le lexique qui augmente pennet le développement des habiletés

phonologiques puisque les enfants doivent raffiner leurs représentations phonologiques

pour distinguer les mots complexes ou qui se ressemblent sur le plan phonologique

(Walley, Metsala, & Garlock, 2003). Ainsi, même s'ils ont une contribution différente à la

lecture, une association entre les habiletés impliquées dans ces deux voies est attendue.

Bishop et Snowling (2004) ont récemment proposé un modèle théorique de la

lecture qui s'inspire de celui de Plaut et ses collègues (1996) ; ce modèle est représenté

dans la portion de droite de la figure ci-dessous. Le traitement temporel peut y être

incorporé comme une composante cognitive distincte, agissant sur la lecture par

l'entremise de trois processus (A, B et C dans la figure).

13

Sémantique

Traitement

temporel

Orthographe Phonologie

Figure 1. Modèle de la lecture de Bishop et Snowling (2004) ad.apté pour y incorporer les

processus par lesquels le traitement temporel y serait impliqué.

Le traitement temporel pourrait contribuer de différentes façons à l'acte de la

lecture, c'est-à-dire via les processus sémantiques, phonologiques et orthographiques

énoncés par Bishop et Snowling (2004). En ordre d'importance, une première contribution

du traitement temporel à la lecture (voir le parcours B de la Figure 1) pourrait passer par sa

contribution aux habiletés phonologiques qui permettent le décodage. On présume alors

que le traitement temporel influence la formation des représentations phonologiques et

affecte indirectement l'établissement de la correspondance graphème-phonème par la voie

phonologique. La deuxième contribution du traitement temporel à la lecture (voir le

parcours A de la Figure 1) pourrait découler de sa contribution indirecte à l'acquisition du

lexique et de la grammaire (TallaI, 2004). En influençant la segmentation du discours, le

14

traitement temporel serait impliqué dans la fonnation du lexique et des habiletés

grammaticales et avoir une contribution à la lecture via la voie sémantique.

La troisième contribution du traitement temporel à la lecture (voir le parcours C de

la Figure 1) pourrait découler d'une troisième voie associée aux neurones magnocellulaires

du système nerveux central. Certains auteurs ont proposé qu'un déficit magnocellulaire,

affectant la coordination sensorimotrice au niveau neurologique pourrait entraîner les

difficultés de traitement temporel des dyslexiques (Ramus, 2003; Stein, 2001). Les

neurones magnocellulaires sont responsables, entre autres, du traitement des stimuli rapides

et des contrastes. Un lien a été observé entre la dyslexie et la sensibilité aux contrastes

visuels (Martin & Lovegrove, 1988), l'acuité dans la perception de clignotements rapides

(Martin & Lovegrove, 1987, 1988), ainsi que l'acuité dans la perception de mouvements

coordonnés (Comelissen, Richardson, Mason, Fowler, & Stein, 1995). Un déficit

magnocellulaire sur le plan . visuel, pourrait affecter le décodage de la lecture en nuisant au

traitement rapide des séquences graphiques du texte écrit. Par extension, cela devrait aussi

se traduire par des conséquences sur les habiletés orthographiques. Talcott et ses collègues

ont d'ailleurs observé une corrélation significative entre les habiletés orthographiques et le

traitement temporel visuel (Talcott et al., 2000).

L'atteinte des habiletés orthographiques pourrait avoir des conséquences sur la voie

phonologique surtout, mais aussi sur la voie sémantique de la lecture. Au niveau du

graphème, un déficit magnocellulaire pourrait entraîner une confusion des graphèmes

visuellement similaires (ex: p, b, d, q) ou encore, une confusion quant à l'ordre

d'apparition des graphèmes à l'intérieur d'un mot (ex: aréoport pour aéroport) : la voie

phonologique serait alors aussi touchée. De telles difficultés ont d'ailleurs été constatées

chez les dyslexiques (Comelissen et al., 1995). De plus, une perception visuelle instable ou

altérée des graphèmes pourrait empêcher qu'ils soient correctement encodés en mémoire.

La reconnaissance visuelle rapide du mot serait alors affectée, diminuant la possibilité

d'avoir recours à la voie sémantique pour le décodage (Stein, 2001).

Quelques précisions doivent être apportées concernant ce modèle. D'abord, d'autres

facteurs peuvent influencer les mécanismes postulés, comme l'âge, le sexe et l'intelligence

générale. En ce sens, le modèle proposé n'est pas exhaustif. De plus, les trois processus

15

illust;és ne sont pas concurrents ni mutuellement exclusifs. Au contraire, puisqu'ils

interviennent à différents niveaux du processus de lecture, ils sont susceptibles d'expliquer

individuellement une partie des habiletés en lecture mais aussi de s'influencer entre eux.

Finalement, le modèle ne fait pas de distinction claire quant aux modalités sensorielles

impliquées. Le modèle s'attarde aux processus cognitifs sous-jacents aux habiletés en

lecture et le traitement temporel peut être sollicité à la fois dans le traitement d' information

auditive et dans le traitement d'information visuelle.

1.3 SYNTHÈSE DES DONNÉES EMPIRIQUES SUR LA CONTRIBUTION DU

TRAITEMENT TEMPOREL À LA LECTURE

1.3.1 Études de 'la dyslexie

La majorité des conclusions tirées sur l 'hypothèse de la contribution du traitement

temporel au développement du langage et de la lecture repose sur des études auprès

d'enfants avec un déficit spécifique du langage (DSL) ou dyslexiques. Dans leurs travaux,

TallaI et Piercy (1973, 1974, 1975) ont comparé la performance des enfants DSL à celle de

contrôles sur des tâches de lOT et de discrimination de stimulï. Dans les tâches de lOT,

l'enfant devait identifier la séquence d'apparition de deux stimuli parmi les possibilités 1-1 ;

1-2; 2-1; 2-2. Dans les tâches de discrimination de paires de stimuli, l'enfant devait

identifier si deux stimuli présentés en séquence, séparés par des Ils longs (428 msec) ou

courts (8 à 305 msec) étaient identiques ou différents. Les paires de stimuli étaient de trois

natures: des tonalités complexes de fréquences différentes de longue durée (250 msec) et

de courte durée (8 à 305 msec); des voyelles constantes de longue durée (250 msec) et de

courte durée (43 msec); des syllabes d'une durée de 250 msec (e.g., /bal-/dal) avec de

longues (95 msec) ou courtes (43 msec) transitions entre les phonèmes des syllabes. Les

chercheurs ont observé que les enfants DSL réussissaient 'moins bien que les contrôles

seulement aux tâches impliquant des stimuli et des Ils de courte durée, donc des stimuli

courts et rapprochés. TallaI et Piercy en ont conclu que les enfants DSL ont de la difficulté

à distinguer des stimuli auditifs brefs et rapprochés.

En 1980, TallaI a élargi son hypothèse à la dyslexie, -en répliquant ses résultats

auprès de 20 enfants dyslexiques âgés en moyenne de 9 ans, montrant que ceux -ci

16

réussissaient moins bien que des sujets témoins aux tâches avec,des Ils courts (8-305 msec)

seulement. Les capacités de discrimination et de mise en séquence étaient atteintes chez les

enfants dyslexiques à des Ils plus longs que chez les enfants normaux. De plus, l'auteur

rapporte une corrélation de .81 entre la lecture de pseudo-mots, une mesure du décodage

phonologique, et la performance aux tâches de traitement temporel, ' chez les enfants

dyslexiques. Elle conclut qu'un mécanisme perceptif de base impliquant le traitement de

séquences auditives brèves et rapprochées est sous-jacent à l'analyse phonologique

impliquée en lecture.

D 'autres études ont observé des difficultés similaires de traitement temporel en

modalités auditive et visuelle chez les enfants atteints de difficultés langagières (Grondin et

al., 2007; TallaI, Stark, & Mellits, 1985; Wright et al., 1997). C'est toutefois en tant que

déterminant des difficultés en lecture que le traitement temporel a été le plus étudié.

Plusieurs études ont montré que des individus souffrant de difficultés en lecture

réussissaient moins bien que des enfants normaux à différentes tâches de traitement

temporel et ce, à l'enfance (e.g., DeWeirdt, 1988; Dougherty, Cynader, Bjornson, Edgell , &

Giaschi , 1998; Edward et al., 2004; Heievrang, Stevenson, & Hugdhal, 2002; Montgomery,

Morris, Sevcik, &Clarkson, 2005) et à l 'âge adulte (e.g., Hari, Saaskilahti, Helenius, &

Uutela, 1999; McAnally & Stein, 1996; Nagarajan et al., 1999; Ramus et al., 2003).

La diversité des tâches de traitement temporel d'une étude à l'autre a permis de

dresser un portrait de l'étendue des difficultés de traitement temporel chez les individus

atteints de difficultés en lecture. Ainsi, pour la modalité auditive, des études ont montré que

les individus avec des difficultés en lecture présentaient plus de difficulté à localiser la

provenance d'un son dans l'espace (e.g., son présenté à gauche ou à droite) (Hari & Kiesila,

1996), à identifier les séquences auditives de paires de stimuli auditifs de tonalités

différentes (son grave ou aigu; e.g., McGivern, Berka, Languis, & Chapman, 1991), à

discriminer des fréquences acoustiques, c'est-à-dire à distinguer des tonalités similaires, à

détecter des tonalités présentées avec un bruit de fond (McAnally & Stein, 1996), et à

détecter des changements (modulations) de fréquences dans des sons complexes (Stein &

McAnally, 1996; WiUon & al., 1998).

17

D'autres études ont démontré que les difficultés de traitement temporel chez les

dyslexiques s'étendent aussi à la modalité visuelle et même à la motricité (voir la recension

de Fanner & Klein, 1995). Les dyslexiques réussissent moins bien que des sujets normaux

à des tâches impliquant la détection simple de brefs stimuli visuels (e.g., flash lumineux)

(Blackwell, McIntyre, & Murray, 1983; Gross-Glen & Rothenberg, 1984; Klein, Berry,

Briand, D'Entremont, & Farmer, 1990; Mason, · 1980), l'individuation de deux stimuli

visuels (e.g., Amett et DiLollo, 1979; DiLollo, Hanson, & McIntyre, 1983), le jugement

d'ordre temporel de deux stimuli visuels (e.g., Brannan & Williams, 1988; Kinsboume,

Rufo, Gamzu, Palmer, & Berliner, 1991; May, Williams, & Dunlap, 1988) et

l'identification de séquences de stimuli visuels (e.g., Fanner & Bryson, 1989, dans Farmer

& Klein, 1995). De plus, les dyslexiques perçoivent moins bien les contrastes visuels, que

les stimuli soient immobiles (Brannan & Williams, 1988; Evans, Drasdo, & Richards,

1996) ou en mouvement (Martin & Lovegrove, 1987; Slaghuis & Ryan, 1999) et ont plus

de difficulté à identifier la vitesse d'un mouvement (Demb, Boynton, Best, & Heeger,

1998) ou sa direction (e.g., Everatt, Bradshaw, & Hibbard, 1999). Le déficit de traitement

temporel sur le plan moteur est moins bien documenté. Des études ont montré que les

dyslexiques avaient des difficultés à reproduire ,des séquences motrices ou des patrons

rythmiques, plus particulièrement lorsque les stimuli impliqués étaient rapides (Wolff,

Cohen, & Drake, 1984; Wolff, Michel, Ovrut, & Drake, 1990) ou que la tâche impliquait

une coordination des deux hémisphères latéraux (Gladstone, Best, & Davidson, 1989).

Edwards et ses collègues (2004) ont montré que les déficits de traitement temporel

des dyslexiques étaient indépendants des habiletés intellectuelles non-verbales. Ils ont

administré à 21 dyslexiques et 24 contrôles, âgés entre 9 et 13 ans et de QI similaires, une

batterie de 12 tâches de traitement temporel. Ils ont observé que 760/0 des enfants

dyslexiques de leur échantillon présentaient un déficit de traitement temporel, en modalité

auditive, visuelle ou dans les deux modalités. L'ensemble de ces tâches suffisait à classifier

correctement 80% des enfants.

Devant · l'étendue des difficultés temporelles chez les dyslexiques, Fanner et Klein

(1995) ont proposé qu'un déficit multi-sensoriel du traitement temporel soit impliqué dans

la dyslexie, pouvant causer des difficultés en lecture par la modalité auditive, visuelle, ou

18

les deux à la fois. Ce qui détenninerait la modalité touchée serait la nature des dysfonctions

neurologiques. Une atteinte de la modalité auditive aurait des répercussions sur le

développement des représentations phonémiques, ce qui engendrerait une dyslexie dite

«phonologique». Une atteinte à cette modalité pourrait aussi entraîner des difficultés sur le

plan visuel, lorsque l'individu doit établir de façon automatisée la correspondance

phonème-graphème. Une atteinte de la modalité visuelle rendrait difficile le traitement

visuel du texte écrit, engendrant des difficultés orthographiques importantes et

conséquemment, un évitement de la lecture. La résultante serait une exposition moindre à

l'orthographe, ce qui produirait une dyslexie dite «de surface», qui se manifeste surtout lors

de la lecture de mots irréguliers ou peu connus. Comme la dyslexie phonologique est plus

fréquente, les auteurs stipulent que l'atteinte de la voie auditive serait la plus commune.

Une atteinte de la modalité visuelle serait plus rare et liée au déficit magnocellulaire, ou

sensorimoteur, décrit par Martin et Lovegrove (1987).

Bien que très peu d'études se soient spécifiquement attardées à tester ces

mécanismes, certains résultats récoltés auprès d'enfants dyslexiques ou DSL appuient

l'hypothèse d'une intervention causale du traitement temporel en lecture via les habiletés

phonologiques. Il s'agit d'études en neurophysiologie, d'études longitudinales et d'études

expérimentales.

D'abord, les études de potentiels évoqués avec des stimuli auditifs brefs montrent

que l'activation dans le cortex pariétal gauche des sujets DSL est plus lente que celle des

contrôles (Bishop & McArthur, 2005; Duffy, McAnulty, & Waber, 1999). De plus, par le

biais d'imagerie fonctionnelle par résonnance magnétique, une autre étude a montré une

activation réduite du cortex préfrontal gauche des adultes dyslexiques confrontés à des

stimuli auditifs rapides (Temple et al., 2000). En établissant un lien entre le traitelnent

temporel et la lecture sur le plan neurologique, ces études suggèrent que leur association

phénotypique peut être causale même si elles ne permettent pas de documenter comment se

déploie cet effet sur,le plan cognitif.

Les études longitudinales qui ont examiné la contribution du traitement temporel au

langage en général sont également peu nombreuses. De surcroît, elles ont surtout été

menées auprès d'enfants présentant des troubles langagiers, ou provenant de familles avec

19

une histoire de troubles langagiers. Dans l'ensemble, les études longitudinales auprès

d'enfants à risque de troubles langagiers rapportent que, nourrissons, ces enfants prenaient

plus de temps à traiter les stimuli auditifs verbaux et non-verbaux que des enfants contrôles

(Benasich & TallaI, 1996; Leppanen, Pihko, Eklund, & Lyytinen, 1999) et qu'ils ont été

plus nombreux à présenter un trouble langagier à la petite enfance (Benasich & TallaI ,

1996; Trehub & Henderson, 1996). Benasich et TallaI (2002) ont aussi comparé le

développement langagier de Il nourrissons avec une histoire familiale de troubles

langagiers à celui de 32 nourrissons contrôles. · Les habiletés de traitement temporel

mesurées à 7.5 mois par le biais de tâches lOT selon le paradigme du head-turn technique

se sont avérées être le meilleur déterminant des habiletés langagières à 36 mois, expliquant

jusqu'à 41 % de la variance. Hill et ses collègues (2005) aussi observé que les habiletés de

traitement auditif, telles que mesurées par une tâche de discrimination de fréquences , se

développent entre 7 et 10 ans même chez les enfants avec un trouble de langage, mais

qu'elles persistent à distinguer les enfants avec un trouble spécifique du langage des enfants

normaux à 10 ans.

Bien ciue ces études ne s'attardent pas spécifiquement à l'acquisition de la lecture,

elles montrent que les difficultés de traitement temporel précèdent les difficultés

langagières et qu'elles permettent de prédire, dans le temps, les enfants qui présenteront des

di ffi cul tés sur ces aspects.

Une seule étude recensée a exploré de façon longitudinale l'association entre le

traitement temporel et la lecture (Share, lorm, McLean, & Matthews, 2002). Ces auteurs

ont administré une tâche lOT auditive à la maternelle et une en 3e année et une mesure de

lecture en 3 e année auprès d ',enfants identifiés à la maternelle comme ayant de bonnes ou de

mauvaises habiletés phonologiques. Ils ont observé que la tâche de traitement temporel à la

maternelle, mais pas celle effectuée en 3 e année, distinguait les bons et mauvais lecteurs en

3 e année mais seulement lorsque les Ils étaient longs.

En somme, les données longitudinales sont peu nombreuses et leurs résultats ne

convergent pas toujours. Néanmoins, elles montrent que les difficultés de traitement

temporel précèdent les difficultés langagières et de lecture. De plus, elles font valoir

l'importance d'étudier la contribution du traitement temporel non seulement à la petite

20

enfance, alors que les habiletés phonologiques émergent, mais également à l'âge scolaire

alors qu'elles continuent de se développer.

Les études expérimentales sont l'ultime démonstration d'une contribution causale

d'une variable sur une autre. Quelques études ont documenté l'efficacité d'une intervention

visant à réduire les difficultés de traitement temporel chez des enfants avec des difficultés

langagières. La technique d'intervention, qui s'inspire des travaux de TallaI (TallaI , 1980;

TallaI, Miller, & Fitch, 1993; TallaI & Piercy, 1973, 1975), est basée sur la prémisse qu 'un

entraînement à la segmentation de stimuli auditifs non-linguistiques et linguistiques devrait

améliorer la perception et la compréhension du langage. Merzenich et ses collègues (1996)

ont comparé le progrès langagier de 7 enfants âgés en moyenne de 7.3 ans soumis à un

entraînement par le biais de tâches de lOT informatisées, effectuées avec des stimuli non­

langagiers (tonalités pures) et langagiers (phonèmes) à celui de 22 enfants n'ayant reçu

qu'un traitement orthophonique standard. Au début de 1'entraÎnement, la durée des stimuli

et des Ils était longue. Selon les performances de -l'enfant, le niveau de difficulté allait en

s'accroissant, c'est-à-dire que la durée des stimuli et des Ils était progressivement réduite.

Les résultats ont montré qu'un entraînement quotidien à raison de trois heures par jour

pendant quatre semaines était associé à un progrès langagier plus important chez les enfants

du groupe expérimental et que ceux-ci se sont améliorés au point d'atteindre un niveau

langagier normal pour leur âge au terme de l'entraînement.

D'autres chercheurs ont obtenu des résultats comparables, en employant ce mode

d'intervention auprès d'enfants avec des difficultés en lecture (Habib et al., 1999). Le

programme d'intervention Fast ForWord a même été instauré, sur la base de ces résultats

concluants, dans plus de 60 écoles et cliniques. Temple et ses collègues (Temple et al.,

2003) ont observé une amélioration significative chez 20 enfants dyslexiques sur toutes les

mesures phonologiques, langagières et de lecture qu'ils ont administrées après 8 semaines

du programme d'intervention. Les enfants dyslexiques sont même passés d'un score d'un

écart-type sous la moyenne à un score dans la moyenne pour leur âge sur une mesure de

décodage phonologique. Ces enfants dyslexiques et 12 enfants normaux ont également subi

une IRMf durant l'exécution d'une tâche phonologique, au début et à la fin du traitement.

Les résultats aux tests d'imagerie montrent une normalisation du fonctionnement chez les

21

enfants dyslexiques après l'intervention, c'est-à-dire une plus grande activation au niveau

des aires langagières temporo-pariétales gauches lors de l'accomplissement de la tâche

phonologique~

En somme, les interventions axées sur l'amélioration du traitement temporel

indiquent une contribution du traitement temporel aux habiletés phonologiques. En effet,

les auteurs concluent que l'entraînement aux habiletés temporelles a contribué à améliorer

le traitement des unités langagières, ce qui a entraîné des répercussions positives sur les

habiletés langagières, les habiletés phonologiques ou de lecture. Néanmoins, comme

l'intervention portait à la fois sur la perception de stimuli auditifs langagiers et non­

langagiers, il demeure difficile d'affirmer que les progrès réalisés sont attribuables

spécifiquement au traitement temporel. On pourrait en effet arguer que l'entraînement

touchait aussi les habiletés phonologiques. Comme elles n'ont pas été étudiées séparément,

il est impossible de déterminer si les interventions touchant exclusivement le traitement

temporel surpassent, en termes d'efficacité, celles touchant les habiletés phonologiques

(Mody, 2003). Ainsi, malgré quelques résultats retentissants, ces limites justifient un

examen combiné du rôle du traitement temporel, des habiletés phonologiques et du langage

pour mieux comprendre leur contribution spécifique et combinée à la lecture.

La recension de Farmer et Klein en 1995 semble avoir eu pour effet de relancer

l 'hypothèse du traitement temporel pour expliquer la dyslexie, et ce, après les nombreuses

critiques qui ont affligé des travaux initiaux de TallaI et son équipe. Et si les appuis

emplnques sont nombreux depuis, d'autres données recueillies auprès . d'individus

dyslexiques demeurent plus mitigés. En fait, il est impossible d'ignorer une certaine

variabilité dans les résultats: certains auteurs n'ont pas observé de lien entre le traitement

temporel et les habiletés langagières ou en lecture ou ont observé que les performances des

individus dyslexiques aux tâches temporelles étaient très variables (Bishop, Carlyon et al.,

1999; Heath & Hogben, 2004; Heath, Hogben, & Clark, 1999; Mody et al., 1997; Rosen &

Manganari, 2001; Schulte-Kome, Deimel, Bartling, · & Remschmidt, 1998). D'autres,

comme Boets et al. (2006) ont même questionné l ' inclusion du traitement temporel comme

composante cognitive importante de la dyslexie, alors que le traitement temporel chez les

22

enfants d'âge préscolaire qu'ils ont étudiés ne distinguait pas les enfants à risque de

développer une dyslexie des contrôles, contrairement aux habiletés phonologiques.

