Le système visuel humain exhibe une configuration retino-corticale qui confère à seulement une petite région centrale de la rétine (i.e., la fovéa) une haute spécialisation dans la perception des détails spatiaux fins. Ainsi, l’information visuelle nécessite d’être stabilisée sur cette région au cours de mouvements de tête engendrés par des activités telles que la marche. Des mécanismes de stabilisation du regard ont été rapportés comme compensant les mouvements de translation et de rotation de la tête caractéristiques de la marche par des mouvements réflexes de tête et d’yeux, permettant ainsi une stabilisation efficace de l’image rétinienne d’une cible visuelle fixée dans l’environnement. Néanmoins, lorsque la cible visuelle est fixée à la tête, comme lors de la prise d’information à partir de lunettes informatives, ces mêmes mécanismes pourraient engendrer des perturbations sur les performances visuelles puisqu’alors stabiliser l’image de la cible nécessite que les yeux ne bougent pas dans leur orbite. L’objectif de ces travaux de thèse a été de réaliser une évaluation fonctionnelle des performances visuelles au cours de la marche lorsque la cible visuelle est fixée à la tête. