Le principal objectif de ce travail de thèse est de valider l’hypothèse générale selon laquelle les conducteurs automobiles sélectionnent un mode d’action et le régulent en percevant des possibilités de dépassement, appelées affordances. À travers trois études réalisées sur simulateur de conduite, nous avons montré tout d’abord que les conducteurs prennent la décision d’initier un dépassement en fonction d’une affordance définie par le ratio entre les propriétés du système agent-environnement (la vitesse minimale satisfaisante pour réussir un dépassement (MSV)) et la propriété de l’agent (vitesse maximale du véhicule conduit (Vmax)). Nous avons ensuite mis en évidence que la décision d’initier un dépassement dépendait majoritairement de l’affordance de haut niveau MSA/Amax, définie par le ratio entre une propriété du système agent-environnement (accélération minimale satisfaisante pour réussir un dépassement (MSA)) et la propriété de l’agent (accélération maximale du véhicule conduit (Amax)). Enfin, nous avons démontré la capacité des conducteurs à exploiter des possibilités de dépassement définies par le ratio entre les propriétés du système agent-environnement (MSA) et les propriétés de l’agent (accélération maximale du véhicule conduit en 4ème (Amax 4ème) et accélération maximale du véhicule conduit en 3ème (Amax 3ème)). La formalisation de ces affordances nous a ainsi permis d’élargir le domaine d’application de l’affordance-based control (Fajen, 2007a) à des tâches de dépassement très proches de situations réelles. De futures recherches permettront d’identifier les invariants optiques sous-jacents au dépassement et d’étudier les modalités de leur prise en compte. / The main objective of this thesis is to validate the general hypothesis that car drivers select a mode of action and regulate it by perceiving overtaking possibilities called affordances. Through three experiments carried out on driving simulator, we firstly showed that car drivers take the decision to initiate an overtaking on the basis of an affordance defined by the ratio between the properties of the agent-environment system (minimum satisfactory velocity to succeed an overtaking (MSV)) and the agent property (maximum speed of the vehicle driven (Vmax)). Secondly, we have highlighted that the decision to initiate an overtaking depended mainly on a high order affordance, the MSA/Amax, defined by the ratio between a property of the agent-environment system (minimum satisfactory acceleration to succeed an overtaking (MSA)) and the property of the agent (maximum acceleration of the vehicle driven (Amax)). Thirdly, we showed that drivers are able to exploit the overtaking opportunities defined by the ratio between the properties of the agent-environment system (MSA) and the agent’s properties (maximum acceleration of the vehicle driven in 4th gear (Amax 4th) and maximum acceleration of the vehicle driven in 3rd gear (Amax 3rd)). The formalization of these possibilities for action allowed us to expand the scope of the affordance-based control (Fajen, 2007a) to the overtaking tasks which are close of situations encountered in daily life and to take a new look at this kind of tasks. Future research will be needed to identify the optical invariant underlying the overtaking and to study how they are taken into account, especially when a competition between affordances occurs.

La traversée d’intersection constitue une tâche typique dans laquelle plusieurs affordances coexistent, l’une traduisant les possibilités de franchir l’intersection, l’autre traduisant les possibilités d’immobiliser le véhicule afin d’éviter une collision. En nous inspirant des travaux de Gibson et Crooks (1938), nous avons formalisé les affordances Field of Safe Travel (FST) et Minimum Stopping Zone (MSZ) en termes de temps critique pour réussir le franchissement d’intersection et l’immobilisation du véhicule, respectivement. Grâce à un dispositif de réalité virtuelle et un simulateur de conduite, nous avons testé la prise en compte de ces affordances par un agent engagé dans la tâche de référence à travers trois expérimentations. Les résultats, appuyés par notre modèle de prise de décision, montrent que le conducteur intègre non seulement l’affordance FST, mais aussi l’affordance MSZ, dans sa décision de franchir l’intersection. De plus, l’utilisation conjointe de ces deux affordances rend compte des régulations de vitesses produites par un agent devant réaliser la tâche de franchissement en présence d’un véhicule préprogrammée ou soumis au contrôle d’un autre agent. Ces différents résultats montrent que les agents prennent en compte les différentes possibilités qui leur sont offertes (affordances FST et MSZ) pour faire un choix adapté et réguler leur vitesse. / Crossing an intersection is a typical task in which several affordances coexist, one offering the possibilities to safely cross the intersection (the main goal) and another offering the possibilities to stop the driving car to avoid a collision (the alternative goal). Based on Gibson and Crooks’ works (1938), we formalized the so-called Field of Safe Travel (FST) and Minimum Stopping Zone (MSZ) affordances in terms of critical time for safe crossing and for safe stopping, respectively. Using a virtual reality set-up with a driving simulator, three experiments have been designed to test the role of these two affordances on the decision-making and the regulation of action process. Our results, supported by a model of decision-making, reveal that drivers rely not only on the FST affordance, but also on the MSZ affordance, to choose to cross-or-not the intersection. Moreover, the joint use of these affordances is still observed when drivers have to control their velocity to perform the task when either a vehicle with a computed kinematic or a car driven by another agent is approaching. Put together, these results show that drivers take into account several possibilities for action offered by the environment (FST and MSZ affordances) to make a suitable choice and to control their speed when approaching an intersection.