Pour expliquer ces incohérences, certains chercheurs ont insisté sur la nécessité de

prendre en compte l'intelligence générale, mesurée par la vitesse de traitement ou les

habiletés non-verbales. Par exemple, Mody (2003). propose que les enfants dyslexiques ont

simplement besoin de plus de temps pour traiter la structure phonologique du langage écrit

et parlé et qu'il s'agit d'un problème de vitesse de traitement de l'infonnation plutôt que

d'un problème de traitement temporel. Hanson et Montgomery (2002) abondent dans le

même sens et montrent qu'une fois l'effet de la capacité générale de traitement cognitif et

l'attention soutenue contrôlées, les enfants SLI ne présentent plus de difficultés de

traitement temporel comparativement au groupe contrôle de leur étude. De même, Ram­

Tsur, Faust et Zivotofsky (2006), après avoir observé que des adultes dyslexiques

présentaient un déficit pour les séquences de stimuli séparés par des Ils courts et longs, ont

plutôt attribué ces difficultés à des processus attentionnels et de la mémoire de travail.

Finalement, Ahissar, Protopapas, Reid, et Merzenich (2000) ont observé qu'en tenant

compte des habiletés cognitives non-verbales, la proportion d.e variance expliquée par une

tâche de traitement temporel (discrimination de fréquence dans une tâche de masquage

rétroactif) quant aux habiletés en lecture passait de 37% à 6%. La spécificité de la

contribution du traitement temporel est donc controversée.

Pour éviter de conclure à tort à une contribution spécifique du traitement temporel,

Rosen (2003) signale qu'il est impératif de tenir compte des habiletés cognitives générales

dans la perfonnance aux tâches auditives. Même si peu d'études antérieures ont tenu

compte l'influence potentielle des habiletés générales non-verbales sur leurs résultats,

certaines des études récentes montrent que la contribution des habiletés de traitement

temporel à la dyslexie ou aux DSL demeure significative même lorsque l'intelligence non­

verbale est prise en compte (e.g., Edwards et al., 2004; Grondin et al., 2007). Donc, même

si les habiletés non-verbales expliquent une partie de la contribution du traitement

temporel, le traitement temporel semble conserver une contribution unique à la dyslexie.

En conclusion, bien qu'ils ne soient pas toujours cohérents, les appuis empiriques à

l'hypothèse d'un déficit de traitement temporel dans la dyslexie. sont . nombreux et

23

diversifiés. Quant à la nature de ce déficit, elle demeure difficile à définir, puisque, d 'une

part, très peu d'études ont exploré simultanément le lien entre les habiletés de traitement

temporel et les habiletés phonologiques et la dyslexie. Or, comme l'ont proposé TallaI

(1980) puis Farmer et Klein (1995), la contribution du traitement temporel à la lecture

pourrait se faire indirectement, entre autres par l'entremise des habiletés phonologiques.

Nonobstant la nature hétérogène de la dyslexie, il demeure possible que les habiletés de

traitement temporel ne soient pas un bon marqueur phénotypique pour ce trouble.

D'ailleurs, Ramus (2003) a conclu, suite à sa recension des écrits, que malgré les preuves

en faveur d'un déficit de traitement temporel auditif, visuel et moteur, il demeure, dans

toutes les études, un certain pourcentage de dyslexiques qui ne présentent aucune difficulté

sur ces aspects. Toutefois, cela n'équivaut pas à dire que le traitement temporel n'explique

pas une partie importante des différences individuelles sur le plan normatif. En fait, le

traite~ent temporel pourrait être impliqué dans les habiletés phonologiques et la lecture au

plan normatif, sans toutefois être adéquat pour distinguer les individus dyslexiques de ceux

qui ne le sont pas. En ce sens, il pourrait être pertinent d'aborder la question sous l'angle

des différences individuelles.

1.3.2 Études normatives de 1 'hypothèse du traitement temporel

L'étude des différences individuelles dans le contexte du traitement temporel a

généré peu d'intérêt scientifique. Il est possible que les facteurs qui expliquent la variance à

l'échelle normative et ceux qui expliquent la dyslexie soient différents. Ils risquent tout de

même d'être similaires à certains égards et d'offrir des éléments de réponse pertinents pour

la compréhension des origines de la dyslexie.

Bien qu'elles soient peu nombreuses, quelques études ont documenté le rôle du

traitement temporel dans le développement langagier auprès d'échantillons représentatifs

de la population générale. Premièrement, Trehub et Henderson (1996) ont démontré que les

habiletés de résolution temporelle mesurées à 6 et 12 mois prédisent les habiletés

langagières à 23 mois (n = 95). En effet, en administrant une tâche dans laquelle les enfants

avaient à identifier s' ils percevaient un ou deux sons (en fait, deux sons identiques séparés

par un court intervalle variable leur étaient présentés), ils ont observé que les enfants qui

obtenaient de meilleures performances à 6 et 12 mois avaient de meilleurs scores aux

24

mesures parentales de vocabulaire et de grammaire. Ils signalent toutefois qu'il est difficile

d'attribuer leurs résultats à une association spécifique; les enfants ayant obtenu de meilleurs

résultats pouvaient avoir été plus attentifs ou avancés sur le plan développemental. Dans la

même veine, N orrelgen, Lacerda et F orssberg (2001) ont administré des tâcht?s lOT

auditives, ainsi que des mesures d'habiletés phonologiques et d'habiletés langagières à 119

enfants âgés de 6 à 9 ans. Leurs résultats montrent une corrélation de .47 entre le traitement

temporel et la conscience phonologique. Par contre, le vocabulaire et la grammaIre

réceptive n'étaient pas associés au traitement temporel. Ils concluent à une association

complexe et non spécifique entre le traitement temporel et le langage, et évoquent eux aussi

la possibilité qu'un facteur de maturation soit à l'origine de l'association entre le traitement

temporel et la conscience phonologique, même s'ils n'observent pas de lien entre l ' âge et le

traitement temporel.

Deux études recensées ont spécifiquement examiné la contribution du traitement

temporel à la lecture dans un échantillon normatif. Marshall, Snowling et Bailey (2001) ont

administré une tâche lOT auditive, des tâches mesurant diverses composantes des habiletés

phonologiques (répétition de non-mots, élision de phonèmes et perception de rimes), ainsi

qu'une tâche de lecture de mots à 82 enfants âgés entre 6 et 13 ans. Ils observent, entre

autres, une fois la prise en compte de l'âge et du QI non-verbal (tel que mesuré par le sous­

test Blocs du WISC-III), une corrélation élevée entre le traitement temporel et la

performance en lecture (r = .53, p < .01). Le traitement temporel était aussi corrélé aux

habiletés phonologiques, notamment une corrélation de .39 (p < .01) avec la tâche d'élision

de phonèmes de la conscience phonologique. Malheureusement, les auteurs n'ont pas testé

la contribution du traitement temporel à la lecture par une médiation via les habiletés

phonologiques. Plutôt, ils ont conclu que cette hypothèse était infirmée parce que le

traitement temporel ne prédisait pas de façon unique la conscience phonologique, qui était

le meilleur déterminant de la lecture, une fois la prise en compte, dans une équation de

régression, de l'âge, du QI non-verbal, et de deux autres mesures des habiletés

phonologiques. Comme les mesures phonologiques étaient fortement corrélées entre elles,

la portion de variance inexpliquée de la conscience phonologique ne pouvait qu ' être

négligeable. Il est donc impossible de savoir si le modèle médiationnel aurait été appuyé

par leurs données si 1) la contribution du traitement temporel à la conscie~ce phonologique,

25

ou à l'ensemble des mesures phonologiques et 2) la contribution de ses deux variables à la

lecture avaient été formellement testées. De plus, la contribution des habiletés langagières à

la lecture n'a pas été prise en compte.

La seconde étude normative impliquant le traitement temporel dans la prédiction de

la lecture dans ' un échantillon normatif a été réalisée par Walker et al. (2006) auprès de 124

participants âgés entre 7 et 45 ans. Ils ont administré huit tâches de traitement temporel.

Quatre de ces tâches étaient auditives (deux tâches de perception d'un court silence et deux

tâches de lOT impliquant un stimulus aigu et un stimulus grave, présentés avec différents

Ils dans une tâche et graduellement confondus dans la seconde) et quatre d'entre elles

visuelles (dont deux tâches de lOT, impliquant deux patrons visuels et deux tâches de

détection d'un mouvement), et trois tâches d'habiletés phonologiques (élision de

phonèmes, synthèse de phonèmes, décodage phonologique - reconnaissance de mots

phonologiquement semblables à un mot cible présenté à l'oral, parmi un ensemble de mots

~crits). Ils ont également administré une tâche d 'habiletés orthographiques ~ une tâche de

compréhension langagière et une mesure de lecture (mots isolés). Les auteurs ont observé

que, une fois 1.' âge et les habiletés cognitives générales prises en compte, 1) toutes les

tâches temporelles sont significativement associées à la mesure de lecture, 2) toutes ces

tâches sont aussi associées aux mesures phonologiques et 3) que trois tâches de traitement

temporel auditives prédisent la compréhension du langage. Ils concluent que leurs données

sont compatibles avec une intervention causale du traitement temporel, touchant les

modalités auditive et visuelle, aux habiletés phonologiques et à la lecture. De plus, comme

la performance aux tâches de traitement temporel séquentiel, toutes modalités sensorielles

confondues, était reliée au décodage phonologique, et que la performance à la tâche

nécessitant le traitement d'un seul stimulus (<<within-channel gap detection) était davantage

associée aux habiletés orthographiques, les auteurs concluent que le traitement temporel

peut contribuer à la lecture par plus d'une voie. Ils discutent de la nécessité de distinguer

entre «le temps nécessaire au traitement» et le «traitement du temps ». Le premier réfère à

la capacité de traiter ce qui est présenté en séquence rapide et serait davantage relié à une

voie orthographique alors que le traitement du temps réfère plutôt à la perception des

caractéristiques temporelles des stimuli ( séquence) et serait plutôt relié à une voie

phonologique. Ce sont deux processus temporels qui pourraient impliquer des réseaux

26

neuronaux différents. Comme Marshall et ses collègues (2001), les auteurs n'ont pas

effectué de test formel de la médiation. Toutefois, comme ils rapportent une baisse de la

corrélation entre plusieurs habiletés de traitement temporel et la lecture, une fois la prise en

compte du décodage phonologique, leurs résultats sont compatibles avec un tel mécanisme.

En résumé, les études normatives du traitement temporel démontrent que ce

domaine d'habiletés se distribue normalement dans la population et qu'il est associé aux

différences individuelles sur le plan langagier et de la perfonnance en lecture et 'ce, chez les

enfants comme chez les adultes. Quoique compatibles avec 1 'hypothèse d'une contribution

du traitement temporel à la lecture via les habiletés phonologiques, ces études n'en ont pas

fait le test formel. De plus, elles suggèrent que le traitement tempor~l pourrait avoir une

influence sur la lecture à la fois par sa contribution aux habiletés phonologiques mais aussi

en jouant un rôle dans le traitement rapide des séquences graphiques.

1.4 ÉTIOLOGIE COMMUNE AU TRAITEMENT TEMPOREL ET À LA-LECTURE

Les études en génétique quantitative permettent d'estimer l'influence relative des

facteurs génétiques et environnementaux sur les différences individuelles d'un phénotype et

d'estimer les facteurs étiologiques communs entre plusieurs phénotypes, un phénotype

étant 'une manifestation observable d'un trait. De plus, elles permettent de vérifier certaines

hypothèses quant aux mécanismes sous-jacents à l'association entre deux ou plusieurs

phénotypes (Dionne et al., 2003). En effet, les processus cognitifs qui gèrent des

comportements observables sont issus d'une interaction complexe entre facteurs génétiques

et environnementaux (Bishop & Snowling, 2004). En remontant à la base, c'est-à-dire en

étudiant l'étiologie spécifique et commune entre différents processus cognitifs, la source de

leur association sur le plan comportemental est étudiée. Il est ainsi possible de formuler des

hypothèses plus précises quant aux mécanismes sous-jacents à une association

phénotypique, constatée par exemple, par l'entremise d'une simple corrélation. En effet,

une corrélation entre deux variables pourrait résulter d'une intervention causale d'une de

ces variables sur l'autre, ou de leurs bases génétiques et/ou environnementales communes

ou encore, du fait qu'elles sont toutes deux influencées par le même construit latent. De

telles conclusions peuvent être tirées en investiguant les associations phénotypiques sous

l'angle des analyses génétiques.

27

Les études de jumeaux tirent profit du fait que les jumeaux monozygotes (MZ)

partagent 100% de leur bagage génétique, tandis que les jumeaux dizygotes (DZ) n'en

partagent en moyenne que 50%, et partent de la prémisse que les deux catégories de

jumeaux partagent un environnement équivalent. Ainsi, dans ces études, la variance totale

d'un phénotype observé est décomposée sur la base des ressemblances et des différences

entre les jumeaux MZ et les jumeaux DZ de différentes familles~ Elles pennettent ainsi

d'estimer l'in,fluence relative des facteurs génétiques additifs (i.e. l 'héritabilité, exprimée le

plus souvent en pourcentage de variance expliquée), des facteurs environnementaux

communs aux jumeaux d'une même famille et des facteurs environnementaux qui sont

propres à chaque enfant (cette portion de la variance contient aussi l'erreur). La variance

commune entre deux phénotypes est alors représentée par une' corrélation qui peut être

d'origine génétique (RG), environnementale commune (Re) et/ou environnementale unique

(RE).

1.4.1 Étiologie génétique et environnementale de la lecture, du langage et du traitement

temporel

Un grand nombre d'études génétiques ont identifié une influence très marquée des

facteurs génétiques (supérieure à 60%) associés à la lecture, aussi bien dans la population

générale qu'auprès d'individus présentant des difficultés (Byme et al., 2007; Gayan &

OIson, 2001; Hayiou-Thomas, Harlaar, Dale, & Plomin 2006; OIson, Gillis, Rack, DeFries,

& Fulker, 1991; OIson, Wise, Conners, Rack, & Fulker, 1989; Petrill et al., 2006).

Quelques études ont obtenu des taux d'héritabilité légèrement plus élevés pour les

difficultés en lecture (Boada et al., 2002; Honhen & Stevenson, 1999; Spinath, Price, Dale,

& Plomin, 2004). Quoiqu'il en soit, la lecture et les difficultés qui y sont associées sont

parmi les phénotypes les plus héritables de l'enfance.

À l'inverse, les habiletés langagières présentent une héritabilité plus modeste

(autour de 30 %) (Byme et al., 2005; Stromswold, 2001), et certaines d'entre elles, comme

le vocabulaire, semblent fortement influencées par des facteurs d'environnement communs

aux jumeaux d'une même famille en bas âge (Dale, Dionne, Eley, & Plomin, 2000; Dionne

et al., 2003). Ce sont les habiletés grammaticales et les déficits langagiers qui présentent

l 'héritabilité la plus élevée, autour de 50% et 80% respectivement.

28

Seules deux . études de jumeaux ont examiné l'étiologie du traitement temporel.

OIson et Datta (2002) n'ont pas effectué de modélisation génétique, mais rapportent des

corrélations intra-classes pour un échantillon de jumeaux, âgés de 8 à 19 ans (79 paires MZ

et 69 paires DZ) avec un sur-échantillonnage de difficultés en lecture (30% de

l'échantillon), sur une tâche de traitement temporel visuelle (acuité à distinguer deux

pat~ons visuels brefs et semblables). Ces corrélations ne présentent aucune agrégation

familiale (i.e. les jumeaux d'une même famille ne sont pas semblables et · ce,

indépendamment de leur relation génétique) ce qui laisse croire à une absence d'héritabilité

pour cette tâche. Notons toutefois que la variance à cette tâche était peu élevée et qu'elle

était fortement associée au QI général, association dont l'effet était par ailleurs contrôlé

dans les corrélations intra-classes. Les auteurs, qui reconnaissent ces limites, admettent que

leur étude est insuffisante pour conclure que la sensibilité aux contrastes visuels n' est pas

héritable.

L'étude de Bishop, Bishop et al. (1999) présente la seule modélisation génétique

avec une mesure de traitement temporel. Cette étude cherchait à tester l'hypothèse d'une

contribution du traitement temporel aux difficultés langagières qui soit en partie partagée

avec les habiletés phonologiques et qui partagent une étiologie génétique commune dans un

échantillon composé de paires de jumeaux dont ·au moins un jumeau souffre de troubles

langagiers et de paires de jumeaux sans difficulté (n = 131). La tâche phonologique

employée, la répétition de non-mots, mesure la mémoire phonologique à court terme, une

composante distincte mais reliée à la conscience phonologique (Wagner & Torgesen,

1987). La tâche de traitement temporel comportait cinq phases. Dans la phase 1, l'enfant

était entraîné à détecter les deux stimuli auditifs qui lui étaient présentés dans les phases

subséquentes (stimulus 1 : fréquence de 100 Hz et d'une durée de 75 msec; stimulus 2 :

fréquence de 300 Hz et d'une durée de 75 msec). Dans la phase 2, l'enfant était entraîné à

identifier les stimuli 1 et 2 qui lui étaient présentés aléatoirement jusqu'à l'atteinte d'un

critère de réussite de 10 essais réussis sur 12. Dans la phase 3, l'enfant était entraîné à

reconnaître les combinaisons des stimuli 1 et 2 (1-1; 1-2; 2-1; 2-2) séparés par un Ils de

500 msec. Les erreurs de l'enfant étaient corrigées et l'entraînement se poursuivait jusqu'à

l'atteinte de 8 items consécutifs réussis. Dans la phase 4, l'enfant devait à nouveau

identifier les combinaisons de stimuli , mais cette fois, les Ils variaient de 10 à 70 msec et

29

12 items étaient présentés. Finalement, dans la phase 5, les séquences de stimuli présentées

étaient graduellement plus longues et comprenaiènt de 3 à 7 stimuli. L'enfant disposait

d'essais additionnels chaque fois que la longueur de la combinaison augmentait. La somme

des items réussis pour les combinaisons allant de 2 à 7 items a été comptabilisée.

Les résultats pour l'ensemble de l'échantillon ont montré que la tâche de traitement

temporel discriminait bien les enfants présentant un trouble langagier. Toutefois,

contrairement à ce qui était attendu, l'analyse génétique 1 a révélé une agrégation familiale

attribuable à des facteurs environnementaux communs pour la tâche de traitement temporel,

donc une absence d 'héritabilité pour cette tâche. De plus, bien que la relation entre le

traitement temporel et la RNM était significatIve (corrélation partielle en tenant compte du

QI, de l'âge et du sexe = .35), en sélectionnant les enfants ayant obtenu un faible score à

RNM et en observant le score de leur co-jumeau à la tâche de traitement temporel , les

auteurs ont constaté que les jumeaux MZ n'avaient pas une moyenne différente des

jumeaux DZ à la tâche de traitement temporel (t(58) = 0.84, P = .40). Ils en concluent qu'il

n'y a pas de facteurs génétiques partagés entre le traitement temporel et les habiletés

phonologiques.

Plusieurs éléments doivent toutefois nuancer ce résultat. D'abord, l'échantillon est

restreint et regroupe des enfants d'âge variable (de 7 à 13 ans), ce qui correspond à une

grande étendue d'âges pour mesurer une habileté susceptible de se développer avec la

maturation. De plus, la nature de la tâche temporelle est discutable. En effet, en plus de

mesurer le traitement temporel par le biais du jugement de l'ordre de présentation des

stimuli, cette tâche sollicite directement la mémoire de travail, ainsi que la mémoire à long

terme (l'enfant doit mémoriser le numéro du stimulus), lorsque les séquences s'allongent.

L'implication de processus mnésiques diminue donc grandement la validité de construit de

la tâche de traitement temporel. Leur conclusion quant à l'étiologie du traitement temporel

est donc prématurée.

Il est d'autant plus difficile d'interpréter ces résultats, sachant qu'ils ne concordent

pas avec les études de Benasich et TallaI (1996, 2002), qui ont montré que les habiletés

J L'analyse effectuée ici a porté sur un sous-échantillon normatif de 49 paires DZ et 51 paires MZ.

30

temporelles auditives d'enfants de 7.5 mois étaient significativement différentes, selon leur

appartenance à une famille avec ou sans histoire de trouble langagier. Or, une transmission

familiale identifiable si tôt suggère fortement l'intervention de facteurs génétiques dans le

processus. Pour examiner l'étiologie du traitement temporel, et son étiologie commune

avec d'autres phénotypes, une étude populationnelle de jumeaux comprenant un plus grand

nombre de sujets, des tâches mieux définies et l'estimation de l'étiologie propre et

commune à chacun de ces traits doit être réalisée.

1.4.2 Étiologie commune aux habiletés phonologiques et à la lecture

Comme elles sont perçues comme étant centrales à l'apprentissage de la lecture, les

habiletés phonologiques ont été abondamment étudiées en génétique quantitative.

Nonobstant ses limites, l'étude de Bishop, Bishop et al. (1999) décrite précédemment avait

identifié une étiologie génétique substantielle aux habiletés phonologiques. Une étiologie

génétique modérée à élevée pour des habiletés phonologiques variées a été estimée dans

plusieurs autres études auprès d'échantillons normatifs.

