Dans le domaine des comportements sexuels chez l'humain, la sensibilité de la région génitale est essentielle. Il est formellement connu que cette région du corps est une zone dite « érogène » très innervée. Mais qu'en est-il vraiment? La sensibilité de la région périnéale chez l'homme résulte de l'activité de ces récepteurs. Un récepteur cutané est un organe sensoriel situé dans le derme ou l'épiderme. Il existe trois catégories de récepteurs qui sont définis par leur modalité: les mécanorécepteurs, les thermorécepteurs et les nocicepteurs. Cette étude traite des mécanorécepteurs. La sensation déclenchée par une stimulation tactile est évaluée chez l'homme conscient en laboratoire par des tests de seuils de détection psychophysiques. L'objectif principal est d'établir une cartographie des seuils de détection de la région périnéale chez l'homme sain. Le sous objectif est d'en déduire la présence de récepteurs cutanés. Les participants étaient de sexe masculin. La population expérimentale était dite « saine ». Les sujets étaient âgés de 18 à 35 ans. Le nombre de participants était de 12. Les trois séries de modalités ont été effectuées dans l'ordre suivant : toucher léger, pression et vibration. Les monofilaments de Semmes-Weinstein ont été utilisés pour mesurer le seuil de détection au toucher léger. Le Vulvogesiomètre a été utilisés pour mesurer le seuil de détection à la pression. L'appareil de mesure pour la vibration était un Vibralgic®. Les tests ont été effectués en condition flasque avec le prépuce rétracté et toujours dans le même ordre. Le cou, le ventre la base dorsale, le corps du pénis, la couronne du gland, le milieu du gland, la base ventrale, le frein et le testicule droit. L'analyse descriptive des données a été faite à partir des données brutes pour obtenir les seuils de détection. Puis des regroupements par zone ont été effectués pour l'analyse statistique. Dans le premier regroupement par zone on distingue la zone sexuelle secondaire (le cou), la zone neutre (le ventre) et la zone génitale qui comprend tous les points de la région périnéale. Les résultats d'une analyse de la variance montrent que : (l) la zone sexuelle secondaire est plus sensible au toucher léger que la zone neutre et la zone génitale (ou sexuelle); (2) la zone sexuelle secondaire est plus sensible à la pression que la zone neutre mais pas que la zone sexuelle; (3) la sensibilité à la vibration est la même pour l'ensemble des régions testées, mais la sensibilité à la vibration à 128Hz est plus grande que celles à 30Hz et 64Hz qui sont similaires. Les travaux effectués nous ont permis d'établir une cartographie des seuils de sensibilité de la région périnéale pour le toucher léger, la pression et la vibration. La zone sexuelle secondaire se démarque des autres comme étant la plus sensible. La zone génitale se rapproche plus de la zone neutre. En lien avec la neurophysiologie, nos résultats permettent de suspecter la présence sur le gland de corpuscules de Meissner et de corpuscules de Pacini. Ces résultats sont cliniquement importants puisqu'ils apportent de nouvelles données sur des régions non étudiées dans la littérature. Ils offrent de nouveaux outils pour la comparaison avec des populations cliniques comme les blessés médullaires et les transsexuels. Ils sont aussi pertinents pour la comparaison avec des patients post-chirurgie génitale. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Région périnéale, seuil de sensibilité, vibration, pression, toucher léger.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Loin d’être une simple enveloppe pour notre corps, la peau constitue une frontière mécanique, physique, chimique et immunologique d’une remarquable efficacité. Cette fonction est en grande partie assurée par la couche la plus superficielle de la peau, appelée stratum corneum. Néanmoins, dans la vie de tous les jours, le frottement répété de la peau contre des surfaces textiles peut engendrer l’apparition de sensations d’inconfort et d’irritation cutanée. En particulier, en période de rhume, les frottements à répétitions des mouchoirs en papier sur le nez fragilisent la peau et peuvent provoquer des irritations parfois douloureuses. Ce travail vise à répondre aux attentes des consommateurs en termes de confort à l’usage des papiers en cellulose. Pour cela, l’étude a été décomposée en deux grands axes. Actuellement, le confort à l’usage est évalué par des panels sensoriels couteux, chronophages et surtout subjectifs. La première partie a donc été dédiée à l’objectivation des qualités tactiles des papiers en cellulose grâce au développement d’un dispositif expérimental. La seconde s’est intéressée à l’interaction entre la peau et les papiers, et au potentiel effet « irritant » lors du frottement répété. Cette étude a été menée sur un panel de volontaires in vivo et avait pour but de trouver une méthode