Notre motricité s’adapte plus ou moins facilement aux changements liés, à l’environnement et à l’évolution de nos capacités au cours de nos expériences, de nos apprentissages et de l’avancée dans l’âge. Nous nous efforçons alors de trouver des solutions optimales, pour être plus performants, plus efficaces. Le couplage perception-action est à la base de l’organisation du contrôle moteur. L’Homme perçoit à travers plusieurs systèmes sensoriels des informations intrinsèques, en provenance de l’état du corps lui-même, et des informations extrinsèques, issues de l’environnement. Ces informations sont mises au service du mouvement et des actions de la vie quotidienne à travers les processus cognitivo-moteurs : de prédiction, d’estimation et de planification motrice. Interroger ces mécanismes chez des personnes âgées fragilisées par l’apparition de troubles cognitifs légers en lien avec la maladie d’Alzheimer, permet de mieux comprendre leur capacité d’adaptation et de compensation face à ce vieillissement. Il s’agit par ailleurs de maintenir et de renforcer ces capacités par l’enrichissement réfléchi de l’environnement de stimulation de la personne âgée. Ces interventions préventives représentent un intérêt majeur pour la préservation de l’indépendance fonctionnelle des personnes âgées vulnérables. Ces travaux de thèse proposent le développement d’outils permettant la stimulation et le renforcement des processus cognitivo-moteurs. Il s’agit d’engager le couplage perception-action à travers des exercices moteurs implicites favorisant l’acquisition de nouveaux apprentissages et le renforcement des processus d’adaptation et de compensation au cours de l’évolution de la maladie. / To write, take, walk, talk is a part of our daily. Our motor ability is used to change depending on our environment and our skill, acquired thanks to our experience, learnings, and according to our age. We strive to find optimal solutions, to be more performants, more efficient. But we must be able to discern to act well and act to better discern. This « perception-action » coupling is the basis of the organization of motor control. Human can discern through several sensory systems (Visual, auditory, proprioceptive) intrinsic informations, coming from his own body, and extrinsic informations, from his environment. All of these informations are in the service of the movement and actions of daily life through the cognitivo-motor processes: of prediction, estimation and motor planning. To question these processes in aged people, weakened by mild cognitive impairment related to Alzheimer's disease, first allow to better understand their adaptation and compensatory capacities faced to this pathological aging. These preventive interventions represent a source of major interest, especially in the preservation of functional independence of vulnerable old people.These works of thesis propose development of tools for stimulating and strengthening cognitive-motor processes. It is clearly about engaging the perception-action coupling through implicit motor exercises benefiting the acquisition of new training and strengthen the process of adaptation and compensation during the progression of Alzheimer’s disease. So many of these processes stimulation exercises will be presented to better know the components relates to the action.

L’objectif de ce travail est de caractériser la dynamique des coordinations de nageurs experts en fonction de la manipulation de contraintes de tâche (vitesse de nage) et d’environnement (écoulement). Les coordinations intra- et inter-membre (bras vs. bras et bras vs. jambes) sont déterminées à l’aide de centrales inertielles positionnées sur des nageurs experts, réalisant deux tâches de scanning dans une piscine et un bassin à contre-courant. Nous caractérisons l’effet de l’environnement en comparant la coordination intra-bras à la même vitesse de nage dans les deux bassins, puis la dynamique de cette même coordination et de la coordination bras vs. bras lors d’une tâche impliquant huit vitesses. Finalement, la dynamique des coordinations bras vs. jambes est analysée, tout comme l’asymétrie droite/gauche.Nos résultats montrent que le flume canalise l’émergence de comportements fonctionnels, en particulier en faisant décroître la durée de la phase de glisse du fait de l’écoulement dynamique de la masse d’eau. L’augmentation de la vitesse de nage montre de plus larges implications des jambes dans la propulsion. La nage dans le flume conduit à une force de couplage plus faible entre les bras et les jambes et de plus larges asymétries droite/gauche. Les nageurs experts sont donc capables d’adapter leurs coordinations intra- et inter-segmentaires et peuvent transiter entre différents patrons en fonction des contraintes auxquelles ils font face. Ainsi, des périodes de stabilité sont couplées avec des périodes de flexibilité comportementales, exemplifiant leur habileté pour réaliser le but de la tâche en interagissant fonctionnellement avec l’environnement aquatique. / The aim of this thesis is to investigate the coordination dynamics of expert swimmers as a function of both task (swimming speed) and environmental (fluid flow) constraints manipulation. The intra - and inter-segmental coordination (arms vs. arms and arms vs. legs) are assessed by inertial measurement units positioned on expert swimmers swimming two separated scanning tasks in a flume and in a pool. We investigate the effect of aquatic flow by comparing the upper limb coordination when the swimmers swim at a similar speed in pool and flume, then, the upper limb coordination dynamics during a scanning procedure where speed is increased through eight steps. Finally, the arms vs. legs coordination dynamics and the right/left asymmetry were analyzed.Our findings demonstrate that flume is channeling the emergence of functional expert swimmers’ movement patterns, in particular the decrease of glide phase duration related to the moving body of water. The increase of speed reveals larger implications of the lower limbs in the propulsion. Flume swimming leads to lower coupling strength between oscillators and higher asymmetries in the flume. Our findings thus demonstrated that experts are able to adapt their coordination patterns at different levels (intra-segmental of the upper limbs / inter-limb i.e., arms vs. legs) and by transiting between different patterns according to the constraints encountered. Thus swimmers exhibit both periods of behavioral stability and periods of adaptive flexibility, showing their ability to achieve the task-goal by functional interaction with the aquatic environment.