Hohnen et Stevenson (1999) ont identifié, pour la conscience phonologique, une

forte héritabilité, 52% et 62% pour les jumeaux âgés en moyenne de 5 et 7 ans,

respectivement, et une étiologie environnementale commune modérée, 350/0 et 28% pour

les mêmes groupes. Plus récemment, trois études ont répliqué essentiellement les mêmes

résultats pour des mesures de conscience phonologique chez de jumeaux du préscolaire à la

1 re année du primaire: Samuelsson et al. (2005) ont estimé à 61 % et 30% 1 'héritabilité et la

contribution de facteurs environnementaux communs respectivement, Byrne ses collègues

(2005) à 59% et 27% respectivement et Petrill et ses collègues (2006) à 630/0 et 28%. La

seule étude à rapporter des résultats légèrement différents est celle de Kovas et al. (2005),

réalisée auprès de 787 jumeaux âgés en moyenne de 4.5 ans. L'héritabilité estimée était de

38% pour la conscience phonologique mesurée à l'aide d'une tâche de rime (identifier

parmi une liste, un mot rimant avec un mot cible) et la contribution de l'environnement

commun était négligeable (6%). Une étude génétique auprès d'une population clinique

identifie, tout comme celle de Bishop, Bishop et al. (1999), une forte contribution des

facteurs génétiques, et une faible contribution des facteurs environnementaux communs, à

la variation des habiletés phonologiques chez des individus dyslexiques âgés de 8 à 20 ans

31

(Gayan & OIson, 2001). En somme, les études convergent pour identifier une étiologie

génétique . importante aux habiletés phonologiques. Quant aux influences

environnementales communes aux enfants d'une même famille, elles demeurent pour le

moment plus difficiles à caractériser.

Parmi les études génétiques des habiletés phonologiques, quelques-unes se sont

également attardées à qualifier l'étiologie commune entre les habiletés phonologiques et la

lecture. Hohnen et Stevenson (1999) ont estimé une étiologie génétique commune entre la

conscience phonologique et les habiletés de décodage orthographique, une fois la prise en

compte des habiletés cognitives non-verbales. Cette étiologie génétique était par ailleurs

entièrement partagée avec l'étiologie génétique des habiletés langagières générales

mesurées par le voca~ulaire,les habiletés syntaxiques et la longueur moyenne des énoncés.

Petrill et al. (2006) identifient également une étiologie commune entre la conscience

phonologique et les habiletés en lecture chez les jeunes enfants, étiologie d'origine

génétique (RG = .26) et environnementale commune (Re = .22). Cette étiologie génétique

commune se généralise aussi à la dénomination automatisée (capacité à nommer

rapidement des stimuli visuels connus), une habileté reconnue comme faisant partie des

trois construits à la base des habiletés phonologiques, avec la conscience phonologique et la

mémoire phonologique à court terme (voir Wagner & Torgesen, 1987). Ceci suggère que

l'étiologie génétique commune constatée n'est pas réservée à la conscience phonologique et

à la lecture, mais qu'elle s'étend à l'ensemble des habiletés phonologiques. Notons

cependant que les résultats ne tiennent pas compte des habiletés non-verbales des

participants, qui pourraient expliquer, du moins en partie, cette étiologie génétique

commune. En ce sens, la mémoire phonologique à court terme, le troisième construit des

habiletés phonologiques, partage elle aussi une étiologie génétique commune avec la

lecture, chez les enfants aux prises avec des difficultés en lecture (Bishop, 2001). Ce sont

autant d'éléments qui convergent en faveur d'une hase phonologique «<phonological

core») héritable à la lecture.

Cependant, Samuelsson et al. (2005), qui ont également estimé, chez les jumeaux de

4-5 ans, une corrélation génétique commune entre la conscience phonologique et les

habiletés verbales générales (RG = .62), ainsi qu'entre la conscience phonologique et la

32

dénomination automatisée (RG = .43), obtiennent aussi des corrélations environnementales

communes entre ces paires de variables (Re = .94 et Re = .57 respectivement). De plus, ils

remarquent que ces traits conservent une étiologie génétique unique, une fois la prise en

compte de leur corrélation génétiqu~ substantielle. Ces étiologies génétiques résiduelles

suggèrent que la base phonologique d' origine géné~ique n'explique pas tout de l'association

entre ces phénotypes.

C'est aussi ce qu'ont observé Gayan et OIson (2001). Ils observent une corrélation

génétique (RG) de .67 entre la conscience phonologique et une mesure de reconnaissance de

mots écrits chez des dyslexiques, enfants et adultes. Dans une étude subséquente auprès de

440 jumeaux de 8 à 18 ans, avec et sans difficultés de lecture, ils observent que cette

étiologie génétique commune est largement indépendante des habiletés cognitives non­

verbales et même qu'elle augmente lorsque l'effet de ces dernières est contrôlé (Gayan &

OIson, 2003). Ces auteurs ont identifié des facteurs génétiques communs entre les quatre

construits latents mesurés, soit la conscience phonologique, la lecture de mots, la lecture de

non-mots et le codage orthographique (reconnaissance de la bonne orthographe d'un mot

cible panni des homophones), et cette base génétique était indépendante du QI non-verbal.

Cependant, ils notent aussi une association génétique spécifique entre le codage

orthographique et la reconnaissance de mots, une fois la prise en compte de la conscience

phonologique. Quoiqu'ils évitent de caractériser cette autre composante génétique

commune, ces résultats suggèrent qu'au moins deux voies héritables peuvent contribuer à la

lecture de mots, une qui repose sur l'intégrité des représentations phonologiques et une

seconde, aussi héritable, par l'entremise de laquelle le mot est reconnu pour ses

caractéristiques orthographiques.

Ces derniers résultats sont cohérents avec le modèle théorique proposé dans cette

thèse (voir Figure 1) qui identifie des contributions distinctes des habiletés phonologiques

et orthographiques à la lecture. Si le traitement temporel contribue à la lecture par

l'entremise de ces voies, les habiletés de traitement temporel devraient part~ger une

étiologie commune avec les habiletés phonologiques et/ou orthographiques.

Byme et ses collègues (2007, 2005) poussent l'investigation plus loin en mesurant à

l'âge préscolaire des habiletés précoces en lecture et en dressant l'évolution de leurs

33

étiologies spécifique et commune dans le temps, c'est-à-dire jusqu'à la maternelle. Ils

identifient, chez les jumeaux à la maternelle, trois sources de variation génétique entre les

phénotypes · mesurés: une commune à la conscience phonologique, la dénomination

automatisée, la lecture et l'épellation, une spécifique à la dénomination automatisée et à la

lecture et une spécifique à la lecture et à l'épellation. La première semble refléter la base

phonologique héritable identifiée dans d'autres études, tandis que la seconde pourrait, selon

les auteurs, refléter l'implication de processus visuels dans le traitement rapide. La

troisième, quant à elle, pourrait refléter l'intervention des compétences orthographiques

pour lire des mots. À noter que ces auteurs estiment aussi une étiologie environnementale

modeste commune à toutes les variables, ce qui est d'ailleurs compatible avec une

contribution de l'environnement familial, possiblement de l'enseignement parental ou de

l'exposition familial à la lecture (Forget-Dubois, Lemelin, Pérusse, Tremblay, & Boivin,

sous presse).

Ces deux études ont également exploré la continuité et la discontinuité des

influences génétiques et environnementales communes à ces phénotypes sur le plan

longitudinal, de l'âge préscolaire et à la maternelle. Les résultats montrent une continuité

des influences environnementales et génétiques entre les deux temps de mesure

possiblement attribuable à la voie phonologique, mais aussi de nouvelles influences

génétiques à la maternelle, associée à la dénomination automatisée. Les auteurs suggèrent

que ces nouvelles influences génétiques sont attribuables aux nouveaux enseignements

prodigués qui concernent la connaissance des lettres et pennettent l'expression de

nouveaux gènes, impliqués dans la voie orthographique cette fois, et qui n'étaient pas

sollicités auparavant.

La voie sémantique pourrait également être influencée par les facteurs génétiques

communs entre les habiletés phonologiques, orthographiques et en lecture, mais peu

. d'études ont pris en compte les habiletés langagières dans l'examen des convergences

étiologiques. Celles qui l'ont fait, (Honhen & Stevenson, 1999; Samuelsson et al. , 2005)

ont obse!Vé que l 'héritabilité des habiletés langagières était commune à la base

phonologique héritable. Les habiletés langagières pourraient toutefois présenter des

associations plus spécifiques avec la lecture, d'origine possiblement environnementale,

34

attribuables aux connaissances sémantiques. En effet, le vocabulaire, un déterminant

important de la voie sémantique sur le plan théorique, dépend surtout de facteurs

environnementaux communs en bas âge et, dans une moindre mesure, de facteurs

génétiques (Dale et al., 2000 ; Dionne et al., 2003).

Le fait que la lecture et la conscience phonologique partagent systématiquement

plus de la moitié de leurs gènes, et que cette étiologie commune s'étende aux habiletés

langagières, à la mémoire phonologique à court terme, à l'automatisation de la lecture et

même aux habiletés non-verbales, a amené certains auteurs à postuler la présence d'une

base génétique commune à l'ensemble des processus cognitifs (voir Hayiou-Thomas et al. ,

2006). En fait, plusieurs aspects du développement cognitif pourraient s'appuyer, en partie,

sur le même ensemble de gènes, que Plomin et Kovas (2005) ont appelé les «gènes

généralistes». Il n'est donc pas exclu qu'une partie de la variance génétique commune entre

les habiletés phonologiques et la lecture soit attribuable à ces gènes généraux. Néanmoins,

. lorsque des mesures cognitives non-verbales ont été prises en compte dans les études

antérieures, elles n'expliquent que peu ou pas du tout · le lien entre les habiletés

phonologiques et la lecture. Nonobstant ces gènes généralistes, certains phénotypes

pourraient donc présenter une covariance étiologique plus spécifique ou encore, conserver

une étiologie génétique ou environnementale unique autre que celle impliquée par la voie

phonologique.

1.4.3 Apport du traitement temporel à la caractérisation des voies étiologiques héritables

phonologiques et non-phonologiques de la lecture

Qu'est-ce que la prise en compte du traitement temporel et de ses composantes

étiologiques peut apporter de plus à ce courant de recherche? Le modèle théorique proposé

dans cette thèse et les études empiriques impliquant une base phonologique héritable à la

lecture indiquent que le traitement temporel participe probablement à cette base héritable.

Toutefois, l'examen formel de cette hypothèse doit être réalisé. Or, d'autres composantes

génétiques de la lecture pourraient être indépendantes de cette base phonologique. En effet,

quelques études (Byme et al., 2007, 2005; Gayan & OIson, 2001, 2003; Samuelsson et al. ,

2005), ont observé qu'une partie de l'étiologie génétique de la lecture est indépendante des

aspects phonologiques et semble plutôt impliquer des composantes pré-linguistiques de la

35

lecture ou encore des composantes associées au traitement visuel rapide de l'écrit. Compte

tenu de l'ensemble des informations présentées dans ce chapitre, cette composante

génétique résiduelle de la lecture pourrait être partagée avec le traitement temporeL Si le

modèle théorique proposé est valable, le traitement temporel devrait partager une étiologie

génétique commune avec les habiletés phonologiques et la lecture, mais possiblement aussi

expliquer une partie de l'étiologie génétique résiduelle de la lecture.

Pour répondre à ces questions, cette thèse propose de faire l'examen de l'étiologie

du traitement temporel dans un échantillon normatif de jumeaux de 8 ans. Elle propose

ensuite de caractériser la contribution du traitement temporel à la lecture en départageant

s'il Y a lieu, l' étiolo gie génétique commune aux habiletés phonologiques et à la lecture de

l'étiologie que le traitement temporel pourrait partagér spécifiquement avec la lecture. Qui

plus est, ces composantes génétiques, si elles sont identifiées, devraient être largement

indépendante des habiletés langagières lexicales, qui devraient plutôt être liées à la lecture

via une voie sémantique (Bishop & Snowling, 2004). Enfin, la prise en compte des

habiletés non-verbales est nécessaire dans cet examen pour s'assurer que l'étiologie

génétique commune entre ces phénotypes n'est pas simplement attribuable à l'intervention

de gènes généralistes (Plomin & Kovas, 2005).

1.5 OBJECTIFS DE LA THÈSE

L'objectif général de cette thèse est d'examiner la contribution des habiletés de

traitement temporel à la lecture à 8 ans, un âge où les compétences en lecture commencent

à s'installer. Cet objectif général compte deux objectifs spécifiques qui font chacun l'objet

d'une étude empirique. Les études empiriques sont présentées au chapitre 2 de la thèse.

Dans la première étude empirique, l'objectif spécifique est de tester 1 'hypothèse

d'une contribution du traitement temporel à la lecture via deux ensembles de voies, l'une

impliquant une médiation de la contribution du traitement temporel par les habiletés

phonologiques et l'autre impliquant une contribution du traitement temporel à la lecture

indépendante des habiletés phonologiques dans une population normale. Autrement dit, il

s'agit d'évaluer si la contribution des habiletés de traitement temporel à l'explication des

différences individuelles dans la performance en lecture s'explique essentiellement par les

36

habiletés phonologiques ou si le traitement temporel y apporte une contribution unique

significative, indépendante des habiletés phonologiques.

Une médiation complète suggérerait que l'association entre le traitement temporel et

la lecture est essentiellement attribuable à une influence indirecte de la première variable

sur la seconde, par l'entremise des habiletés phonologiques. De tels résultats seraient

compatib~es avec 1 'hypothèse de TallaI (2004) et avec le processus B (contribution indirecte

via les habiletés phonologiques - voir Figure 1) du modèle théorique proposé. Une

médiation partielle suggérerait que le mécanisme impliquant les habiletés phonologiques ne

constitue pas la seule explication de la corrélation entre le traitement temporel et la lecture,

du moins dans le contexte du développement normatif chez les individus de 8 ans, et que

d'autres processus, notamment les voies orthographiques et/ou sémantiques peuvent

expliquer, du moins en partie, la contribution du traitement temporel à la lecture. Advenant

une médiation partielle ou complète, un autre objectif est de vérifier si la médiation est

toujours présente une fois la prise en compte des habiletés langagières, ici mesurées par le

biais du vocabulaire expryssif et réceptif entre 5 et 7 ans. Une contribution dépendante du

vocabulaire aux habiletés en lecture serait compatible avec un processus impliqué dans la

voie sémantique de la lecture (processus A de la Figure 1). Une contribution résiduelle

toujours significative du traitement temporel serait alors compatible avec une voie

orthographique à la lecture (processus C de la Figure 1).

Dans la deuxième étude, l'objectif spécifique est de vérifier l'hypothèse d'une ou

plusieurs composantes génétiques susceptibles d'expliquer l'association entre le traitement

temporel, les habiletés phonologiques et la lecture par le biais d'analyses génétiques. Il a

. été prévu prendre en considération de la contribution des habiletés non-verbales à ces

associations afin de prendre en compte l'effet de gènes généralistes susceptibles

d'expliquer une portion de l'étiologie génétique commune. De plus, l'implication des

habiletés l~xicales dans ces associations étiologiques devait être examinée afin de

caractériser la nature des composantes génétiques isolées, le cas échéant, à la lumière des

processus via les habiletés phonologiques, sémantiques et orthographiques du modèle

théorique proposé.

CHAPITRE 2. LES PREMIER ET DEUXIÈME ARTICLES EMPIRIQUES DE LA

THÈSE

ARTICLE 1. THE CONTRIBUTION OF TEMPORAL PROCESSING SKILLS TO

READING COMPREHENSION IN 8-YEAR-OLDS: EVIDENCE FOR A MEDIATION

EFFECT OF PHONOLOGICAL A W ARENESS

ARTICLE 2. INDIVIDUAL DIFFERENCES IN TEMPORAL PROCESSING SKILLS IN

8-YEAR-OLD TWINS: EVIDENCE FOR AN ADDITIVE GENETIC ETIOLOGY,

PARTLY SHARED WITH PHONOLOGICAL AWARENESS AND READING

COMPREHENSION

Temporal processing's contribution 38

ARTICLE 1. THE CONTRIBUTION OF TEMPORAL PROCESSING SKILLS TO

READING COMPREHENSION IN 8-YEAR-OLDS: EVIDENCE FOR A MEDIATION

EFFECT OF PHONOLOGICAL A W ARENESS

Nathalie Malenfant l, Simon Grondin2

, Michel Boivinl, Nadine Forget-Dubois 1

, Philippe

Robaey3,Ginette Dionne l

IGroupe de recherche sur l'inadaptation psychosociale chez l'enfant, Université Laval,

Quebec City, Canada

2Université Laval, Quebec City, Canada

3Groupe de recherche sur l'inadaptation ' psychosociale chez l'enfant, Université de

Montréal, Canada

Corresponding author: Ginette Dionne, École de Psychologie, Université Laval, Pavillon

Félix-Antoine Savard, 2325 Rue des Bibliothèques, Quebec City, Quebec, Canada, G 1 V

OA6

Running title: The contribution of temporal processing to reading

We are grateful to the parents and the twins participating in the Quebec N ewbom Twin

Study. We also thank Hélène Paradis and Bei Feng for their assistance in data management

and preparation, and Jocelyn Malo for coordinating the data collection. This research was

supported by grants awarded to Michel Boivin, Daniel Pérusse, and Richard E. Trelnblay

from the National Health Research Development Program (NHRDP, #6605-05-

2000/2590183), the Social Sciences and Humanities Research Council of Canada

(SSHRC), the Canadian Institutes of Health Research (CIHR), the Fonds québécois de la

recherche sur la société et la culture (FQRSC), and the Fonds de la recherche en santé du

Québec (FRSQ).

Temporal processing's contribution 39

Résumé

Le traitement temporel (TT) et la conscience phonologique (CP) constituent, selon certains

modèles théoriques, des domaines d'habiletés à la base de l'acquisition de la lecture. Des

auteurs stipulent d'ailleurs que la contribution du TT à la lecture se ferait indirectelTIent et

que la CP en serait le médiateur. Cette étude teste ce modèle de médiation auprès d'un

échantillon normatif de 527 jumeaux âgés de 8 ans. Le TT, mesuré par des tâches de

jugement de l'ordre temporel impliquant des stimuli non-linguistiques, est le prédicteur, la

CP, mesurée par une tâche d'élision de pJ:lonèmes, est le médiateur et la compréhension en

lecture constitue la variable prédite. Les effets des habiletés non-verbales et verbales ont

successivement été contrôlés. Les résultats révèlent une médiation partielle, 44% de

l'association entre le TT et la lecture passant par la CP, ce qui suggère que le lTIodèle de

médiation est plausible. De plus, cette médiation partielle est largement indépendante des

habiletés verbales et non-verbales, ce qui laisse entendre que le mécanisme testé est

spécifique et non explicable par des habiletés cognitives générales. En conclusion, cette

étude offre un appui sans précédent à une contribution indirecte du TT à la lecture par

l'entremise de la CP dans le contexte du développement normatif, . mais suggère que

d'autres processus pourraient aussi être impliqués.

Temporal processing's contribution 40

Abstract

Temporal processing (TP) and phonological awareness (PA) have been argued to be core

skills in reading development, sorne suggesting that PA mediates the implication of TP to

reading. This study tested a mediation model in a normative sample of 527 8-year-old

twins. TP, the predictor, was measured with non-linguistic temporal order judgment tasks;

PA was the mediator and reading skills were the predicted variable. Nonverbaland verbal

skills were controlled. The results revealed a partial mediation, 44% of the TP contribution

to reading being mediated by PA; the mediation model is thus plausible. This partial

mediation was largely independent from nonverbal and verbal skills, suggesting that the

mechanism is not accountable by general cognitive skills. This study offers support for an

indirect contribution of TP to reading through PAin normative development, but suggests

that other mechanisms might be implicated as weIl.

Temporal processing's contribution 4 1

THE CONTRIBUTION OF TEMPORAL PROCESSING SKILLS TO READING

COMPREHENSION IN 8-YEAR-OLDS: EVIDENCE FOR A MEDIATION EFFECT OF

PHONOLOGICAL A WARENESS

Temporal processing (TP) is a broad term used to define the ability to process and

recognize rapidly occurring sequences of stimuli. Many studies have shown that po or low­

level perceptual skills of both auditory and visual stimuli related to TP are associated with

reading difficulties (see reviews from Farmer & Klein, 1995; TallaI & Benasich, 2002;

Wright, Bowen, & Zecker, 2000). In fact, these skills distinguish individuals with and

without reading difficulties· during childhood (e.g., DeWeirdt, 1988; Edward et al. , 2004;

Heievrang, Stevenson, & Hugdhal, 2002; Montgomery, Morris, Sevcik, & Clarkson, 2005),

and in adulthood (e.g., Hari et Kiesila, 1996; McAnally & Stein, 1996; Nagarajan et al. ,

1999; Ramus et al., 2003). They also correlate with reading performance in nonnative

samples of children (Marshall, Snowling, & Bailey, 2001) and adults (Walker, Hall , Klein,

& Phillips, 2006; see also Au & Lovegrove, 2001).

A prevalent hypothesis regarding the contribution of TP to reading stipulates that

TP is central to the development of the phonological skills required in reading (TallaI,

2004; Walker et al., 2006). Indeed, several acoustic features of normal speech are dynamic

and occur rapidly, sometimes in tenths of milliseconds, such as the fonnant transitions,

which allow distinguishing between similar consonants (Jusczyck & Hohne, 1997).