capable de reproduire le frottement répété de papiers en cellulose en laboratoire, dans un temps limité et avec des paramètres de frottement bien contrôlés. Dans le but de quantifier la qualité sensorielle des papiers en cellulose, nous avons développé un système de doigt artificiel capable de mimer le comportement du doigt humain. Ce dispositif permet de mesurer le coefficient de frottement à l’interface doigt/papier et les vibrations générées lors du toucher. D’une part, nos résultats ont montré que les vibrations générées étaient un bon indicateur de la douceur du papier en cellulose. D’autre part, nous avons démontré que le coefficient de frottement était relié à la pilosité surfacique du papier. Ces résultats majeurs nous ont permis d’avoir une méthode quantitative de la qualité tactile des papiers. Il s’agit d’une méthode simple, rapide et reproductible qui a tout son intérêt pour l’industrie papetière qui, jusque-là utilisait des panels sensoriels onéreux et chronophage pour évaluer la qualité sensorielle de ses papiers. Dans une seconde grande partie, nous avons étudié l’irritation cutanée induite par le frottement de papiers en cellulose de différentes douceurs sur un panel de 59 volontaires. Cette partie a nécessité le développement de deux dispositifs expérimentaux. Tout d’abord, un biotribomètre rotatif a été développé pour reproduire le frottement répété de papier contre la peau. L’avantage de ce dispositif est qu’il permet de contrôler les paramètres de frottement (force normale appliquée sur la peau, vitesse de frottement et durée du test). Pour évaluer les réactions cutanées et l’endommagement du stratum corneum, nous avons développé un système d’indentation sans contact capable de mesurer les propriétés mécaniques de la peau. Les résultats ont montré que l’irritation de la peau induite par le frottement répété de papier était plus importante pour des papiers moins doux. Cette irritation est visible à travers une augmentation de la perte insensible en eau de la peau, de la rougeur et du flux sanguin et une diminution de ses propriétés mécaniques. / Far from being a mere envelope around our bodies, the skin forms a mechanical, physical, chemical and immunological barrier. This protective task falls in large part in the outermost layer, the stratum corneum. However, in our daily lives, the repeated friction of cellulose tissues against the skin surface may induce discomfort feelings and cutaneous reactions. In particular, during colds, the repeated friction of tissues could compromise the skin around the nose and induce painful irritation. This work is about meeting consumer needs in terms of softness and user comfort of cellulose tissues. To this end, the study was decomposed into two main parts. The first part was devoted to the quantification of the tactile quality of the tissues. The second one was interested in the skin/tissue interaction and the potential irritant effect during the repeated friction. In order to quantify the sensorial quality of tissues, we developed an artificial finger that mimics the human touch. This device enables the measurement of the friction coefficient of the tissue against the skin surface, and the evaluation of the generated vibrations. On one hand, the results showed that the vibrations were a good indicator of the softness of a tissue. In another hand, we showed that the friction coefficient was related to the surface texture of the tissue. These key results allowed us to have a rapid, simple and reproducible method to evaluate the tactile quality of a tissue. This method is very useful for the paper industry which was previously using expensive and time-consuming sensorial panels. In the second part of the thesis, we studied the cutaneous reactions induced by the repeated friction of tissues with different softnesses. This study was performed in vivo, on 59 volunteers of the laboratory. Two innovative devices were developed. First, an in vivo rotary tribometer was developed to reproduce the repeated friction of the tissue onto the skin. The advantage of this device is the full control of the friction parameters such as the applied normal force, the sliding velocity and the duration of the test. In order to evaluate the cutaneous reactions, we developed a contactless indentation device which is able to measure the mechanical properties of the skin. The results showed that the cutaneous reactions were higher when the paper was unsoft. The cutaneous irritation was visible through the increase of the trans-epidermal water loss, the redness and the blood flow of the skin and through the decrease of its mechanical properties. Beyond the findings, during the thesis, we developed new innovative and effective methods to characterise the tactile quality of tissues and evaluate the cutaneous reactions induced by the repeated friction of them on the skin.