According to this hypothesis, TP enables the processing of the speech signal into

meaningful units, and the development of precise and stable phonological representations.

of the structure of words (TallaI, Miller, J enkins, & Merzenich, 1997). In turn, phonological

awareness (PA), the ability to consciously access and manipulate these phonological

representations, is arguably one of the best predictors of early reading proficiency (see

reviews from CastIes & Coltheart, 2004; Stanovich & Siegel, 1994). Along with letter

knowledge, PA enables the mapping between orthographic and phonological codes when

leaming to read (Bowey, 2005) and assist skilled readers in novel word decoding (Ehri,

2005).

Empirical studies have documented significant correlations between TP and PA, in

normally developing (Au & Lovegrove, 2001; Marshall et al., 2001; Walker et al. , 2006),

Temporal processing's contribution 42

language impaired (Bishop, Bishop et al., 1999) and/or reading impaired individuals

(Boets, Wouters, van Wieringen, & Ghesquiere, 2006; TallaI, 1980; Witton, Stein,

Stoodley, Rosner, & Talcott, 2002). Furthermore, experimental studies, involving the

training of TP skills to make the transient properties of speech more salient, have shown a

significant effect of the treatment on phonological and reading skills in ehildren with

reading impairments (Habib et al., 1999; Temple, et al., 2003). Taken together, these results

argue in favour of a functional contribution ofTP to developing phonological skills.

An alternative hypothesis stipulates that TP could also directly influence the ability

to rapidly process the graphic sequences involved in reading. Orthographie decoding

possibly implicates the magnocellular pathway, a network of neurons with projections to

the vi suaI cortex, involved in processing fast and transient visual stimuli (Martin &

Lovegrove, 1987; see Stein, 2001, for a complete review of this theory). Poor visual TP

skills could thus impair the ability to read fluently and integrate other visual elements while

reading. Based on the observation that dyslexics have been shown to be impaired through

one or both of these pathways, sorne authors consider both auditory and visual TP as

different pathways by which the same underlying skills affect reading (Panner & Klein,

1995; Ramus, 2003; Stein, 2001).

Notwithstanding the relatively large amount of supportive data, the speeificity of

the TP contribution to reading impairment remains controversial. Sorne studies have failed

to find TP deficits in the reading impaired (e.g., Bishop, Carlyon, Deeks, & Bishop, 1999;

Nittrouer, 1999; Rosen & Manganari, 2001; Schulte-Korne, Deimel, Bartling, &

Remschmidt, 1999) or found that TP skills do not distinguish normal and impaired readers

(Boets et al., 2006; Gibson, Hogben, & Fletcher, 2006). This has led sorne authors to

conclude that TP deficits constitute, at best, a risk factor for reading problems in sorne

childr~n (Bishop, 2003; Ramus, 2003). Indeed, as dyslexia is a heterogeneous diagnosis

(Rutter et Maughan, 2005), TP deficits may not be its best behavioural marker. However,

this does not mean that TP is not involved in reading at the normative level.

To our knowledge, two studies have investigated the underlying mechanisms of the

association between TP, PA and reading in normative samples. Marshall et al. (2001)

specifically tested the hypothesis that TP is associated with reading through PA. They

Temporal processing's contribution 43

administered an auditory TP task, the Auditory Repetition Task initially developed by

TallaI (1980), along with a phoneme deletion task to measure PA, two other measures of

phonological skills, a rhyme oddity task and nonword repetition, and a word reading

measure to a sample of 82 children between the ages of 6 - 13 years. They found that, once

age and nonverbal IQ were taken into account, PA had the strongest correlation with word

reading (r = .73,p < .01) and TP was also strongly correlated with reading (r = .53 , p < .01),

and PA (r = .39, p < .01). However, when entered in a step-by-step linear regression to

predict PA, they found that TP' was no longer a unique predictor after age, nonverbal IQ,

and the other phonological skills were entered. Indeed, the high correlation between PA and

rhyme oddity Cr = .69) and nonword repetition Cr = .40) left little residual variance to be

explained by TP. Surprisingly, the authors did not consider the possibility that, taken

together, PA and the other phonological skills mediate the contribution of TP to reading.

Walker and colleagues (2006) performed an extensive assessment of TP using 4

auditory tasks, 2 gap detection and 2 temporal order judgment tasks (TOJ), and 4 visual

tasks, 2 movement detection and 2 TOJ tasks, in 124 children and adults between the ages

of 7 - 45 years. They also assessed 3 phonological skills, PA using a phoneme deletion task,

a phoneme synthesis task and rhyme recognition task, language comprehension,

orthographic and phonological decoding and single word reading. They found that, once

age and nonverbal , IQ were taken into account, the performances on aIl the TP tasks

correlated with both reading and the three phonological measures. They did not set out to

formally test the mediation of TP to reading through PA. However, they did report that the

correlations between TP measures and reading dropped once phonological decoding was

taken into account. They concluded that their overall results were compatible with a

specific contribution of TP to reading involving both auditory and visual modalities. In

addition, they found that sequential TP tasks, regardless of rhodality, were more strongly

related to phonological decoding, whereas gap and movement detection was linked more

strongly to orthographic decoding. They further concluded that TP could contribute to

reading through more than one pathway.

The results from this second study are consistent with the hypothetical models

described previously linking TP to reading through 1) a phonological pathway and 2) a

Temporal processing' s contribution 44

visual-orthographic pathway. However, the possibility that more general cognitive skills

could account for the observed associations needs to be considered. On one hand, general

verbal skills, specifically lexical knowledge, could partly account for the link between TP

and reading; by influe~cing on-line speech decoding, TP has been shown to predict early

vocabulary (Benasich & TallaI, 2002; Trehub & Henderson, 1996), and the implication of

lexical skills in reading, is weIl established (see Bishop & Snowling, 2004). On the other

hand, sorne have argued that TP may merely reflect general nonverbal cognitive skills, such

as general intelligence (Rosen, 2003), attentional processes (Petkov, O'Connor, Benmoshe,

Baynes, & Sutter, 2005; Steven, Sanders, & Neville, 2006) or general processing speed

(Hanson & Montgomery, 2002; Montgomery, 2002). Therefore, any attempt to clarify the

specifie contribution of TP to reading must demonstrate that this contribution cannot be

attributed to general verbal or nonverbal cognitive skills.

The objective of the present study was to formally test the hypothesis that TP, as

measured with multimodal temporal order judgment tasks (TOJ), contributes to reading

through PA, assessed using a version of the phoneme deletion task, in a normative sample

of 8-year-olds. To test for mediation, successive regression models were fitted to the data

following guidelines described by Baron and Kenny (1986). If TP is associated with

reading~ a complete mediation through PA would suggest that the phonological pathway is

the mechanism by which TP indirectly influences reading. A partial or no mediation, would

alternately suggest there are other pathways, possibly involving visual processing of

orthographic material, by which TP contributes to reading. Lexical and nonverbal skills

were taken into account to further characterize the specificity of TP skills ..

Method

Participants and Procedure

The participants were part of the Quebec Newborn Twin Study (QNTS), a

longitudinal study involving a normative sample of 1344 twins born in Montreal (Canada)

between November 1995 and July 1998. Language, reading and cognitive assessments were

carried out in a controlled laboratory setting when the twins were on average, 5.3 (SD =

.26), 7 (SD = .27) and 8.4 (SD = .11) years old. At age 5, nonverbal IQ, as weIl as

Temporal processing's contribution 45

expressive and receptive vocabulary were assessed in 929 participants, 192 MZ (92 male

and 100 female pairs), 260 DZ twin pairs (65 male pairs, 66 female pairs and 129 pairs of

different sex), and 25 children from incomplete pairs were assessed. At age 7, vocabulary

was assessed in 535 participants (107 MZ pairs: 47 male and 60 female pairs; 157 DZ

pairs: 46 male, 33 female and 78 pairs of different sex; 7 children from incomplete pairs)

were available. Finally, at age 8, temporal processing, phonological awareness and reading

comprehension were assessed in 615 participants (128 MZ pairs: 56 male and 72 female

pairs; 174 DZ pairs: 45 male, 44 female and 85 of different sex; Il children from

incomplete pairs) were evaluated. Only French-speaking children were assessed in the last

assessment wave. 91 % oftwins were Caucasian, around 2% had Asiatic origins, 0.8% were.

African-American and the remaining were ab original or from other ethnie backgrounds.

Children for whom zygosity assignment was inconclusive and who failed to complete the

tasks were excluded.

Measures and Procedure

Temporal processing tasks: 1. Bimodal TOJ. The bimodal temporal order judgment

task (bimodal TOJ) was inspired from Tallal's original auditory repetition tasks (see TallaI

& Piercy, 1973, 1974, 1975); the child had to exercise judgment over the presentation order

of two brief sensory signaIs. In this task, a light flash and atone were presented qnd the

child had to tell the research assistant which came first. The assistant would then record the

child' s response on a computer. Duration of both signaIs was similar and held constant

throughout the task. The 'visual signal consisted of a 5ms light flash produced by a small

circular light-emitting diode (LED) placed about lm from the participant. The auditory

signal was a 5 ms 1 kHz sound, delivered from a computer placed in front of the

participant. Inter-stimulus intervals (ISIs) were determined based on the results from a pilot

study using similar tasks (Grondin et al., 2007). The following ISI between the visual and

auditory signal were used: 60, 180, 300, and 420 ms. ISIs, and type of trial (visuallauditory

or auditory/visual) were randomly distributed in 48 trials. A brief pause was introduced

after the first block of 24 trials. The 48 trialswere administered to aIl children. The number

of correct temporal order judgments was the score on the task. As expected, performances

were significantly different across aIl adjacent ISIs, with shorter ISIs yielding lower scores:

Temporal processing's contribution 46

ISIs: 60 ms vs 180 ms, t(622) = -18.58,p <.01,180 ms vs 300 ms, t(622) = -20.02,p <.01 ,

and 300 ms vs 420 ms, t(622) = 14.11, p <.01. Scores were normally distributed in the

sample.

2. Auditory temporal processing. The a~ditory temporal processing task was

inspired from the Seashore Measures for Musical Talents (Seashore, Lewis, & Saetveit,

1960). Two brief sounds of the same frequency and amplitude but of different durations

were presented to the child who had to judge which was the longest: the first or the second

sound. The child would give hislher response orally and the assistant would record it on a

computer. This task involved two components of temporal processing: (1) comparing the

duration of stimuli and (2) determining their order of presentation. Sound frequency was 1

kHz. Duration of pairs of stimuli, in order of increasing di ffi cult y, were the following: 800

vs 650 ms (type A); 800 vs 675 ms (type B) and 800 vs 700 ms (type C). Thus, for each

trial of the task, one auditory signallasted 800 ms and was called the standard (S); the other

signal was called the comparator (C). The order of Sand C signaIs was randomized in -two

blocks of 15 trials separated by a brief pause. As expected, performance differed

significantly across all types of trials (A and B trials, t(619) = -10.62,p <.01, Band C trials,

t(619) = -5.14,p <.01, and A and C trials, t(619) =-14.62, <.01), with greater differences in

the duration of Sand C yielding better results. The scores represent the percentage of

accurate responses and were normally distributed in the sample.

Phonological awareness. The phoneme deletion task administered in this study, the

"Tâche d'analyse auditive en français", is the French adaptation of the Auditory Analysis

Test (Rosner & Simon, 1971) by Cormier, MacDonald, Grandmaison, and Ouellette-Lebel

(1995). The child first heard a word and was asked to repeat it out loud (e.g., «Repeat after

me: fake»). Then, the assistant asked the child to eliminate a segment of the word, a sound

or set of sounds (e.g., «Now say that word again but don't say Ici»). The items varied in

difficulty, depending on (1) the segment to eliminate, a phoneme or a syllable and (2) the

position of the segment, at one extremity or in the middle ' of the word. Twenty-four items

were chosen to reflect to the whole range of difficulty of the original task; the items were

administered in increasing order of difficulty and all of them were completed. To be worth

a point, the deletion had to be correct and the response had to be given fluently. The score

Temporal processing's contribution 47

was the number of correct items. The distribution showed a mild negative skewness,

therefore it was transforrned using the square-root.

Reading. Reading was assessed with the · "Test d 'habiletés en lecture" (Reading

Skills Test) (Pépin & Loranger, 1999), a computerized reading test designed to assess

reading-specific skills in French for children 5 years and up. The battery was standardized

on a sample of 1457 French-speaking children (738 males and 719 females). InternaI

consistency coefficients ranged from .90 to .98, inter-items correlations ranged from .68 to

.79. It contains three subtests: grapheme decoding, phonological decoding and text

comprehension. The phonological decoding and comprehension subtests were administered

to the sample. However, only the comprehension subtest was retained for this study

because the phonological decoding task is arguably a phonological task more than a reading

task. During the comprehension subtest, which is a closure task, participant had to read a

short text (a maximum of four sentences) displayed on a computer screen, in which sorne

words were missing. · The cursor automatically highlighted the blank space with the missing

word and jumped to the next blank space when a response was given. The child was unable

to go back and correct a previous response. When a blank was highlighted, a list of four

possible responses would appear at the bottom of the screen. The participant had to choose

which word fitted best in the given text. There was only one correct response per item and

the possible responses were not graphical or phonetic confounds of the correct one. They

could however reflect a grammatically correct alternative (same part of speech). The child

therefore had to understand the sentence to select the word that made sense. There were 40

items in the task. Score was based on the number of correct responses and the time used to

provide one at each trial.

Longitudinal vocabulary: 1. Peabody picture vocabulary test. A French Canadian

adaptation of the Peabody Picture Vocabulary Test - Revised (PPVT-R, Dunn, Thériault­

Whalen, Dunn, 1993) was administered to assess expressive and receptive vocabulary at

age 5 and receptive vocabulary at age 7. The PPVT-R is a standardized language test, it

displays good internaI consistency and its validity for both French- and English-speaking

Canadian youth is established (Flipsen, 1998). The task was adapted to assess both

expressive and receptive vocabulary at age 5; in the expressive vocabulary condition the

Temporal processing's contribution 48

child was first asked to name an inustrated object; once the stop criterion was reached, the

assistant came back to items the child 'missed in the expressive condition and started the

receptive condition by asking the child to point the object named among four illustrations.

The task is composed of 170 items in increasing order of difficulty. Administration stopped

when the child missed 6 out of 8 consecutive items.

2. Vocabulary subtest - WISe-III. The Vocabulary subtest from the Wechsler

Intelligence Scale for Children, 3rd edition (WISC-III, Wechsler, 1992) was also

administered at age 7. In this task, the child was asked to give his or her best definition of

different words. There were 30 items in increasing order of difficulty. Items were scored (0)

wrong response (1) partly correct response and (2) precise response following the manual

guidelines. Points were added across items to yield a total score. The task was stopped if

the child gave four consecutive responses worth o. This subtest shows good internaI

consistency and its validity is established (McGrew & Wrightson, 1997); it was chosen

because it constitutes a good estimate for general verbal skills (Sattler, 2001).

AlI four language measures were age regressed and Z-standardized. Correlations

between vocabulary measures were high and aIl significant, ranging from .54 to .74. A

mean vocabulary score was computed allowing two missing values, to maximize sample

slze.

Nonverbal Intelligence. Nonverbal IQ was measured with the Block Design subtest

(BD) of the Wechsler Preschool and Primary Scale of Intelligence - Revised (WPPSI-R;

Wechsler, 1989). This subtest has excellent internaI consistency and test-retest reliability. It

was chosen because it has been identified as the best predictor of the nonverbal IQ total

scale and it is also highly correlated with the Full Scale score (r =.62) (Sattler, 2001). The

BD subtest is composed of 14 models that the child had to reproduce using blocks. Points

were awarded as a function of the time needed to complete each model. The test stops after

three incomplete reproductions of a model. The maximum possible score on the task was

42; aIl scores were age regressed and Z- standardized.

Temporal processing' s contribution 49

Statistical analyses

With a sample of twins, the independence of observations, a postulate of regression

analyses, was not satisfied. To allow the calculation of coefficients without having ta select

one twin per family, data were analyzed through multilevel modelling. Multilevel models

structure data in a hierarchical way. In this case, 'a two-Ievel model was chosen: the first

lower-Ievel observations (i .e., Level 1 unit of analysis) are nested within the higher-Ievel

observations (i.e., Level 2 unit of analysis). Level 1 unit of analysis represents each twin,

plus the random measurement error, whereas the Level 2 unit of analysis stands for the twin

pair. The Level 1 variance estimates describe the extent to which twins within a pair differ

from each other (i.e., within-pair variance), while . Level 2 variance estimates quantify the

variance across pairs of given families (i.e., between-pair variance) regarding the dependant

variable. Several models of increasing complexity were fit to the data. Each model was

compared to the preceding one (using change in the log likelihood) to determine whether

the inclusion of additional predictors improved model fit. The MLwiN pro gram was

employed to test aIl multilevel models (Rasbash et al., 2000).

Mediati~n was fomally tested following guidelines by Baron and Kenny (1986).

The test for mediation investigates the nature of the association between two variables by

testing if this association is partly or entirely attributable to a third variable, called the

mediation variable. The basic mediation model is pictured in Figure 1. Several conditions

must be met in order to establish mediation. First, aIl the ' associations are tested through a

series of regression analyses, and every resulting B coefficients (equations 1, 2 and 3 in

Figure 1) must b.e significant. In other words, the independent variable must be associated

with the dependent variable (Equation 1 in Figure 1) and the mediator variable (Equation 2

in Figure 1), and the mediator variable must be associated with the dependent variable

(Equation 3 in Figure 1). When the mediator and the independent variable are both entered

in the equation (Equation 4 in Figure 1), the B coefficient resulting from Equation 1 must

diminish significantly, showing that the link between the independent variable and the

dependent variable is significantly reduced when the effect of the mediator is taken into

account. If the B for the independent variable reaches non-significance, we are in the

presence of a complete mediation. If this B is lower but still significant, a partial mediation

Temporal processing's contribution 50

can be established albeit the decrease in contribution is significant. A one-tailed post hoc

Sobel significance test can be used to confinn if the" decrease in the contribution 3 is

significant. The Baron and Kenny (1986) · procedure was tested through multilevel

rnodeIling, each condition corresponding to one tested model and covariates entered in the

fixed part of the models.

Results

Means and standard deviations for TP, PA, reading, vocabulary and nonverbal IQ

are shown in Table 1. AlI variables were regressed for age. A TP composite was computed

by averaging scores on the two TP tasks. This composite was retained for the regression

analyses2•

Bivariate correlations between variables for the total sample are displayed in Table

23. AIl correlations were significant. TP was moderately correlated with reading and PA.

As expected, the highest correlation was between PA and reading (r = .47, p< .01).

Vocabulary and reading comprehension were also correlated (.35, p< .01). Nonverbal IQ

was modestly correlated with aIl of the measures, suggesting it could account for part of

their covariance.

Does PA mediate the association between TP and reading in 8-year-olds?

Multilevel models were used to examine (1) the contribution of TP and PA to

reading, (2) the contribution of TP to PA, (3) the mediation of the effect of TP on reading

through PA and (4) the contribution of vocabulary to the pattern of associations, after

controIling for sex and nonverbal IQ. Results from the multilevel analyses are presented in

Table 3. AlI variables were regressed for age. Since multilevel modelling with MLwiN

allows no missing values, only twins with valid scores for aIl measures were kept in the

analysis (n = 527).

2 Analyses with temporal scores taken separately yielded similar results. The composite is used for ease of presentation. The bivariate correlation between the two tasks was moderate [r(615) == .32, p < .Ol}. 3 Bivariate correlations were calculated with only one twin per family (randomly selected), and the results were highly similar to {hose for the total sample, thus suggesting that the sampling bias was n egligib le.

Temporal processing's contribution 51

The first model was the nuIl hypothesis without any predictor. It showed the within­

pair and between-pair variances for reading. The · variance estimates in Model 1 indicate

that, in proportion, 49% of the variance in reading scores is within families and 51 %

between families [e.g., for within-pair: .48 / (.48 + .50) = .49]. This result suggests

considerable familial aggregation in reading comprehension resulting from twins of the

same family (there is no distinction here between MZ and DZ twins) having similar scores.

In Model 2, aIl covariates (sex, zygosity and nonverbal IQ) were added to the model as

fixed effects. As indicated by the likelihood ratio, the addition of these variables improved

the model fit compared to the null hypothesis (~Likelihood ratio = 38.17, p < .01) with

significant unique contributions of nonverbal IQ CB = .28, p < .001) and zygosity CB = .26,

P < .05; MZ twins having lower mean reading scores), and negligible effects of sex4.

Zygosity was considered to investigate whether the distribution of the variance within and

between pairs was similar for MZ and DZ pairs, as a positive result could have resulted

from sampling problems (Neale & Maes, unpublished manuscript). Variances were similar

for MZ and DZ twins indicating the sampling bias was negligible.

Model 3 tested the contribution of TP to reading above the control variables. This

model displayed a significantly better fit than the model containing the constant and the

covariates (~Likelihood ratio = 29.31, p < .001), with a significant unique contribution of

TP to reading (B = .25, p < .001). The first condition to test mediationwas thus met. The

second condition consisted in determining if TP contributes significantly to PA. When

compared to the null model (Model 4) the model testing the contribution of TP . and the

covariates to PA (Model 5) fits significantly better (~Likelihood ratio = 76.32, p < .001)

with a unique contribution of TP to PA (B = .37, p < .001). The third condition for

mediation was twofold. Pirst, it required PA to be significantly linked with reading. Again,

this condition was met as the fit of Model 6 was significantly better when compared to the

model including only the covariates (~Likelihood ratio = 75.92, p < .001), and PA

contributed significantly to the model (B = .38, p < .001). Then, to establish mediation, the

contribution of TP to reading had to be significantly lower when PA was entered in the

4 Analyses were done separately for boys and girls as an interaction term can not be readily added in a multilevel mode/. Results were highly similar for both sexes, indicating that a moderation effect of sex is urilikely,' we thus present only the results for the overall sample.

Temporal processing's contribution 52

model. Support for a partial mediation of the contribution of TP to reading through its

effect on PA was provided in Model 7. The contribution of TP to reading remained

significant even after taking PA into account, the · B for TP dropped from .25 to .14, thus

indicating that 44% of the contribution of TP to reading can be accounted for by PA [.25 -

.14) / .25 = .44]. To detennine if this decrease was significant, a Sobel post-hoc test was

perfonned, based on the B for TP in the model predicting the mediator (B = .37, SE = .05)

and on the B for PA in the model predicting the dependent variable, reading (B = .38, SE = .

. 04). The coefficient for the Sobel test was significant (6.05, p < .001), indicating that PA

mediates a significant portion of the contribution of TP to reading. Thus, TP contributes to

reading both directly and indirectly, through PA, in this sample.

Interestingly, the contributions of TP and PA to reading mainly affected the

between family variance. Multilevel models estimate what portion of the variance is

situated at each level of the analyses, in this case~ within families (within twin pairs) and

between families. As variables are added to the basic model (containing only the constant

and the covariates) hierarchically, it is possible to compare variance composition of tested

models to the basic model. Overall, the results suggest that the mediation mechanism

involves a process linking reading, TP and PA taking place on a familiallevel. This further

justifies taking a multilevel approach for the statistical analyses.

Does vocabulary account for the mediation?

One possibility is that vocabulary could account for the covariance between TP, PA

and reading. To test this possibility, vocabulary was added as a covariate in the last step of

the test for mediation. The results showed · that the effect of vocabulary over the partial

mediation linking TP to reading through PA was negligible. In fact, aIl the conditions for

the mediation model were still met once vocabulary skills were controlled (Model 8). The

inclusion of vocabulary as a covariate did not account for a significant part of the

contribution of TP to reading, nor did it account for the indirect contribution of TP to

reading through PA. These results suggest that lexical skills do not explain the association

between TP skiIls, PA and reading comprehension in this sample of 8-year-olds, at least not

above the contribution of nonverbal IQ and the other covariates.

Temporal processing's contribution 53

Discussion

The aim of this study was to test if TP skills contribute to reading skills in a large

sample of 8 year-olds through effects on PA. Results show that TP does contribute to

reading skills and that part of this contribution, ~ little less than half, is indeed mediated by

the effect of temporal skills on PA. Therefore, both TP and PA contribute uniquely to

reading skills in this sarnple as weIl as through a shared path. Moreover, these mechanisms

are largely independent from nonverbal IQ and lexical skills.

These results provide empirical support for the TP hypothesis first outlined by

TallaI (1980) and reiterated by her and others in several papers (TallaI , 2004; see also

Farmer & Klein, 1995; TallaI et al., 1997). Although the mediation model had been

previously hypothesized, results from this study provide the first empirical evidence that a

mediation process is at play. Even if a few past studies have examined the associations

between TP, phonological processing and reading (Bishop, Bishop et al., 1999; Boets et al. ,

2006; Chiappe, Stringer, Siegel, & Stanovich, 2002; Marshall et al., 2001; Nittrouer, 1999;

Walker et al. , 2006; Watson & Miller, 1993), none of them have explicitly tested the

significance of the indirect path linking TP to reading through phonological skills. In

addition, only two of these studies involved normative samples (Marshall et al. , 2001;

Walker et al., 2006). The hypothesis stating that the ability to process temporal

characteristics of sensory stimuli, such as sequence and duration, with rapidity and

precision influences long term mental representations of phonemes and consequently,

automatic and rapid correspondences between phonemes and graphernes, an essential

component of reading, seems plausible. However, because this mediation is only partial,

other mechanisms might be involved in this association.

A substantiallink between TP, PA and reading at a normative level

The observed moderate association between TP skills and PA, when controlling for

age, sex and nonverbal IQ, is in line with previous results on normal readers (Marshall et

al., 2001; Walker et al., 2006). They are also consistent with Au and Lovegrove (2001),

who found visual and auditory TO] scores to correlate with phonological decoding

(nonword reading) in normal college students, and with sorne investigations of reading-

Temporal processing's contribution 54

irnpaired populations (Bishop, Bishop et al., 1999; Boets et al., 2006; Montgomery et al. ,

2005; TallaI, 1980). However, sorne authors didn't find TP skills, as measured by auditory

TOJ tasks, to distinguish between children with good or poor PA skills (e.g. , Nittrouer,

1999) or found the correlation between phonological decoding skills and frequency

discrimination to be non-significant in reading-impaired children but moderate in controls

(e.g., Gibson et al., 2006).

As for the association between TP skills and reading performance when sex, age

and nonverbal IQ were controlled, it was moderate and significant in the present study.

Again, these results are consistent with Marshall et al. (2001) and with Walker et al. (z006) .

As for papers conceming reading~impaired individuaIs, although sorne reported that TP

skills didn 't distinguish between good and bad readers (e.g., Chiappe et al., 2002), sorne, on

the opposite, found TOJ performance to distinguish between them (e.g., Au & Lovegrove,

2001; Nagarajan et al., 1999; Reed, 1989).

In surn, although the results in reading disabled populations are variable and thus

relatively supported by the present results, available evidence for normative sarnples is

perfectly in line with what we observed. The fact that the correlation between these two

traits is consistently moderate, not strong, doesn't mean that the hypothesis is only weakly

supported. On the opposite, it confirms that TP and PA do not provide redundant

information about one single construct. Altogether, past and present results suggest the

existence of a cornmon core linking TP to PA, existing in the general population.

- Partial mediation eJJect of PA over the association between TP and reading proficiency

The CUITent results demonstrated that a little less than half of the association

between TP and reading skills is rnediated through PA. They are thus coherent with the

existence of a functional mechanism, by which TP influences reading performance in

general population partly because of its implication in PA. Support for the mediation model

offers strong and unprecedented evidence for the existence of an underlying rnechanism

linking TP to PA and by extent, to reading skills. A partial rnediation means that to sorne

extent, the association between TP and reading efficiency is significantly dependant upon

PA. More precisely, it supports the idea that language decoding in its written form is

Temporal processing's contribution 55

assisted by the ability to map text with speech sounds segments, or phonemes, and more

importantly, that these phonological skills are substantially rooted in the ability to segment

and sequence 'rapidly occurring non-linguistic perceptual stimuli. The current results are not .

as consistent with explorations of associations between TP, phonological processing and

reading skills in reading-impaired populations (see Boets et al., 2006; Nittrouer, 1999). It

thus seems like these mechanisms accurately explain the individual differences in reading

efficiency in general population, but that they are not sufficient to explain why sorne

individuals develop reading disabilities. However, it remains possible that a more coherent

pattern will ernerge when dyslexia subgroups, as well as underlying cognitive deficits, will

be better delineated.

A partial médiation also means that TP skills are significantly linked with reading

skills, above and beyond their common variance with PA. Since the variables were

controlled for nonverbal IQ, nonverbal intelligence should be discarded as a possible

explanation. A reason for these results could reside in the nature of the tasks. TP tasks

required rapid processing of the stimuli, a component that was not involved in the phonerne

deletion task. However, reading performance is supposedly affected by information

processing speed, or the ability to act promptly in reaction simple cognitive dernands, as

readers have to rapidly encode the stream of letters they see and associate them to the

appropriate sound (Wagner & Torgesen, 1987). Coherently, Walker et al. (2006) suggested

two functional mechanisms in word reading: one linking sequence perception to

phonological decoding skills and one linking rapid processing to orthographie decoding

skills. Then, although it remains to be tested, this low-level processing capacity could

account for the residual correlation between TP and reading efficiency, onée their cornrnon

link to pp is taken out. This suggests that TP could be implicated in normal reading through

separate and largely distinct pathways: one influencing phonological aspects and another

influencing visual and orthographie components of reading.

Common core between TP, PA and reading efficiency, but not longitudinal lexical skills

A score representing vocabulary skills on the participants from their 5th through

their 7th year of life was partialled out of the analyses to explore whether sorne of the

previous associations were better accounted for by general language skills. As emphasized

Temporal processing's contribution 56

by Torgesen, Wagner, and Rashotte (1994): « It is important to include measures of verbal

ability in one's model to justify a specific causal relation between a phonological ability

and reading that is not subsumed by the more general relation between verbal ability and

reading» (p. 75). In the CUITent study, verbal ability is not a major actor in this association.

Alternatively, the fact that phonological and lexical skills' contribution to reading are

largely independent is coherent with a dual-route model of reading, similar to the one

described in Bishop and Snowling (2004), in which phonological skills would assist word

decoding through a phonological pathway (close mapping between the word in its written

form to the word in its spoken form) and lexical skills would assist reading through a

semantic pathway (by allowing a gross recognition of the visual fonn of the word to access

the lexical store and by contributing to reading comprehension).

The fact that TP is also largely independent from lexical skills in its contribution to

either PA or reading performance reinforces 'the idea that it is implicated in reading through

the phonological pathway. In other words, it would be implicated in establishing a close

and rapid mapping between graphemic and phonological segments while reading. The idea

that TP skills are involved in 'language decoding (Benasich & TallaI, 2002) and thus affect

reading performance through their cumulative effects on vocabulary skills (TallaI, 2004), is

not supported by the present data. However, TP skills could contribute to vocabulary skills

in ot11er ways. On the opposite, several studies, sorne of them longitudinal, have

demonstrated that TP skills indeed precede and predict vocabulary skills during childhood

(see Benasich & TallaI, 2002; Benasich, Thomas, Choudhury, & Leppanen, 2002).

However, the CUITent results suggest that TP skills contribute to language and reading skills

through largely distinct pathways.

Limits, implications and future directions

This study presents sorne limitations. The tirst one concerns the time the measures

were taken. Most of the tasks were completed wh en the participants were 8-years-old.

However, mediation models are usually temporally organized, in such a way that the order

of the variables is inherent. In our case, only theoretical hypotheses dictated which variable

should be in which position, and thus there is no direction in the associations we observed.

It is crucial that future studies try to test the model using a prospective longitudinal design.

Temporal processing's contribution 57

As for the control variables, the only available nonverbal IQ proxy, the WPPSI-R Block

Design subtest, was administered when they were approximately 5-years-old. The

vocabulary composite, comprised of measures taken at ~he 5 years and 7 years time collect.

Because these skills may change with age, the associations among constructs may have

been underestimated. However, the correlation patterns found in the present study are

coherent with those reported in previous studies for normal school-aged children (see for

instance Hohnen & Stevenson, 1999). In addition, the vocabulary measures were taken at

various ages and averaged, which reduced the variability attributable to the passage of time.

Second, while all published papers on the TP hypothesis have focused on word

reading skills, the current study concentrated on reading comprehension skills. Reading

comprehension is a more complex phenotype, which depends not only on decoding skills,

but also on syntactic, lexical, pragmatic, as well as reasoning skills (Snowling, 2000).

Therefore, the associations with TP and phonological skills were less straightforward.

However, this should have resulted in weaker or different associations between the

phel).otypes under study and, considering past results, it was not the case.

Third, the TP tasks used here are experimental, although the bimodal TOJ task has

been shown to distinguish children with and without language impairments (Grondin et al. ,

2007). Little is known about the association between time estimation and reading. Although

dyslexies have been shown to be less accurate at keeping a rhythm, these difficulties have

been linked with motor control difficulties more than TP difficulties (see Ramus, 2003).

These tasks are a promising way of evalué:lting TP skills because they control for

discrimination skills. AIso, by limiting the sequences to two stimuli, they plac~ a less heavy

load on memory skills. Moreover both TOJ tasks could have been considered separately in

the analyses, since they might tap different TP skills. H6wever, we argue that considering

the two of them separately in their associations with PA and reading skills would have lead

to redundant information. In support, while each of the TOJ tasks predicted reading scores

when they were considered separately with the covariates, auditory TOJ no longer added a

significant contribution when bimodal TOJ was added to the list of predictors, thus

supporting that their contribution to reading scores is largel y common.

Temporal processing's contribution 58

In conclusion, the present study contributes to the understanding of mechanisms

involved in reading acquisition by demonstrating the implication of non-linguistic skills

related to time processing in phonological and reading skills. From a developrnental

perspective, TP could enable phonological processing throughout development, and then

would act as an indirect cause of reading efficiency. Future studies need to extend their

conceptual framework in order to include longitudinal data documenting TP, phonological,

language and reading skills from early childhood through primary school. In fact,

prospective longitudinal studies, while shedding sorne light on the normative

developmental sequence of language and reading, would also be bringing sorne new

information as to the possible causal intervention of TP in the process. Finally, it is worth

noting that TP and PA explain differences between twins on a pair level and not on an

individual level. These results suggest that a process is taking place on a familial level and

making twins from the same families more similar than if they were not related or, jn other

words, is creating familial aggregation. Two categories of factors could characterize this

process: genetic factors and environmental factors cornmon ta twins of the same family.

Genetic modelling with the Cholesky decomposition could allow the estimation of the

extent to which each type of factors is associated to -individual differences in regards to

reading skills.

Temporal processing's contribution 59

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Temporal processing's contribution 64

Table 1

Descriptive statistics for total sample.

Measures N M(SD) Range

1. Temporal processing composite 615 0.00 (1.00) -2.96 - 2.34

a) Bimodal temporal processing 618 23.97 (3.35) 6 -32

b) Auditory temporal processing 620 67.17 (12.79) 0-100

2. Phonological awareness 603 17.13 (5.40) 1 - 24

3. Reading comprehension 528 28.71 (14.46) 0-66

4. Nonverbal IQ 929 19.70 (6.56) 0- 37

5. Vocabulary 855 0.00 (1.00) -2.80 - 2.95

Temporal processing's contribution 65

Table 2

Bivariate phenotypic correlations for total sample, when controlling for age and sexe

Variable

1.Temporal

processlng

2.Phonological

awareness

3.Reading

4.Nonverbal IQ

5.Vocabulary

2

.40**

(n = 592)

Note. *p < .05, two-tailed. **p < .01, two-tailed.

3

.36**

(n = 517)

.47**

(n = 508)

4 5

.21 ** .19**

(n = 556) (n = 502)

.23** .24**

(n = 548) (n = 498)

.29** .35**

(n = 482) (n = 483)

.34**

(n = 775)

Temporal processing's contribution 66

Table 3

Multilevel models testing the mediation hypothesis.

Model- Predictor B (se) Within-pair Between-pair -2* LL (dt) f1 LL (dt)

outcome cr (se) cr (se)

1 Reading .48 (.05) .50 (.08) 1143.94 (427)

Constant .03 (.06)

2 Reading .46 (.05) .42 (.07) 1105.77 38.17*** (3)

Sex .13 (.09)

Zygosity .26* (.11)

NVIQ .28*** (.05)

3 Reading .46 (.05) .34 (.06) 1076.46 29.31 *** (1)

TP .25*** (.05)

4PA .64 (.06) .35 (.07) 1181.40 (427)

Constant .06 (.06)

5 PA .61 (.06) .19 (.06) 1105.08 76.32*** (4)

Sex .15 (.09)

Zygosity .28** (.10)

NVIQ .12** (.05)

TP .37*** (.05)

6 Reading .44 (.04) .26 (.05) 1029.85 75.92***(1)

PA .38*** (.04)

7 Reading .44 (.04) .25 (.05) 1020.88 55.58*** (1)

TP .14** (.05)

PA .34*** (.04)

8 Reading .43 (.04) .21 (.05) 999.99 20.89*** (1)

Voc .21 *** (.05)

TP .14** (.05)

PA .31 *** (.04)

Note. *p < .05, two-tailed. **p < .01, two-tailed, ***p < .001, two-tailed. NVIQ stands for nonverbal IQ, TP stands for temporal processing, PA stands forphonological awareness,

. and Voc stands for Vocabulary.

Temporal processing's contribution 67

Figure captions

Figure 1. The theoretical niediation model. Equation 1 is the regression with temporal

processing (TP), the independent variable (IV) in this model, and reading, which is the

. dependent variable (DV). Equation 2 is the regression of TP on phonological awareness

(PA), the mediator in this model. Equation 3 is the regression of PA C?n reading. Equation 4

is the regression ofboth TP and PA on reading. In order to support the mediation model,

the contribution of TP to reading in equation 4 must diminish significantly, when compared

with its contribution is equation 1.

Temporal processlng

Equation 2

Temporal processlng

Equation 1

Phonological awareness

Equation 4

Temporal processing's contribution 68

Reading

Equation 3

. Reading

Genetic association 69

ARTICLE 2. INDIVIDUAL DIFFERENCES IN TEMPORAL PROCESSING SKILLS IN

8-YEAR-OLD TWINS: EVIDENCE FOR AN ADDITIVE GENETIC ETIOLOGY,

PARTLY SHARED WITH PHONOLOGICAL AWARENESS AND READING

COMPREHENSION

Nathalie Malenfant1, Simon Grondin2

, Michel Boivin1, Nadine Forget-Dubois 1

, Philippe

Robaey3,Ginette Dionne l

1 Groupe de recherche sur l'inadaptation psychosociale chez l'enfant, Université Laval,

Quebec City, Canada

2Université Laval, Quebec City, Canada

3Groupe de recherche sur l'inadaptation psychosociale chez l'enfant, Université de

Montréal, Canada

Corresponding author: Ginette Dionne, École de Psychologie, Université Laval, Pavillon

Félix-Antoine Savard, 2325 Rue des Bibliothèques, Quebec City, Quebec, Canada, G 1 V

OA6

Running title: Genetic association hetween temporal processlng and phonological

awareness

We are grateful to the parents and the twins participating in the Quebec Newbom Twin

Study. We also thank Hélène Paradis and Bei Feng for their assistance in data management

and preparation, and Jocelyn Malo for coordinating the data collection. This research was

supported by grants awarded to Michel Boivin, Daniel Pérusse, and Richard E. Tremblay

, from the National Health Research Development Program (NHRDP, #6605-05-

2000/2590183), the Social Sciences and 'Humanities Research Council of Canada

(SSHRC), the Canadian Institutes of Health Research (CIHR), the Fonds québécois de la

recherche sur la société et la culture (FQRSC), and the Fonds de la recherche en santé du

Québec (FRSQ).

Genetic association 70

Résumé

L'association entre la conscience phonologique (CP) et la lecture serait attribuable à une

base génétique commune à ces deux traits et largement indépendante des habiletés .

langagières. La présente étude vise à examiner si le traitement temp<;>rel (TT), un domaine

d 'habiletés liées partiellement à la, lecture par l'entremise de la CP, est aussi influencé par

cette base génétique. Les influences génétiques et environnementales communes et

spécifiques au TT, à la CP et à la lecture sont estimées auprès d'un échantillon normatif de

jumeaux de 8 ans, en tenant compte du vocabulaire et de l'intelligence non-verbale. Les

résultats révèlent un facteur génétique commun qui explique 21 % de la variance totale du

TT, ainsi que 48% et 30% de la variance de la CP et de la lecture, respectivement. Le

vocabulaire et l'intelligence non-verbale partagent une petite partie de cette covariance

génétique, ce qui est compatible avec l'intervention de gènes ayant une portée générale sur

la cognition. Par contre, le vocabulaire et l'intelligence non-verbale sont insuffisants pour

e~pliquer à eux seuls la covariance génétique entre le TT, la CP et la lecture. Donc, le TT

ferait partie de la base génétique reliant la CP à la lecture.

Genetic association 71

Abstract

The association between phonological awareness (PA) and reading has been argued to stem

from a genetic core independent of other language skills. The present study sought to

investigate if temporal proeessing (TP), which is linked with reading through PA, was also

part of th~lt core. Genetic and environmental influences common and specifie to TP, PA and

reading were estimated in a normative sample of 8 year-old twins, with and without

controlling for vocabulary skillS and nonverbal IQ. Results revealed a genetic factor

explaining 21 % of total variance for TP, and 48% and 300/0 of the variance for PA and

reading respectively. Voeabulary and nonverbal IQ accounted for a small portion of that

genetic covariance, consistent with the intervention of generalist cognitive genes, but were

insufficient to explain the genetic covariance between these traits. We conelude that TP is

an intrinsic part of the genetic core linking reading and PA.

Genetic association 72

INDIVIDUAL DIFFERENCES IN TEMPORAL PROCESSING SKILLS IN 8-YEAR­

OLD TWINS: EVIDENCE FOR AN ADDITIVE GENETIC ETIOLOGY, PARTLY

SHARED WITH PHONOLOGICAL A WARENESS AND READING

COMPREHENSION

A prevalent theoretical model of reading (Bishop and Snowling, 2004; Plaut,

McClelland, Seidenberg, & Patterson, 1996) confers a central . role to phonological

awareness (PA) in leaming to read and novel word decoding. Consistent with this theory,

genetic studies have repeatedly shown a substantial genetic association between reading

and PA often referred to as the genetic core of reading (Bishop, 2001; Gayan & OIson,

2001, 2003; Hohnen & Stevenson, 1999; Petrill, Deater-Deckard, Thompson, Dethome, &

Schatschneider, 2006). However, this theoretical model may be incomplete.

Temporal processing (TP), associated with the ability to segment rapidly occurring

sequences of stimuli, as weIl as the ability to perceive stimuli duration and order in

sequences, has been proposed as the basis of PA development and both a direct and an

indirect determinant of reading skills, partly through its effect on PA (TallaI, 2004).