Les rongeurs utilisent leurs vibrisses pour sonder tactilement leur environnement. Tout contact induit des contraintes mécaniques lentes quasi-statiques et rapides vibratoires, qui se propagent jusqu'en base de vibrisse où des mécanorécepteurs dédiés les détectent. C'est cette étape de transduction mécanique de l'information tactile opérée par les vibrisses, avant tout codage neuronal,que nous avons étudiée.En combinant expériences biomimétiques et modélisations, nous avons cherché à isoler les contributions relatives des composantes lentes et rapides pour la détection etlocalisation d'objets, et la perception de textures. Un des enjeuxétait de comprendre ce qui d'un point de vue mécanique confère aux rongeurs leur rapidité et acuité remarquables. Pour cela, nous avons d’abord étudié la dynamique de choc vibrisse-objet, et montré que la position radiale de l’objet pouvait être encodée à la fois dans le taux de variation de la composante quasi-statique du moment en base et dans l’amplitude et la fréquence des vibrations induites. En mimant le mouvement de whisking, nous avons de plus montré qu’utiliser la composante vibratoire permet aux rongeurs une détection des contacts plus rapide et plus robuste. Nous avons ensuite étudié la perception de textures élémentaires, et montré que la variation maximale du moment en base dépendait de manière univoque de leur taille. Des expériences sur rats anesthésiés combinant suivi des vibrisses et mesures d’activité neuronale dans le cortex nous ont enfin permis de proposer un mécanisme d’encodage des textures où la topographie de la surface est modulée par les propriétés de vibrations de la vibrisse et démodulée au niveau neuronal. / Rodents use their facial whiskers to probe their environment by touch. Any contact induces both slow quasi-static and fast vibratory mechanical stresses that propagate down to the base of vibrissae where dedicated mechanoreceptors detect them. It is this phase of mechanical transduction of the tactile information operated by the whiskers, prior to any neural coding, that we have studied here. By combining biomimetic experiments and theoretical modeling, we have sought to separate the relative contributions of both slow and fast components, for the detection and localization of objects, as well as the perception of textures. One of the challenges of this work was to understand what determines from a mechanical point of view, rodents remarkable temporal and spatial precision.For this, we have first studied the shock dynamic between a whisker and an object and shown that the radial position of the object could be encoded both in the rate of change of the quasi-static component of the base torque as well as in the amplitude and frequency of the induced vibrations. In addition, by mimicking the whisking mode adopted by rodents, we have shown that using the vibratory component allows rodents to detect contacts faster and more robustly.We then studied the perception of elementary textures and showed that the maximum variation of the base torque depends univocally on their size. Experiments on anesthetized rats, combining whisker optical tracking and cortical neural activity measurements, led us to propose an encoding mechanism of texture perception where the surface topography is modulated by the vibration properties of the whiskers and demodulation occurs at a neuronal level.