Evidence of this mediation process in normative development has been recently

documented (Malenfant et al., unpublished manuscript) . Combined with data showing an

early and long-lasting association between TP, PA and reading in normal populations

(Marshall, Snowling, & Bailey, 2001; Norrelgen, Lacerda, & Forssberg, 2001; Trehub &

Henderson, 1996; Walker, Hall, Klein, & Phillips, 2006), as weIl as among dyslexic

individuals (e.g., Edward et al., 2004; Heiervang, Stevenson, & Hugdhal , 2002;

Montgomery, Morris, Sevcik, & Clarkson, 2005), these results suggest that TP plays a

central role in the mechanisms linking PA to reading. If this is the case, TP could be part of

the genetic core linking PA to reading. The current study seeks to investigate the genetic

and environmental etiology of TP within a conceptual framework linking it to the genetic

covariation between reading and PA in a normative sample of 8-years-old twins.

Bishop and Snowling (2004), inspired by Plaut et al. (1996), distinguish two main

pathways, or mechanisms, in reading: the phonological and the semantic pathways. The

phonological pathway IS associated with establishing the grapheme-phoneme

correspondence, a crucial ski Il in leaming to read and in novel word reading (Byrne, 1998).

Genetic association 73

P A, the ability to explicitly identify and manipulate phonemes, is responsible for the

integrity of this pathway; it has consistently been shown to be highly heritable, (Byme et

al., 2005; Gayan & OIson, 2001; Kovas et al., 2005; Sarnuelsson et al., 2005; Petrill et al. ,

2006), although sorne suggest it could also be influenced, to a lesser extent, by family

experience (Byme et al., 2005; Honhen & Stevenson, 1999; Petrill et al., 2006; Samuelsson

et al., 2005). More importantly, a large part of this genetic etiology, more than two thirds of

shared variance in sorne studies (Gayan & OIson, · 2001), is shared with reading skills and

possibly independent of the genetic factors involved in other language skills, such as

orthographic (Gayan & OIson, 20(3) and lexical skills (Sarnuelsson et al., 2005). This

suggests that the genetic mechanism linking reading and PAis not the mere product of

general genes (Plomin & Kavas, 2005) but rather specifie to reading through the

phonological pathway described by Bishop and Snowling.

Lexical skills rnay be solicited in reading through a sernantic pathway, a process

through which one uses lexical knowledge to rapidly recognize partially decoded words

(Snowling, 2000). Contrary to PA, lexical skills are mostly influenced by environmental

factors cornmon to siblings and to a lesser extent, by additive genetic factors (Dale, Dionne,

Eley, & Plomin, 2000; Dionne, Dale, Boivin, &Plomin, 2003). Genetic studies provide

support for the lexical pathway to reading. Lexical skills have been shown to share a

common etiology with reading, both genetic and environmental in nature, which is largely

iridependent from the etiology of phonological skills (Gayan & OIson, 2003; Hohnen &

Stevenson, 1999; Sarnuelsson et al., 2005).

In sum, genetically informative data support Bishop and Snowling's double

pathway model, by showing two distinct patterns of etiological associations in reading, one

involving PA and another involving lexical skills. Note that this model is not exhaustive

and rnay involve additional pathways at specific developmental stages. For instance, letter

knowledge, an important part of the letter-sound association, is strongly associated with

early reading skills (Bowey, 2005) but not the differential skills of seasoned readers.

Mal enfant and colleagues (unpublished manuscript) have shown a phenotypic

covariance between TP, PA and reading skills, consistent with the mediation of the

association between TP and reading through the effect of TP on PA. This covariance was

Genetic association 74

only partly linked to lexical and nonverbal skills, suggesting a specific functional

mechanism linking TP and PA to reading. These results are consistent with those of other

investigations of individual differences in reading, which have considered TP skills (Au &

Lovegrove, 2001; Marshall et al., 2001; Walker et al., 2006). These studies reported

specific associations between TP, phonological skills and reading, but had not tested the

mediation process explicitly. Since the association between PA and reading appears to be

essentially genetic in nature, it seerns logical that TP could share a cornrnon genetic

etiology with these phenotypes. However, little is known about the etiology of individual

differences in TP, whether unique or shared with other phenotypes. Only two studies have

addressed this question, one of thern also investigating the cornrnon etiology between TP

and a componentof phonology, phonological short-tenn memory, in language-impaired

individuals.

First, OIson and Datta (2002) reported intraclass correlations for a sample of twins

between 8 and 19 years of age (79 MZ pairs and 69 DZ pairs), in which 30% had reading

difficulties. TP skills were only assessed using a visual task, in which participants were

asked to discrirninate between two visual patterns (sensitivity to visual contrasts). Intraclass

correlations showed that twins, whether MZ or DZ, were not sirnilar in their performance

on the TP task; suggesting null heritability for this rneasure. However, the variance for this

TP task was srnall, suggesting it rnay not have been sensitive to individual differences in

this sample. The authors, aware of these limits, adrnitted that their results were insufficient

to draw conclusions on the etiology of visual TP skills.

The other study, by Bishop and colleagues (1999), provides the only genetic

modelling of individual differences on a TP measure to date. This study tested the

hypothesis of a TP contribution to language difficulties partly shared 'with phonological

skills. Two subsamples were used. The first one included 74 7 to 13 year-old twin pairs, in

which one child displayed language difficulties. The second subsarnple was a normative

sample of 104 twin pairs aged between 7 and 13 years-old. TP skills were measured using

an auditory temporal order judgment task (TOJ), a classic task in psycholinguistic studies

of TP in which the child has to identify the presentation order of two or more brief

tonalities. Contrary to what was expected, results for the normative subsample of twins

revealed a shared environmental component and no genetic contribution to individual

Genetic association 75

differences on TP. Moreover, the phenotypic associations between TP and both

phonological or receptive language skills were moderate (partial correlation = .35 and .29,

respectively after controlling for Matrix IQ, sex and age). However, results for the first

subsample revealed that the covariance between deficits on the phonological task and TP

skills showed no common genetic origin.

These results should be interpreted cautiously for several reasons. First, the

normative subsample was limited (n = 208) and the age range was quite large to assess

associations between skills that are susceptible to change with age. In addition, the TP task,

which involved more than two stimuli, placed great demands on short-tenn memory skills,

thus affecting its construct validity. Finally, these results are not compatible with growing

neurophysiological evidence for a functional association between TP and PAin the normal

brain (e.g., Gelfand & Bookheimer, 2003; Poldrack et al., 2001). From a hierarchical

perspective, etiological factors affect the neurophysiology of the brain, which in retum is

responsible for cognitive processes underlying complex behaviors (Bishop & Snowling,

2004); if TP and PA activate the same brain structure, they should logically display a

common etiology, possibly of a genetic nature. Bishop and colleagues' results àre neither

compatible with prospective longitudinal data showing that individual differences in TP

skills measured during the first year of life distinguish children with and without a familial

risk for language difficulties (Benasich & TallaI, 2002). Early familial aggregation suggests

a genetic etiology for TP. A population-based study would be better suited to examine the

etiology of TP, as weIl as its common etiology with PA and reading.

The CUITent study seeks (1) to investigate the etiology of individual differences in

TP skiIls, as measured by computerized TOJ tasks involving visual and auditory non­

linguistic stimuli, ·in a nonnative sample of 615 8 year-old twins and (2) to explore the

common etiology between TP, PA and reading skiIls specifically looking for a common

genetic core linking aIl three skiIls. We further hypothesized that if temporal processing

shares a specifie genetic association with PA and reading, it should be (a) largely

independent from lexical knowledge, since lexical skills are putatively involved in a

distinct pathway to reading, the semantic pathway and (b) largely independent from general

cognitive skills.

Genetic association 76

Method

Participants and Procedure

For a description of the sample and measures, refer to Malenfant et al. (unpublished

manuscript).

Genetic modelling

To estimate the relative influence on individual differences from additive genetic

effects (A), shared-environment effects (C) and nonshared-environment effects (E), the data

were subjected to structural equation modelling with the MX package (MX; Neale &

Cardon, 1992). It is the similarity of MZ twins versus DZ twins that allows this variance

decomposition. Since MZ twins share 100% of their genes and DZ twins 500/0, postulating

additive contributions of variance components, we expect the correlation between MZ

twins of a pair to stem from: A + C, and the correlation between DZ twins to be: .5A + C.

Structural modelling allows the estimation of parameters A, C and E which offer the best fit

to the data.

AlI tested models must respect the basic assumptions of structural equation based

genetic modelling, which include the additive effect of genetic material, no-gene

environment interaction or correlation. AdditionalIy, the equal environment assumption

specifies that MZ twins and ,DZ twins experience similar environments (see Emde et al. ,

1992, for details).

A multivariate correlated factors model (Loehlin, 1996) and an independent

pathway model (Neale & Maes, unsubmitted.manuscript) were fitted to the data. Correlated

factor models, in addition to the characterization of variance on a measure, allow the

decomposition of the covariance across pairs of measures into A, C and E sources,

represented by correlation coefficient (RG, Re and RE, respectively). Independent pathway

models, also called biometric factor models (Goldsmith, 1991) describe the covariation

between many variables with a smaller number of latent factors. It supposes three latent

factors, A, C and E, with loadings from each of the observed variables. Paths can be

interpreted as factor loadings, which translate the variance portion for a given variable

explained by the factor. Residual variance can further be decomposed into a, c and e

sources unique to each variable. AlI genetic models were. fitted to raw data, allowing for

Genetic association 77

missing values. MX uses a Full Information Maximum Likelihood (FIML) procedure to

account for missing data.

Results

Descriptive statistics

Descriptive statistics for total sample and by zygosity are displayed in Table 1. Note

that aIl variables were regressed for age and seXe Descriptive statistics, variable

transformations and phenotypic correlations are documented in Mal enfant et al.

(unsubmitted manuscript). Note that correlations were significant and ranged from modest,

.21 between TP and nonverbal IQ, to moderate, .47 between PA and reading. In addition,

vocabulary skills and nonverbal IQ showed modest yet significant covariance with aIl of

the measures. Therefore, genetic models for temporal processing, phonological awareness

and reading skills were first tested without covariates, then controlling successively for

vocabulary alone and both vocabulary and nonverbal IQ.

Table 2 presents intraclass correlations (ICCs) by zygosity for TP, PA, reading,

vocabulary and nonverbal IQ, and partial ICCs for TP, PA and reading after controlling for

vocabulary skills alone and both vocabulary and nonverbal IQ. A first look at the ICCs for

aIl variables shows overall higher ICCs for MZs than DZs across measures, suggesting a

subst'antial contribution of additive genes to the etiology of individual differences for these

phenotypes, albeit to a lesser extent for vocabulary, for which ICCs are high across

zygosity, indicating familial aggregation linked to shared environment. For TP, PA and

reading, partial ICCs after controlling for vocabulary skills show little change when

compared to ICCs without the covariate. In fact, MZ and DZ coefficients are slightly lower

when vocabulary skills are controlled, suggesting only a srnall cornmon etiology between

these traits and vocabulary skills. Once vocabulary and nonverbal IQ are controlled, the

pattern of high MZ ICCs and lower DZ ICCs for TP, PA and reading rernains, nonverbal

IQ explaining little additional covariance. These reSUltS suggest negligible common genetic

etiology between the variables and the covariates.

What is the etiology of temporal processing at age 8 years in a normative sample?

A correlated factors model was fitted to raw data for TP, PA, reading, vocabulary

and nonverbal IQ. Full and nested multivariate genetic models were successively fitted to

Genetic association 78

the data. Full and final nested model parameters and fit statistics are shown in Table 3. The

-2LL for the full model wasn't different from the saturated model [X2(20) = 20.98, p = .40] ,

nor was the final nested model fit statisticaIly different from the full model [X2(24) = 13.96,

p = .83].

As could be expected from the ICCs, the best fitting model revealed A and E

components to the variance on TP where 60% of the variance was linked to additive genetic

variance (a2) and 40% to unique environmental factors (e2

). This means that the familial

aggregation for TP in this sample is genetic in nature. This is in sharp contrast with the

shared environmental component identified by Bishop et al. (1999).

ls there a common genetic eti%gy between TP, PA, and reading skills?

Consistent with previous studies, the best fitting model shows PA and reading also

to have a high additive genetic component, 51 % and 70% respectively with no contribution

of shared environment factors. N onshared environment variance, responsible for the

dissimilarity between twins within a family, accounts for 49% and 30% of individual

differences respectively on PA and reading. This means that .the familial aggregation for

P A and reading in this sample is genetic in nature. Furthermore, significant genetic

correlations across pairs of these variables were also observed, ranging from .52 between

TP and reading to .78 between PA and reading in the best fitting model.

As per the covariates, nonverbal IQ also has a high additive genetic component

(67%) with no contribution of shared environment factors and a 33% unique environment

component. Vocabulary is the only phenotype with a significant shared environment

component to its variance, 45%, with 32% of the · variance attributable to additive genetic

influences and the remaining 23 % to factors unique to each child.

In Table 3, the parameter correlations between TP, PA, reading and either

vocabulary or nonverbal IQ indicate that aIl phenotypic associations seem to be attributable

to genetic covariance. Genetic correlations are in fact sufficient to explain the phenotypic

associations between the v~riables, with the exception of PA and vocabulary, which also

display a significant RE correlation (.23). In sum, these results suggest genetic correlations

could account for the overall covariance between these variables and covariates, compatible

with the generalist genes hypothesis (Plomin & Kovas, 2005).

Genetic association 79

However, since the Cholesky decomposition only allows looking at bivariate

associations, it cannot test for a common genetic core among aIl variable. For this reason,

raw data was also fitted to an independent pathway model postulating a latent genetic factor

among variables, first without covariates, then taking vocabulary into account, and finally

taking both vocabulary and nonverbal IQ into account as covariates.

Full and nested independent pathway models were tested. The parameter estimates,

as weIl as fit statistics for full and final nested models are displayed in Table 4. Again, full

model -2LL, did not differ from the saturated model [X2(15) = 14.45, p = .49]. The best­

fitting model revealed a latent genetic factor common to TP , PA and reading skills,

consistent with the hypothesis of a genetic core linking aIl three variables. In other words,

they show that TP, PA and reading skills are associated largely because they .are influenced

by the same genes. In fact, around 20% (parameter estimate2) of the etiology for TP is

accounted for by that genetic core, and for PA and reading respectively, it is 52% and 450/0

of their variance. Thus, this genetic core seems to account totally for the genetic variance in

P A, and for the majority of the genetic variance of reading, largely two thirds, and

somewhat less, one third, of the genetic variance of TP.

In addition, TP and reading skills have a residual genetic etiology, explaining 40%

and 26% of their respective total variance. Since the independent pathway model onl y

identifies one latent genetic factor, it cannot say if these residuals share a second, more

specific, genetic factor, affecting TP and reading skills only. To assess this possibility,

another independent pathway model was fitted between TP and reading, with PA as a

covariate. The results indicated no genetic association between TP and reading skills, once

PA was taken into account. In fact, only a unique environmentallatent factor accounted for

the residual association hetween these variables; 6% and 9% of TP's and reading's

variance, respectively, was explained by this factor.

Independent pathway models for TP, PA and reading skills were then fitted with

covariates, first with vocabulary as a covariate and then with both vocabulary and

nonverbal IQ. The results, displayed in Table 5, show that although the covariates slightly

lower the genetic factor loadings for aIl variables, they cannot account for genetic factor

between TP, PA and reading skills. The best-fitting model, displaying parameter estimates

Genetic association 80

with and without controlling for vocabulary skills and nonverbal IQ, is illustrated in Figure

1. In sum, vocabulary and nonverbal IQ, which respectively represent approximations of

general verbal and nonverbal intelligence, explained a small portion of the additive genetic

covariance between TP, PA and reading skills.

Finally, it is worth noting that statistical power may have been limited to detect

smaller variance components. For instance, small shared environmental influences, as

shawn in the full model results in Table 3, suggest that modest environmental influences

might be at play, but statistical power insufficient to detect them. Deleting this component

did not worsen the fit of models. With a larger sample, we might have been able to model

this cornmon environmental etiology and estimate factor loadings on it. The fact that this

shared environment component disappeared in the full model once vocabulary was entered

as covariate suggests that shared environmental influences on vocabulary may largel y be

responsible for a putative shared environment latent factor.

Discussion

The principal purpose of the present study was ta investigate the etiology of TP and

the etiology of its association with PA and reading skills in a nonnative sample of 8 year­

old twins. Results show that TP is highly heritable in this sample and that a substantial

genetic core links it to PA and reading. This genetic core is largely independent from

vocabulary skills, thus suggesting a specifie genetically mediated mechanism linking TP to

PA in reading efficiency. In addition, it is only poorly associated with nonverbal IQ,

suggesting that if generalist genes (Plomin and Kovas, 2005) play a role in this genetic

core, it is relatively negligible.

Genetic and environmental eliology of individual difJerences in TP

As early familial aggregation has been reported for auditory TP (Benasich & TallaI,

2002), a genetic etiology was expected and confinned for this trait. Results in the present

study revealed a marked influence of additive genes to individual differences in 8-year­

olds, and a negligible effect of shared environment factors. This is in sharp contrast with

the environmental etiology found for one TP task in Bishop and colleagues (1999). This

discrepancy could reflect methodological differences. Indeed, the present sample is larger,

Genetic association 81

and the TP tasks limited the memory demands that were involved in their task, suggesting ,

the CUITent results might be more representative of overall individual differences at this age.

Evidence of a genetic core linking TP, PA and reading

The results of the genetic modelling reported in this study are consistent with what

was reported in previous studies for PA (Byme et al. , 2005; Hohnen & Stevenson, 1999;

Kovas et al., 2005; Petrill et al., 2006; Samuelsson et al., 2005), word reading (Byme et al. ,

2007; Harlaar, Dale, & Plomin 2007; Petrill, Deater-Deckard, Schatschneider, & Davis,

2007; Wadsworth, Corley, Plomin, Hewitt, & DeFries, 2006), reading comprehension

(Keenan, Betjemann, Wadsworth, DeFries, and OIson, 2006), vocabulary, albeit in younger

samples (Dale et al., 2000; Dionne et al., 2003) and nonverbal IQ (Hayiou-Thomas,

Harlaar, Dale, & Plomin, 2006). Although these results are not original, they add to the

body of evidence by replicating previous results and more importantly, they demonstrate

that the CUITent sample was not biased and thus suitable to test specific hypotheses about

etiological associations.

The main objective of the CUITent study waS to investigate whether TP is impliéated

in the genetic core linking PA and reading. A latent genetic factor linking TP, PA and

reading skills was identified. This genetic factor explains a considerable part of the genetic

variance for each of these traits, suggesting that they are · indeed under the influence of the

same set of genes. Considering that vocabulary only accounted for a modest part of this

latent genetic factor, this common set of genes seems involved in prelexical aspects of

reading, as Samuelsson and colleagues (2005) also concluded. In addition, nonverbal IQ

could only account for a small portion of this genetic core, suggesting it is largely

independent from generalist cognitive genes.

This common genetic core was expected because, from a functional perspective, TP

skills seem to be involved in normative reading skills partly through phonological skills

(Malenfant et al., unpublished manuscript; Marshall et al., 2001; Walker et al. , 2006).

Convergent evidence suggests that TP plays a role in the emergence and precision of

phonological representations (see TallaI, 2004, and also Benasich, TallaI, Choudhury, &

Leppanen, 2002) and that these, in tum, form the basis upon which leaming to read is

established (Bishop and Snowling, 2004; Stanovich & Siegel, 1994). As such, we would

Genetic association 82

expect TP to be a part of the phonological pathway to reading. The CUITent results

confinned this hypothesis. Moreover, this core was almost entirely independent from

vocabulary skills, lending support to the distinction between phonological and semantic

skills in reading as hypothesized in Bishop and Snowling's double pathway model to

reading (2004).

We further suggest that the involvement of TP skills in this core means that there

may be a non-linguistic component to reading. As TP skills appear very early in

development (see Benasich et TallaI, 1996, 2002) and are followed by phonological skills

and later, reading efficiency, this genetic core could reflect a causal chain in leaming to

read, with TP at its basis. This hypothetie ehain eould explain substantial variation in

normative reading skills, and the involvement of TP skills possibly reflects a non-linguistic

component to this chain, independent of general cognitive skills.

Interestingly, this common set of genes seemed to affect PA more than TP and

reading skills, which both presented a residual genetic etiology. These results could reflect

a genetic overlap specific to TP and reading skills. This would be coherent with the

implication of a second mechanism linking TP to reading skills. Rence, rapid and

sequential visual Tp· has been proposed as key elements of orthographie skills in · reading

(Au & Lovegrove, 2001; Ramus, 2003; Walker et al., 2006). Little is known about the

etiology of orthographic skills, although sorne studies suggested it shared genetic overlap

with reading that was independent from PA (Bym·e et al., 2007). Although ot1hographic

skills were not assessed in the CUITent sample, specific genetic correlation between TP and

reading would have been coherent with the implication ofTP in that mechanism. Rowever,

once PA was contrÇ>lled, TP and reading skills' association was only explained by unique

environmental factors. Thus, the present data doesn 't seem to support the hypothesis of a

second distinct mechanism in the association between TP and reading. Orthographic skills

should be considered in future studies to confirm this.

Other novel results

This is the first study to report a substantial genetic covariation between TP and PA.

In fact, the current results show that the phenotypic correlation between TP and PAis

mostly due to this shared genetic etiology. By contrast, Bishop and colleagues (1999) found

Genetic association 83

no evidence for a common genetic etiology between the two phenotypes. Therefore, the

present results need to be replicated before meaningful conclusions can be drawn.

This study also reported genetic and environniental correlations between TP and

reading in a normative sample. Notwithstanding sorne inconsistencies, correlational studies

suggested that they are associated throughout development, from childhood to adulthood, in

dyslexia as weIl as in normative development (e.g., Au & Lovegrove, 2001 ; DeWeirdt,

1988; Edward et al., 2004; Heiervang, Stevenson, ,& Hugdhal, 2002; Marshall et al. , 2001 ;

McAnally & Stein, 1996; Montgomery et al., 2005; Nagarajan et al., 1999; Ramus et al. ,

2003; Walker et al., 2006). The present study estimated their phenotypic association to be

due in large part to the same set of genes.

Etiological covariance between TP and both vocabulary skills and nonverbal IQ w,!s

also explored for the first time. As auditory TP skills measured during infancy have been

shown to distinguish children with and without familial history for language difficulties and

to predict vocabulary skills in toddlerhood, at least a small genetic overlap was expected

between the two (TallaI & Benasich, 2002). There was a moderate genetic correlation

between TP and vocabulary in the current results. However, this genetic association was

also largely shared with nonverbal IQ, thus suggesting that it was not specific to language

skills but related to more general cognitive skills. The substantial genetic overlap between

vocabulary skills and nonverbal IQ, which were assessed at 5 and 7 years of age, is in line

with previous results in four-year-olds (see Hayiou-Thomas, Oliver, & Plomin, 2005).

These results are also coherent with the generalist geneshypothesis (Plomin & Kovas,

2005).

Lifnits, implications and future directions

Notwithstanding the novel results of this study, sorne limitations regarding the age

at which specific measures were taken and the choice of TP measures warrant caution.

These limitations are discussed in more detail in Malenfant et al. (unpublished manuscript).

In addition, it should be kept in mind that, while virtually aIl published papers on

the genetics surrounding the association between PA and reading ' have centered on word

reading, the current study used a reading comprehension measure. As reading

comprehension is a more complex phenotype, depending not only on decoding skills, but

Genetic association 84

also on syntactic, lexical, pragmatic, as well as reasoning skills (Snowling, 2000), the

associations with TP and phonological skills may have been less straightforward. However,

this should have resulted in weaker associations b~tween our variables than in past studies,

yet this was not the case. And although reading comprehension has been shown to be less

heritable than word reading in Il year-old dyslexics (Keenan et al., 2006), it was highly

heritable in this study, suggesting that around age 8, in early reading, both word reading

and reading comprehension are highly dependent on heritable factors. Reading

comprehension may become less heritable with time as basic decoding skills evolve. This

hypothesis should be addressed specifically in future studies.

Moreover, .a recurrent limitation of genetically informative studies is a possible

underestimation of shared environment contributions. Sorne have argued that shared

environment components to the variance might be underestimated because (1) they

represent residual variance once heritability is taken into account and (2) testedmodels

generally don't consider possible gene-environment transactions (i.e., GxE interactions and

G-E correlations) (Collins, Maccoby, Steinberg, Hetherington, & Bomstein, 2000;

Maccoby, 2000; Rutter, 2002). Therefore, shared environment influences might have been

underestimated in the present study. Lack of statistieal power may also have led to the

underestimation of shared environment influences in the CUITent study. As was mentioned

previously, such influences were estimated but too small to be kept in best-fitting models.

This studywas the first to investigate the etiology of individual differences for TP

skills in a normative sample. It was also the first to study its covariance with PA, reading,

vocabulary skills and nonverbal IQ in a genetically informative design. Although

preliminary, it offers an empirical insight into the mechanics underlying phonological skills

in normative reading development and the role of TP within this mechanism. Future studies

should make use of genetically informative designs to investigate specifie mechanisms

involved in the processes linking TP, phonological skills, language and reading

longitudinally. They should also explicitly explore the implication of other reading-related

skills, such as orthographic skills and phonological short-term memory, in these

associations.

Genetic association 85

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Genetic association 89

Table 1

Means and standard deviations for ail measures for the total sample and by zygosity.

Total sample MZ twins DZ twins

Measures N M SD N M SD N M SD

Auditory TO] 620 403.03 76.74 260 406.15 75.70 352 400.85 77.52

Bimodal TO] 618 23.93 3.37 258 24.07 3.42 352 23.95 3.29

PA 603 16.68 5.54 242 16.74 5.48 341 17.41 5.32

Reading 528 28.71 14.46 217 27.31 14.39 303 29.85 14.33

Vocabulary 855 0.00 1.00 345 -.08 .89 490 .03 .89

Nonverbal IQ 929 19.70 6.56 384 20.06 6.29 521 19.48 6.64

Genetic association 90

Table 2

Intraclass correlations for total sample and by zygosity for temporal processing,

phonological awareness and reading skills.

Variable

Temporal processing

Phonological awareness

Reading

Vocabulary

NonverbalIQ

No covariate

MZ DZ

.65 .22

.54 .25

.72 .32

.81 .63

.67 .34

Controlling for

Controlling for Vocabulary and

Vocabulary Nonverbal IQ

MZ DZ MZ DZ

.62 .22 .61 .20

.53 .24 .51 .22

.67 .29 .64 .25

Genetic association 91

Table 3

Full and best-fitting mu/tivariate correlated factors model fitting estimates for ail

variables.

Covariance parameter estimates (confidence intervals)

Full model Best-fitting model

Variables a2 c2 e2 a2 c2 e2

TP .53 .07 .39 .60 n.s. .40

(.28-.67) (.00-.29) (.30-.50) (.50-.69) (.31-.50)

PA .40 .11 .49 .51 n.s. .49

(.16-.60) (.00-.32) (.38-.60) (.40-.61) . (.39-.60)

Reading .59 .12 .29 .70 n.s. .30

(.34-.74) (.00-.33) (.22-.39) (.61-.78) (.22-.39)

Vocabulary .23 .55 .21 .32 .45 .23

(.07-.44) (.35-.69) (.16-.28) (.16-.53) (.25-.60) (.17-.30)

NonverbalIQ .60 .07 .33 .67 n.s. .33

(.34-.74) (.00-.29) (.25-.43) (.57-.74) (.26-.43)

Correlations estimates (confidence intervals)

Ra Re RE Ra Re RE

TP and PA .61 .85 .09 .70 n.s. n.s.

(.27-.93) ( -1.00-1.00) ( -.08-.25) (.57-.83)

TP and .43 .88 .06 .52 n.s . n.s.

Reading (.14·-.74) (.85-1.00) ( -.13~.25) (.39-.64)

Genetic association 92

TP and .14 .72 -.02 .39 n.s. n.s.

Vocabulary ( -.40-.65) (.53-1.00) ( -.20-.17) (.19-.63)

TP and .22 .76 .07 .31 n.s. n.s.

Nonverbal IQ ( -.12-.52) (-1.00-1.00) (-.10-.24) (.17-.44)

PA and .88 .50 .03 .78 n.s. n.s.

Reading (.58-1.00) (-1.00-1.00) ( -.20-.16) (.66-.89)

PA and .17 .56 .21 .27 n.s. .23

Vocabulary (-.35-.75) (-1.00-1.00) (.03-.37) (.13-.46) (.11-.38)

PA and .40 .59 -.06 .35 n.s. n.s.

Nonverbal IQ (.00-.73) ( -1 .00-1 .00) ( -.22-.12) (.20-.49)

Reading and .44 .77 .00 .65 n.s. n.s.

Vocabulary (.02-.81) (.23-1.00) (-.18-.18) (.44-.84)

Reading and .36 .71 .04 .40 n.s. n.s.

nonverbalIQ (.08-.63) ( -1.00-1.00) (-.14-.21 ) (.27-.53)

Vocabulary .75 .17 -.13 .59 n.s. n.s.

and (.29-1.00) ( -1.00-1.00) (-.29-.05) (.37-.84)

NonverbalIQ -

Note. TP stands for temporal processing; PA stands for phonological awareness.

Genetic association 93

Table 4

Shared and specifie variance components estimates for the full and best-fitting independent

pathway mode/s.

Factor loadings Residualvariance components

Variable -2LL* (Df)

a2 c2 . e2 a2 c2 e2

2695.18 Full model

(1328)

Temporal .45 -.02 .63 .64 .00 (-.47- .00

processlng (.25-.62) (-.48-.48) (.34-.73) (.00-.72) .47) (-.72-.72)

Phonological .72 .14 .08 .00 .00 .68

awareness (.45-.79) (-.53-.53) (.00-.77) (-.47-.47) (-.41-.41) (-.76-.76)

.70 -.07 .01 .47 .00 .54 Reading

(.48-.88) (-.51-.51) (.00-.60) (-.63-.63) (-.47-.47) (.46-.63)

2695.44 Final nested model

(1335)

Temporal .45 .63 .63 .00 n.s. n.s.

processlng (.32-'.56) (.00-.72) (.51-.72) (-.72-.72)

Phonological .72 .07 .69 n.s. n.s. n.s.

awareness (.63-.79) (.00-.77) (-.77-.77)

.67 .02 .51 .54 Reading n.s. n.s.

(.56-.77) (.00-.60) (.34-.63) (.46-.62)

* Note. 1 change = .27, p = .99.

Genetic association 94

Table 5

Parameter estimates for nested independent pathway mode/s, when controlling for

vocabulary skills and nonverbal IQ.

Factor loadings Residual variance components

Variable -2LL (Df)

a2 c2 e2 a2 c2 e2

2652.50 Controlling for vocabulary

(1332)

Temporal .41 .65 .64 .00 n.s. n.s.

processlng (.27-.52) (.00-.74) (.52-.74) (-.72-.72)

Phonological .72 .08 .69 n.s. n.s. n.s.

awareness (.62-.79) (.00-.78) (-.78-.78)

.61 .04 .52 .60 Reading n.s. n.s.

(.49-.71) (.00-.67) (.35-.. 64) (-.69-.69)

2636.07 Controlling for vocabulary and nonverbal 1Q

(1329)

Temporal .39 .57 .65 .32 n.s. n.s.

processlng (.25-.52) (.00-.75) (.53-.74) (-.73-.73)

Phonological .71 .10 .69 n.s. n.s. n.s.

awareness (.61-.79) (.00-.79) (-.78-.78)

.59 .05 .52 .61 Reading n.s. n.s.

(.46-.70) (.00-.67) (.35-.65) (-.70-.70)

Genetic association 95

Figure captions

Figure 1.

Best-fitting independent pathway model and estimates of variance components for cornrnon

genetic influences and residual genetic and unique environmental influences (with no

covariate/ with vocabulary and nonverbal IQ as covariates). For greater clarity, only the

parameter estimates for genetic factor loadings and residual variance components are

shown. Unique environmental (E) factor loadings are equal to 1 minus the A + C loadings.

.40/.42

A

.20/.15

Temporal processlng

00/.10

E

Phonological awareness

.48/.48

E

Genetic association 96

Reading

.26/.27 .29/.37

E

CHAPITRE 3. CONCLUSION GÉNÉRALE

3.0 RETOUR SUR LES OBJECTIFS

Le modèle théorique exploré dans le cadre de cette thèse suggère que les habiletés

de traitement temporel interviennent dans le développement des habiletés en lecture. Ce

modèle, inspiré de celui de Bishop et Snowling (2004) (voir Figure 1 du Chapitre 1 de la

thèse), stipule que la contribution du traitement temporel serait indirecte, c'est-à-dire

qu'elle pourrait passer par la conscience phonologique (Walker et al., 2006; voir aussi

Farmer & Klein, 1995). D'autres processus, impliquant les habiletés sémantiques (TallaI,

2004) ou les habiletés orthographiques (Ramus, 2003) pourraient également expliquer la

contribution indirecte du traitement temporel à la lecture.

L'objectif général de cette thèse était d'évaluer ce modèle théorique, d'abord sur le

plan phénotypique, puis sur le plan étiologique, à un moment du développement où les

différences inter-individus sur le plan de la lecture commencent à se stabiliser (Speece et

al., 2004). Pour ce faire, deux études ont été menées auprès d'un échantillon normatif de

jumeaux âgés de 8 ans.

L'étude . 1 visait à explorer, sur le plan phénotypique, les associations entre les

habiletés de traitement temporel, la conscience phonologique et les habiletés en lecture en

testant à la pertinence d'un modèle médiationnel (Baron & Kenny, 1986). Il s'agissait donc

de voir si une partie ou la totalité de l'association entre le traitement temporel et la lecture

était dépendante de la conscience phonologique. Au second plan, cette étude visait à

extraire du modèle la variance expliquée par les habiletés non-verbales, estimées ici par la

performance à une tâche visuo-spatiale, afin de s'assurer que les associations observées ne

reflétaient pas principalement des habiletés générales associées au traitement des stimuli

non-verbaux. Aussi, il s'agissait d'explorer la contribution des habiletés de vocabulaire au

modèle retenu, afin de voir dans quelle mesure et de quelle façon y intervenaient ces

habiletés, qui sont reconnues comme étant un bon indice des habiletés verbales générales

(Sattler, 2001).

98

L'étude 2 visait, d'autre part, à tester l'implication du traitement temporel dans une

association génétique déjà reconnue dans la littérature comme ayant une influence

prépondérante sur l'acquisition des habiletés en lecture: celle entre la conscience

phonologique et les habiletés en lecture (Snowling & Hayiou-Thomas, 2006). Rappelons

que le terme traitement temporel est employé pour désigner un ensemble d'habiletés

cognitives impliquées dans le traitement des stimuli perceptifs en général, qu'ils soient

linguistiques ou non. L'implication du traitement temporel dans un facteur génétique latent

associant analyse phonologique et lecture revenait donc à proposer l'intervention de

processus cognitifs non-linguistiques dans un mécanisme sous-jacent à la lecture. Cette

étude avait également pour objectif d'examiner les influences génétiques et

environnementales propres et communes à ces trois traits, tout en contrôlant les habiletés

verbales et non-verbales. Cet objectif visait à déterminer la spécificité du mécanisme

proposé, c'est-à-dire qu'il avait pour but de s'assurer que les associations étiologiques

constatées n'étaient pas attribuables à des facteurs plus généraux, communs aux habiletés

cognitives en général (Plomin & Kovas, 2005). Il s'agissait également de positionner la

contribution du traitement temporel dans un modèle théorique de la lecture qui distingue

deux processus principaux : les processus phonologiques et les processus sémantiques. En

contrôlant les habiletés lexicales, il devenait possible de voir si la contribution du

traitement temporel à la lecture était restreinte aux processus phonologiques.

Cette discussion présente un bref résumé des résultats principaux en rapport avec

chacun des volets de cette étude, en commençant par la validation du modèle théorique de

l'association entre le traitement temporel, la conscience phonologique et la lecture sur le

plan phénotypique puis ensuite, sur le plan étiologique.

3.1 MÉDIATION PARTIELLE: L'ASSOCIATION MODÉRÉE ENTRE LE

TRAITEMENT TEMPOREL ' ET LA LECTURE PASSE, À 44%, P AR LA

CONSCIENCE PHONOLOGIQUE

Le modèle médiationnel proposant une association indirecte significative entre le

traitement temporel et la lecture, passant par la conscience phonologique, a été appuyé par

les résultats de l'étude 1. En fait, une médiation partielle a été observée, c'est-à-dire que

l'association entre les habiletés de traitement temporel et les habiletés en lecture passe en

99

partie par la conSCIence phonologique, indépendamment des habiletés non-verbales. À

noter qu'une des conditions préalables à la démonstration de ce modèle exige des

associations significatives entre les variables à l'étude. À cet égard, des associations

significatives modérées ont été observées entre les habiletés de traitement temporel et les

deux autres variables, ce qui est tout à fait conforme aux études antérieures ayant employé

des échantillons nonnatifs (Au & Lovegrove, 2001; Marshall et al., 2001; Walker et al. ,

2006). Quant à l'explication que les habiletés de traitement temporel apportent à la variance

inter-individuelle sur le plan de la lecture, elle passe en bonne partie, soit à 440/0, par la

conscience phonologique. Ces résultats suggèrent que le modèle théorique proposé est

plausible chez les enfants de 8 ans. Cette médiation partielle est compatible avec certaines

études ayant démontré que l'association entre le traitement temporel et la lecture baisse

lorsque les habiletés phonologiques sont contrôlées (Walker et al, 2006; voir aussi Marshall

et al., 2001). Par contre, il s'agit de la première étude à avoir testé spécifiquement ce

modèle médiationnel, c'est-à-dire à tester si l'association indirecte entre le traitement

temporel et la lecture par l'entremise de la cons~ience phonologique est significative; il

s ' agit-là d'une contribution notable de la thèse. Enfin, il est à noter que malgré l'appui que

constituent les résultats de cette étude pour le modèle théorique proposé, il semble que cette

médiation soit insuffisante pour expliquer l'association entre le traitement temporel et la

lecture.

Afin, entre autres, d'expliquer l'association résiduelle entre le traitement temporel et

la lecture, un des objectifs secondaires de cette étude était d'examiner la contribution du

vocabulaire à celle-ci. Les résultats montrent qu'indépendamment de la conscience

phonologique, moins de 10% de la contribution du traitement temporel à la lecture est

expliquée par le vocabulaire. Également, la même proportion de la contribution de la

conscience phonologique à la lecture est expliquée par cette variable. Ces résultats appuient

le modèle théorique proposé, en révélant que les liens constatés ne sont que faiblement

attribuables aux habiletés verbales générales, estimées ici par le vocabulaire. Ainsi, même

si les habiletés de traitement temporel sont susceptibles, selon les études antérieures,

d'influencer le niveau des habiletés langagières en contribuant au décodage du langage

parlé (Benasich et al., 2002), les résultats actuels suggèrent que cette association est

largement distincte du mécanisme qui les relie aux habiletés en lecture par la conscience

100

phonologique. Ces résultats s'alignent également avec le modèle à double voie de la lecture

proposé par Bishop et Snowling (2004), qui stipule que les habiletés phonologiques et

sémantiques contribuent de façon largement indépendante à la lecture. Il se peut aussi que

les habiletés de traitement temporel à cet âge aient moins d'impact sur les habil.etés

langagières que sur les habiletés en lecture. Par. exemple, un enfant de 8 ans avec de

mauvaises habiletés de traitement temporel pourrait être en mesure de compenser

. adéquatement ses difficultés sur le plan langagier en reconnaissant les mots grossièrement

et en se fiant au contexte et/ou à ses connaissances afin de décoder le discours . Par contre,

de telles difficultés pourraient avoir des conséquences plus apparentes et plus durables sur

la lecture fluide, qui pourrait continuer de solliciter les habiletés d'analyse et de décodage

même pour les mots connus. Or, une lenteur ou un inconfort au niveau du décodage peut

entraîner des conséquences néfastes qui auront des répercussions sur la compréhension en

lecture, en empêchant l'enfant de se concentrer sur le contenu de ce qu 'il lit. Conformément

à cette explication, certains enfants et adultes dont les difficultés langagières se sont

résorbées avec l'âge continuent de présenter des difficultés de décodage en lecture, qu 'ils

compensent en s'appuyant davantage sur leurs ressources sémantiques lorsqu 'ils lisent

(Snowling, 2000). Néanmoins, ces explications sont encore à un stade embryonnaire et

devront être considérées spécifiquement dans les études futures.

Enfin, puisque le vocabulaire et les blocs sont les deux sous-tests utilisés pour

estimer le QI général (Sattler, 2001), il est raisonnable de conclure que le mécanisme de

médiation observé dépasse l'influence des habiletés intellectuelles générales. Il s ' agit de la

première étude populationnelle portant sur l 'hypothèse du traitement temporel dans la

lecture à avoir tenu compte de ces deux domaines d'habiletés. L'ensemble des résultats de

la première étude appuient la pertinence de considérer ce mécanisme reliant le traitement

temporel à la lecture par l'entremise de la conscience phonologique distinctement, comme

décrivant une chaîne causale qui n'est pas seulement le produit de l'influence d'habiletés

cognitives générales. Cependant, d'autres mécanismes indépendants des habiletés

intellectuelles générales pourraient co-exister avec celui testé ici, puisque près de la moitié

de la contribution du traitement temporel à la lecture était indépendante de ceux -ci et de la

conscience phonologique. D'autres auteurs ont suggéré une association complexe entre le

traitement temporel et la lecture dans la population générale (Au & Lovegrove, 2001 ;

101

Marshall et al., 2001; Walkeret al., 2006). Ceux-ci suggèrent qu'en plus de contribuer à la

lecture par l'entremise des habiletés phonologiques, certains processus impliqués dans les

tâches de traitement temporel pourraient aUSSI l'influencer via les habiletés

orthographiques. Les processus orthographiques sont en lien avec la reconnaissance des

séquences graphiques durant la lecture; un traitement rapide des stimuli visuels et de leur

ordre de présentation est donc requis, ce qui expliquerait l'implication du traitement

temporel dans ces processus (Stein, .2001). Les résultats de l'Étude 1 sont compatibles avec

l'existence d'un tel processus.

3.2 HÉRITABILITÉ DES DIFFÉRENCES INDIVIDUELLES SUR LE PLAN DES .

HABILETÉS DE TRAITEMENT TEMPOREL

Dans l'étude 2, un des objectifs préalables à l'estimation de l'étiologie génétique et

environnementale commune entre le traitement temporel, la conscience phonologique et la

lecture était de qualifier l'étiologie des différences individuelles sur le plan des habiletés de

traitement temporel à 8 ans. Les résultats suggèrent que ces habiletés sont fortement

héritables. En fait, toute la ressemblance familiale en regard des habiletés de traitement

temporel passerait par des facteurs génétiques. Ces résultats laissent entendre que les

habiletés de traitement temporel ne sont pas seulement le produit de l'exposition à certains

stimuli mais que leur niveau est, dans une mesure importante, déterminé par le bagage

génétique de chacun. Ces résultats sont conformes à ceux d'une étude longitudinale

prospective, qui identifie une agrégation familiale présente très tôt chez les enfants avec et

sans risque de développer de~ troubles langagiers (Benasich & TallaI, 2002). Il s'agit de la

première étude détenant suffisamment de puissance statistique pour modéliser l'étiologie

des différences individuelles en regard de ces habiletés. Il s'agit donc d'un élément

novateur additionnel de cette thèse.