Chez la femme transsexuelle, la vaginoplastie (construction de la vulve et du vagin) et clitoridoplastie (construction d'un clitoris) permet de modifier l'apparence des organes génitaux dans le cadre d'une transition vers le sexe féminin. La chirurgie vise à préserver la sensibilité périnéale et une bonne fonction sexuelle. Dans cette étude, 25 femmes transsexuelles ont été recrutées aux Hospices Civils de Lyon (France) pour des tests de sensibilité périnéale ainsi que la passation d'un questionnaire. La moyenne d'âge était de 41 ans (étendue, 25-60 ans) chez ces femmes ayant été opérées en moyenne 14 mois et demi avant la rencontre (étendue, 3-49 mois). Le premier objectif était d'établir une cartographie de la sensibilité périnéale postopératoire pour trois modalités sensorielles : toucher léger, pression et vibration. Les seuils moyens de détection du toucher léger étaient : 0.27 g sur l'abdomen, 0.07 g sur le cou, 0.39 g sur le clitoris, 3 g sur les petites lèvres et la marge vaginale et 0.23 g sur la marge anale. Les seuils moyens de détection de la pression étaient de 23 g sur l'abdomen, 20 g sur le cou, 20.5 g sur le clitoris, 29 g sur les petites lèvres, 35 g sur la marge vaginale et 22.39 sur la marge anale. Pour la vibration, les seuils moyens de détection étaient de 0.198 V sur l'abdomen, 0.197 sur le cou, 0.194 V sur le clitoris, 0.197 V sur les petites lèvres, 0.199 V sur la marge vaginale et 0.199 V sur la marge anale. Le clitoris était donc le point de stimulation le plus sensible à la vibration, et le deuxième plus sensible au toucher léger et à la pression. Le deuxième objectif consistait à déterminer les variables associées à la satisfaction sexuelle postopératoire. Les variables suivantes étaient positivement corrélées à la satisfaction sexuelle : satisfaction par rapport à l'apparence de la vulve, satisfaction par rapport à l'apparence des petites lèvres, satisfaction avec la sensibilité du clitoris lors des rapports sexuels, fréquence orgasmique, satisfaction de la profondeur du néovagin, satisfaction du fonctionnement du vagin lors des rapports sexuels, lubrification durant les rapports sexuels et sentiment d'être féminine. Il y avait également une corrélation négative entre le score de dépression au BDI-II et la satisfaction sexuelle. Contrairement à nos attentes, il n'y avait pas de corrélation entre la satisfaction sexuelle et les seuils de détection de la sensibilité périnéale. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : transsexualisme, trouble d'identité de genre, vaginoplastie, sensibilité périnéale, satisfaction sexuelle, orgasmes, activités sexuelles, fantasmes sexuels

Les résultats des recherches précédentes suggèrent qu'une privation auditive temporaire peut avoir un impact significatif sur les processus audiovisuels de la parole. Cependant, dû à la spécificité des tâches précédemment utilisées, il est trop tôt pour affirmer qu'une privation auditive temporaire a un effet sur l'ensemble des processus d'intégration multisensorielle. Le but de cette recherche est d'examiner si une privation auditive temporaire entrave les autres processus multisensoriels chez l'adulte. Une tâche illusoire audiotactile a été administrée à un groupe de personne ayant une audition normale et un groupe de participants temporairement privés d'audition. Les membres de ce dernier groupe se sont vus restaurer leurs seuils d'audition à l'aide de l'implant cochléaire. Les résultats des conditions contrôles ont confirmé que les membres des deux groupes ont des capacités unisensorielles similaires. Les résultats expérimentaux ont révélé que les participants sourds porteurs de l'implant cochléaire sont incapables d'intégrer l'information auditive et tactile. Considérant la nature de la tâche, ces différences ne peuvent pas être reliées à l'utilisation de l'implant cochléaire. Ces résultats suggèrent qu'une perte auditive temporaire entrave la capacité de fusionner l'information multisensorielle. Une expérience auditive continue semble donc être essentielle au maintien d'une intégration sensorielle normale. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Intégration multisensorielle, privation temporaire, surdité, intégration audiotactile.