102

3.3 FACTEUR GÉNÉTIQUE COMMUN AU · TRAITEMENT TEMPOREL, À LA

CONSCIENCE PHONOLOGIQUE ET À. LA LECTURE, LARGEMENT

INDÉPENDANT DES HABILETÉS VERBALES ET NON-VERBALES

L'objectif principal de l'étude 2 était de voir si l'étiologie génétique du traitement

temporel relève en partie du facteur latent génétique qui réunit la conscience phonologique

et la lecture, au-delà de leur association génétique potentielle avec des habiletés verbales et

non-verbales. Il s'agit ge la première étude documentant l'étiologie génétique et

environnementale commune aux différences individuelles sur les habiletés de traitement

temporel et d'autres traits associés à la lecture. Les résultats des analyses génétiques

multivariées révèlent la présence d'un facteur génétique latent commun au traitement

temporel, à la conscience phonologIque et à la lecture. De concert avec les résultats

montrant une association entre ces traits au plan neurophysiologique (Gelfand &

Bookhei~er, 2003; Poldrack et al., 2001), les résultats présentés dans cette thèse suggèrent

que ces traits sont non seulement fondamentalement liés au cours du le développement

normatif de la lecture, mais qu'ils le sont aussi sur le plan étiologique. Le mécanisme

fonctionnel apparaît donc plausible pour expliquer la façon dont s'organise ce lien. Certes,

il n'est qu'un mécanisme parmi d'autres, utilisé pour expliquer l'apprentissage de la

lecture. Après tout, l'étude 1 a montré que 8% de la variance intra-paire et environ 50% de

la variance inter-paire quant à la lecture était expliqué par la contribution partagée et unique

entre le traitement temporel et la conscience phonologique. L'implication de ce mécanisme

pour la perfonnance en lecture est tout de même significative et spécifique, c'est-à-dire

qu'elle ne semble pas s'expliquer par l'intervention de gènes dont la portée serait plus large

sur le plan de la cognition (Plomin & Kovas, 2005). Plusieurs études ont déjà fait valoir

l'étiologie génétique de l'association entre la conscience phonologique et la lecture (e.g.,

Gayan & OIson, 2001). Les résultats présents ajoutent à cette démonstration en montrant

que le traitement temporel a son rôle à jouer dans ce mécanisme, parce qu'une partie des

gènes qui expliquent le lien entre la conscience phonologique et la lecture sont aussi

impliqués dans l'étiologie du traitement temporel.

L'étiologie génétique commune n'explique toutefois pas toute la covariance

génétique entre les variables de l'étude 2. En effet, malgré ce facteur génétique commun, le

103

traitement temporel et la lecture conservent une étiologie génétique qui leur est spécifique.

Une analyse révèle que d'autres gènes sont impliqués dans les différences individuelles sur

le plan des habiletés de traitement temporel et que ces influences ne sont pas impliquées

dans les habiletés en lecture. Des études futures pourront tenter de voir si cette étiologie

génétique résiduelle est partagée avec d'autres phénotypes.

3.4 INTERVENTION DES GÈNES GÉNÉRALISTES?

Bien que les habiletés non-verbales partagent une petite portion de vanance

génétique avec les variables de l'étude 2, cette étiologie commune est insuffisante pour

expliquer leurs associations génétiques. Les habiletés verbales, mesurées par le vocabulaire,

partagent, dans cette étude, une bonne partie de leur étiologie génétique avec les habiletés

non-verbales, ce qui est tout à fait compatible avec l 'hypothèse d'un facteur g sur le plan

cognitif qui serait d'origine génétique (Plomin & Kovas, 2005). Ceux-ci sont toutefois

insuffisants pour expliquer l'étiologie génétique commune aux habiletés de traitement

temporel, à la conscience phonologique et à la lecture, ce qui est également conforme aux

résultats antérieurs qui suggèrent que les diverses composantes de la lecture possèdent des

associations étiologiques entre elles qui surpassent l'intervention de ces gènes généralistes

(Snowling & Hayiou-Thomas, 2006). Les écrits antérieurs justifient donc de contrôler

l'effet de ces gènes généralistes pour isoler l'étiologie génétique spécifique au mécanisme

postulé, mais les résultats obtenus suggèrent aussi que les associations génétiques dans le

développement de la lecture sont plus complexes et que pour bien les comprendre, il faut

s'attarder aux associations étiologiques plus spécifiques qui les unissent.

3.5 RETOUR SUR LE MODÈLE THÉORIQUE PROPOSÉ

. Le modèle théorique proposé dans le cadre de la présente thèse intégrait le

traitement temporel à l'explication de la continuité entre le développement langagier et

l'apprentissage de la lecture. Ce modèle s'inspirait de celui élaboré par Bishop et Snowling

(2004), qui identifie deux voies à l'origine de cette ' continuité : la voie sémantique et la voie

phonologique, qui comprend les processus phonologiques et orthographiques. Chaque voie

est gérée par des habiletés cognitives et langagières différentes et leur contribution à la

lecture est largement distincte, sans toutefois être indépendante. Essentiellement, le modèle

104

proposé stipulait que le traitement temporel était une composante cognitive additionnelle à

considérer dans ce modèle, qui pouvait agir de façon indirecte sur l'apprentissage de la

lecture en affectant ces trois domaines d'habiletés. Bien que plus d'insistance ait été mise

sur le processus impliquant les habiletés phonologiques, les résultats récoltés ont toutefois

permis de préciser certaines hypothèses quant à l'ensemble de ce modèle. En résumé, cette

thèse appuie la pertinence d'un tel modèle théorique, c'est-à-dire qu'elle soutient que des

habiletés cognitives de l'ordre du traitement temporel sont importantes pour bien

comprendre la continuité entre le développement du langage et l'acquisition de la lecture.

Premièrement, les résultats de cette thèse ont permi~ de mettre en évidence une

contribution substantielle et spécifique du traitement temporel à la ,lecture par l' entremise

de la conscience phonologique, qui permet le décodage des mots. Cette association

indirecte est suffisante pour expliquer près de la moitié du lien entre le traitement temporel

et la lecture. De plus, elle est en grande partie indépendante des habiletés lexicales et non­

verbales, ce qui démontre sa spécificité. Cette thèse a aussi permis de faire valoir l'origine

génétique de ce mécanisme. Ces résultats sont donc compatibles avec l'existence d'une

chaîne causale d'origine génétique, reliant le traitement temporel à la lecture par

l'entremise de la conscience phonologique durant le développement. Le traitement

temporel influencerait donc la formation des représentations phonologiques et affecterait

indirectement l'établissement de la correspondance graphème-phonème par la voie

phonologique.

Une contribution importante de cette thèse est donc d'avoir approfondi la

compréhension de 'l'intervention des habiletés phonologiques à l'acquisition de la lecture.

Ainsi, au moment de l'entrée à l'école, l'enfant moyen possède une telle connaissance de la

structure phonologique du langage qu'il est en mesure d'analyser et de segmenter les mots

en leurs phonèmes et même de manipuler ces phonèmes; il possède une certaine conscience

phonologique (Nittrouer, 2002). En aidant le jeune enfant à mieux percevoir et analyser les

caractéristiques temporelles du discours normal, les habiletés de traitement temporel

l'aideraient à forger des représentations précises et stables des phonèmes. Elles seraient

donc un pré-requis de la conscience phonologique. De même, elles pourraient entretenir un

lien durable avec la conscience phonologique, en affectant la capacité avec laquelle

105

l'individu peut accéder à la structure phonologique et à la séquence d'apparition des unités

linguistiques; en continuité avec cette affinnation, l'association entre le traitement temporel

et la conscience phonologique a été observé non seulement chez les enfants, mais aussi

chez les adultes (e.g., Au & Lovegrove, 2001).

Deuxièmement, le modèle théorique proposé stipulait que la contribution du

traitement temporel à la lecture pouvait aussi découler de sa contribution indirecte à

l'acquisition du lexique et de la grammaire, qui constituent les habiletés sémantiques

(TallaI, 2004). En influençant la segmentation du discours, le traitement temporel serait

impliqué dans la fonnation du lexique et des habiletés grammaticales et avoir une

contribution à la lecture via la voie sémantique. Cette voie, qui implique aussi les habiletés

phonologiques, est à distinguer de la voie phonologique en ce sens qu'elle maintient que la

continuité entre les habiletés langagières et en lecture n'est pas attribuable à la phonologie

mais aux . connaissances lexicales et grammaticales. Confonnément à cette hypothèse,

l'association entre le traitement temporel et les habiletés lexicales passait également par les

habiletés phonologiques. De surcroît, bien qu'elle était significative, la contribution du

traitement temporel à la lecture par l'entremise de la voie sémantique était moins

importante que celle passant par la voie phonologique. Ces résultats soutiennent que la

contribution du traitement temporel dépasse l'influence qu'il peut avoir sur l'acquisition du

vocabulaire, qu'il est impliqué dans le décodage même de la lecture. L'existence des deux

processus a néanmoins été appuyée par les présents résultats.

Troisièmement, toujours selon le modèle proposé, la contribution du traitement

temporel à la lecture pouvait aussi découler d'une voie impliquant les habiletés

orthographiques, en affectant le traitement rapide des séquences graphiques du texte écrit

(Stein, 2001). Ce processus n'a pas spécifiquement été testé dans le cadre de cette thèse,

mais certains résultats soutiennent qu'il est important de le considérer. En effet, sur le plan

phénotypique, une fois les habiletés phonologiques, lexicales et non-verbales considérées, il

demeurait une association résiduelle significative entre le traitement temporel et la lecture.

Puisque les tâches respectives à ces deux domaines d 'habiletés étaient les seules à

impliquer un traitement visuel rapide, cette association résiduelle pourrait, par- déduction,

refléter ce troisième p.rocessus. Sur le plan étiologique, une telle association résiduelle entre

106

le traitement temporel et la lecture n'a pas été mise en évidence. Ces résultats pourraient

être à l'encontre de ce processus ou tout simplement refléter un manque de puissance

statistique. Or, il se peut également que ce processus partage une grande partie de son

étiologie avec celui impliquant le traitement temporel aux habiletés phonologiques, ce qui

serait cohérent avec certains résultats antérieurs montrant une étiologie commune entre les

habiletés phonologiques et orthographiques (Byme et al., 2007, 2005).

Cette thèse aura donc fait valoir que la contribution du traitement temporel à la

lecture se fait indirectement et surtout, par l'entremise de plusieurs processus, dont le plus

important semble être celui impliquant la conscience phonologique.

3.6 LIMITES DE LA THÈSE

Cette thèse comporte certaines limites méthodologiques qui diminuent la portée des

conclusions pouvant en être tirées. Principalement, des tâches additionnelles auraient pu

être administrées lorsque les jumeaux étaient âgés de 8 ans, afin de bien distinguer les trois

processus proposés dans le modèle théorique. Entre autres, une évaluation complète des

habiletés sémantiques à 8 ans, comprenant des tâches de vocabulaire et de grammaire,

aurait permis de mieux caractériser la contribution du . traitement temporel par la voie

sémantique. De même, une évaluation des habiletés orthographiques aurait permis · de

mieux définir la contribution du traitement temporel par la voie orthographique, ainsi que

l'étiologie de cette dernière. Dans un tout autre ordre d'idées, des tâches de traitement

temporel plus nombreuses et plus circonscrites auraient pu permettre de distinguer les

différents domaines d 'habiletés temporelles, comme celles ' reliées au traitement rapide et 1

celles reliées à la mise en séquence de stimuli. La façon dont les habiletés de traitement

temporel interviennent sur les habiletés phonologiques, sémantiques et orthographiques

aurait donc pu être précisée. Enfin, une plus grande puissance statistique, conférée par un

plus grand nombre de participants, aurait peut-être permis de modéliser certaines influences

étiologiques de moins grande amplitude, mais tout de même importantes pour bien

comprendre la nature des associations phénotypiques observées entre les variables. Ces

limites principales, loin d'invalider les résultats de la thèse, signalent tout de même une

certaine prudence dans leur interprétation. Malgré tout, ces résultats précisent de

107

nombreuses hypothèses quant à l'association entre le traitement temporel et la lecture et

constituent une base solide sur laquelle pourront s'appuyer les études futures.

3.7 AVENUES DE RECHERCHE PROMETTEUSES

Les études qui composent cette thèse ont apporté de nouveaux éléments de réponse

à des questions centrales concernant l'implication des habiletés de traitement temporel dans

, l'acquisition de la phonologie et de la lecture. Cependant, le travail est loin d'être terminé.

En effet, les résultats obtenus ne représentent pas un aboutissement, mais ouvrent plutôt la

voie à de nombreuses pistes de recherche. De plus, plusieurs questions n'ont pu être

abordées dans le cadre de cette thèse et demeurent donc sans réponse.

Ainsi, les études de cette thèse appuient la présence d'un mécanisme fonctionnel

reliant le traitement temporel aux habiletés phonologiques en lecture. Par contre, les

résultats ont laissé entrevoir que ce mécanisme n'était pas le seul responsable de

l'association entre le traitement temporel et la lecture, ce qui s'apparente aux conclusions

de quelques études, qui ont aus'si proposé plusieurs voies impliquées dans le processus de

lecture (Au & Lovegrove, 2001; Walker et al., 2006). Clairement, les prochaines études

devront étudier simultanément plusieurs processus parmi ceux susceptibles de lier .le

traitement temporel à la lecture. Pour ce faire, elles devront employer des tâches qUI

permettront de décomposer ces mécanismes. Par exemple, Walker et ses collègues ont

proposé que le traitement rapide des stimuli perceptifs était spécifiquement relié aux

habiletés orthographiques impliquées dans la lecture. Il pourrait donc être pertinent

d'administrer aux mêmes participants des tâches de traitement rapide, des tâches de

traitement séquentiel qui n'impliquent pas le traitement rapide, des tâches phonologiques,

ainsi que des tâches orthographiques, en plus d'évaluer les habiletés en lecture. D'autres

habiletés phonologiques, comme la mémoire phonologique à court terme et la

dénomination automatisée, pourraient également être jointes à l'étude. De plus, il pourrait

être intéressant d'estimer l'étiologie propre et commune à ces différents mécanismes; cela

permettrait de voir s'il s'agit du même processus de base agissant à divers niveaux ou s'il

s'agit plutôt de plusieurs processus inter-reliés mais néanmoins distincts sur le plan

étiologique et phénotypique. Par exemple, certaines études génétiques ont suggéré que

l'association génétique à la base de la conscience phonologique et de la lecture s'étendait

108

aussi aux autres domaines d'habiletés phonologiques (Petrill et al., 2006). Or, d'autres

résultats d'études de jumeaux (Gayan & OIson, 2003), ainsi que des études phénotypiques

(e.g., Marshall et al., 2001), suggèrent que les composantes des habiletés phonologiques

interviennent à différents niveaux de la lecture et qu'elle possèdent une association

étiologique distincte avec celle-ci. En explorant simultanément l'étiologie de plusieurs

mécanismes, il sera possible de qualifier la contribution de chacun au processus de lecture,

et ce, à différentes étapes du développement.

Enfin, les études présentées dans cette thèse ont démontré la présence d 'un

mécanisme fonctionnel d'origine génétique, reliant le traitement temporel aux habiletés

phonologiques et à la lecture à 8 ans. Ces résultats soutiennent que l'association entre ces

phénotypes est durable, c'est-à-dire qu'elle ne se" produit pas seulement lors de la petite

enfance, alors que l'enfant acquiert ses représentations phonologiques qui constitueront le

fondement de l'apprentissage de la lecture. Toutefois, ils n'offrent pas d'information quant

à l'évolution de cette association, de la petite enfance à l'âge scolaire. Or, ces informations

sont primordiales afin que le traitement temporel soit reconnu comme faisant partie

intégrante de l'apprentissage de la lecture dans la population générale. En d'autres mots,

l'intervention causale du traitement temporel dans l'acquisition de la conscience

phonologique et des habiletés en lecture ne pourra être reconnue que lorsque des résultats

longitudinaux prospectifs soutiendront que le traitement temporel précède et prédit

efficacement ces phénotypes. Dans la même veine, des données génétiquement

informatives recueillies longitudinalement permettront aussi de mieux comprendre l'origine

et l'évolution de ce mécanisme. Par exemple, elles permettraient de voir si les habiletés de

traitement temporel sont héritables dès la petite enfance et si tel est le cas, si ce sont les

mêmes influences génétiques qui expliquent les diffé~ences individuelles sur le plan de la

phonologie et de la lecture subséquemment De tels résultats indiqueraient que les habiletés

de traitement temporel sont héritables et qu'elles interviennent, de façon causale, dans le

développement des habiletés phonologiques et donc indirectement, lors de l'apprentissage

de la lecture.

Enfin, les prochaines études devront tenter de bénéficier d'une plus grande

puissance statistique, afin d'explorer les sources d'influence environnementales communes

109

et spécifiques au traitement temporel, à. la conscience phonologique et à la lecture.

L'exploration présente a pennis de déceler de petites influences environnementales, mais la

puissance statistique était probablement insuffisante pour bien les estimer. Or, sur le plan

théorique, de telles influences font sens. Les influences environnementales familiales

reliées aux différences individuelles sur le plan langagier et de la lecture sont reconnues

(e.g. , Snow, Burns, & Griffin, 1998). Les influences environnementales qui pourraient être

associées aux habiletés phonologiques et au traitement temporel ont été peu discutées. Tout

de même, en faveur de l'intervention de l'environnement sur le niveau des habiletés

phonologiques, l'exposition à un vocabulaire plus riche a été associée à une meilleure

conscience phonologique (Walley et al., 2003). De même, les apprentissages effectués à

l'entrée à l'école en vue de l'acquisition de la lecture ont aussi des effets positifs sur les

habiletés phonologiques (CastIes, Holmes, Neath, & Kinoshita, 2003). Il semble donc

. qu'un environnement familial plus riche sur les plans langagier et de la litéracie contribue

aussi à l'amélioration des habiletés phonologiques. Les habiletés de traitement temporel

pourraient elles aussi bénéficier de telles influences. Par exemple, Bishop (2006) a proposé

que les habiletés de traitement temporel étaient sensibles à l'exposition environnementale,

évoquant par ailleurs l'éducation musicale précoce afin d'expliquer les différences

individuelles sur ce point. De même, les études d'intervention ont 4émontré qu'il était

possible de changer le niveau des habiletés de traitement temporel, en exposant des enfants

de façon intensive à un discours acoustiquement modifié pour le rendre plus facilement

décodable (Habib et al., 1999; Temple et al., 2003). Tous ces éléments suggèrent que les

influences environnementales, bien que moins importantes, auraient leur rôle à jouer dans

l'explication de l'association entre ces variables. Des études effectuées auprès de plus

grands échantillons pourront vérifier la .validité de ces hypothèses.

3.8 CONCLUSION

Ces travaux ont permis de jeter un regard neuf sur une hypothèse qui, depuis plus de

trente ans, a fait l'objet de nombreuses critiques. En se concentrant sur l'association et

l'étiologie des variables à l'étude au plan des différences individuelles, il a été possible de

vérifier empiriquement la présence · d'un mécanisme reliant les habiletés de traitement

temporel, un ensemble de processus non-linguistiques, à l'acquisition de la lecture, un

110

domaine d 'habiletés prépondérant pour le développement de l'enfant, autant sur le plan

scolaire que socio-affectif (Cohen, 2005). Ces résultats suggèrent que la variabilité

constatée dans les études antérieures portant sur la dyslexie, qui constitue une bonne part

des critiques formulées à l'endroit de cette hypothèse, n'était pas, comme l'ont suggéré

certains (e.g., Ramus, 2003), un élément allant à l'encontre de celle-ci. Alternativement,

des facteurs méthodologiques pourraient être responsables d'une part substantielle de la

confusion qui règne autour de 1 'hypothèse du traitement temporel. · Entre autres, la dyslexie

étant un diagnostic complexe dont les causes sont méconnues (Rutter et Maughan, 2005),

les critères de sélection présentent une grande variabilité entre les études, ce qui a pu

contribuer aux incohérences remarquées antérieurement. Ces résultats présentent des

implications pour l'intervention auprès des enfants aux prises avec des difficultés en

lecture, puisqu'ils proposent que des interventions touchant les habiletés perceptives de

base sont susceptibles d'entraîner les répercussions positives sur les compétences en lecture

lorsque les habiletés phonologiques sont aussi touchées. Toutefois, les résultats laissent

présager que de telles interventions, même bien ciblées, ne seraient pas suffisantes pour

régler toutes les difficultés en lecture, du moins chez les enfants de 8 ans. Malgré tout,

l'ensemble de ces travaux soutient que les habiletés de traitement temporel sont impliquées

dans les processus sous-j acents à la lecture.

En terminant, cette thèse suggère que les processus impliqués dans la lecture ne sont

pas complètement distincts de processus cognitifs qui ne touchent pas spécifiquement le

traitement de stimuli linguistiques. Ces résultats remettent en question les théories

linguistiques du langage et de la lecture, qui postulent un module restreint au traitement

linguistique dans le cerveau humain (Liberman, Shankweiler, & Libberman, 1989;

Studdert-Kennedy, 2002). Toutefois, plutôt que de dénaturer les processus à la base de la

lecture, ils proposent plutôt que certains processus cognitifs, notamment en lien avec le

traitement temporel, y contribuent.

III

RÉFÉRENCES (CHAPITRES 1 ET 3)

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