Un des aspects pertinents à considérer en clinique est l'altération possible des seuils de sensibilité de la peau. Ces pertes de sensations peuvent compromettre les sensations érotiques, plaisantes et importantes aux fonctions sexuelles. Dans le but de développer des normes pour quantifier les modifications de la sensibilité dues à des problèmes cliniques, l'objectif de cette recherche était d'établir une base de données pour les seuils de détection de la sensibilité par plusieurs modalités de la région périnéale et de la poitrine chez la femme saine. Ainsi, cette base de données contribuera à l'accumulation de connaissances sexologiques pour la santé sexuelle des femmes saines, diagnostiquées, médicamentées ou qui ont subi des chirurgies. Auprès d'un échantillon de 30 femmes saines évaluées en laboratoire, il s'agissait de tester les régions de la poitrine, du périnée et des zones non-sexuelles (cou, avant-bras, abdomen) par trois modalités sensorielles (toucher, pression et vibration). Les résultats de la présente étude ont permis d'établir des normes des seuils de détection de la sensibilité au toucher léger, à la pression et à la vibration pour les femmes âgées de 18 à 35 ans en bonne santé. Cette étude était unique pour le nombre de sites évalués sur les femmes avec trois modalités différentes. Un nouveau regard a été apporté aux résultats en regroupant les sites en zones neutre, sexuelle secondaire et génitale. Finalement, l'effet d'interactions possibles avec plusieurs variables a été évalué afin de faire ressortir les facteurs influençant la sensibilité des sites étudiés. Les données ont été présentées de façon à être utilisées dans un contexte clinique et devraient servir de comparaison pour différentes populations cliniques féminines présentant des problèmes métaboliques ou neurologiques, pour les blessés médullaires, et aussi dans des contextes cliniques comme les chirurgies esthétiques ou de reconstruction comme pour les transsexuelles. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : sensibilité, récepteurs cutanés, mécanorécepteurs, périnée, poitrine.

Deux méthodes expérimentales ont été développées pour mesurer, pour une interface multi-contacts élastomère / verre, les champs mécaniques en volume (micro-capteur de force MEMS noyé sous le film élastique) et à l'interface (imagerie de contact par transmission), résolus spatialement à une échelle intermédiaire entre celle du contact apparent et celle des micro-contacts.<br />La mesure MEMS a permis d'obtenir les champs de contrainte sous charge normale et en glissement stationnaire, en très bon accord avec des modèles mécaniques simples. Pour des substrats de rugosité périodique le lien entre spectre des contraintes et topographie de surface a pu être interprété en termes de filtrage spectral, pertinent pour comprendre la perception tactile.<br />La mesure optique a permis, en analysant la répartition spatiale de l'intensité, d'obtenir le champ de pression de surface. Sa dépendance avec les propriétés de la couche rugueuse a été confrontée au modèle de Greenwood-Tripp. Par suivi des aspérités, le champ de déplacement a été mesuré avec une résolution sub-micronique et a mis en évidence la coexistence de zones glissantes et adhérentes prédite par Cattaneo et Mindlin.

Ce travail de thèse présente la conception, la caractérisation et l'utilisation d'un système de toucher artificiel pour l'étude de la reconnaissance tactile de textures. Le système de toucher artificiel se compose d'un doigt artificiel et d'un dispositif d'exploration permettant un déplacement automatisé du doigt sur les échantillons. Le doigt artificiel fonctionne grâce à un micro-capteur d'efforts tri-axes MEMS recouvert d'une peau artificielle (ou enrobage) en polyuréthane. Le MEMS mesure ainsi les trois composantes spatiales des efforts transmis par l'enrobage lorsque celui-ci est sollicité. Afin de déplacer le doigt artificiel et ainsi d'explorer des surfaces, deux dispositifs motorisés ont été successivement conçus. Grâce au premier dispositif, nous avons rapidement mis en place des expériences d'exploration de surfaces, afin d'évaluer les possibilités de discrimination de textures de notre doigt artificiel. Le second dispositif, permet une meilleure maitrise des différents paramètres de l'exploration comme la vitesse de déplacement ou la force appliquée. Il permet également de caractériser le doigt artificiel, lors d'une simple mise en contact ou pendant la friction du doigt sur une surface. Une étude de ce type a notamment permis une meilleure compréhension du comportement du doigt artificiel et des phénomènes mis en jeu lors de l'exploration tactile de textures. Les premières expériences d'exploration de surfaces montrent une bonne sensibilité du doigt artificiel pour la détection de la périodicité de l'armure d'un tissu, ou pour la discrimination de deux textures de différentes natures (papier v.s. tissu). Le doigt artificiel est ensuite évalué avec une expérience de discrimination de 10 textures de papiers. Les signaux d'exploration obtenus de cette expérience mettent en évidence certains problèmes de reproductibilité des mesures. Toutefois, associé à plusieurs algorithmes de classification mis en place, le doigt artificiel montre de bonnes performances à la discrimination des 10 textures, particulièrement grâce aux caractéristiques spectrales extraites du signal. Plusieurs réalisations de cette expérience, avec différents protocoles de mesures, permettent de valider les résultats de classification, et d'étayer certaines hypothèses sur le comportement de notre système de toucher artificiel et plus généralement à propos de la reconnaissance tactile de textures.

Voir les gestes articulatoires de son interlocuteur permet d’améliorer significativement le décodage et la compréhension du signal acoustique de parole émis. Un premier objectif de cette thèse était de déterminer si les interactions multimodales lors de la perception de parole, en plus d’impliquer classiquement les informations auditives et visuelles transmises par le son et le visage du locuteur, pouvaient être déclenchées par d’autres sources sensorielles moins communément utilisées dans la communication parlée, comme la perception tactile de la parole ou encore la perception visuelle des mouvements de la langue. Parallèlement, nos travaux avaient également pour but de déterminer l’implication possible du système moteur dans ces mécanismes de perception multisensorielle. Enfin, un autre enjeu de nos recherches était de déterminer plus avant le décours temporel et l’organisation neuroanatomique fonctionnelle de ces mécanismes d’intégration à l’aide de différentes techniques comme l’électro-encéphalographie, l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle ou encore la stimulation magnétique transcrânienne. Nos travaux ont permis d’élargir la notion de « multisensorialité de la parole » en mettant en évidence une facilitation des traitements temporels auditifs lors de la perception audio-tactile de la parole et lors de l’observation de nos propres mouvements articulatoires. D’autre part, nos études ont fourni de nouveaux arguments en faveur d’un rôle fonctionnel du système moteur lors de la perception de parole en montrant une activation plus importante des régions motrices lors de l’observation de mouvements de la langue ainsi qu’un recrutement plus bilatéral du cortex prémoteur ventral au cours du vieillissement. Pris ensemble, nos résultats renforcent l’idée d’un couplage fonctionnel, d’une co-structuration des systèmes de perception et de production de la parole. Les études présentées dans cette thèse appuient ainsi l’existence de connexions entre régions sensorielles, intégratives et motrices permettant la mise en œuvre de processus et traitements multisensoriels, sensorimoteurs et prédictifs lors de la perception et compréhension des actions de parole. / Seeing the speaker’s articulatory gestures significantly enhances auditory speech perception. A key issue is whether cross-modal speech interactions only depend on well-known auditory and visual inputs from the speaker’s voice and face or, rather, might also be triggered by other sensory sources less common in speech communication, such as tactile information or vision of the tongue movements. Another goal of the present research was to determine the possible role of the motor system in these multisensory processes. Finally, we used electro-encephalographic, functional magnetic resonance imaging and transcranial magnetic stimulation techniques in order to better understand the time course and the functional neuroanatomical organization of these integration mechanisms. Our results extent the concept of “multisensory speech perception” by highlighting a facilitation of auditory processes during audio-haptic speech perception as well as during the observation of our own articulatory movements. They also provide new evidence in favor of a functional role of the motor system in speech perception by demonstrating an increase of motor activity during visuo-lingual speech perception and a more bilateral ventral premotor cortex recruitment during speech perception across aging. Taken together, our results reinforce the idea of a functional coupling and a co-structuring of speech perception and production systems. Our work support the existence of connections between sensory, integrative and motor regions allowing the implementation of multisensory, sensorimotor and predictive processes in the perception and understanding of speech actions.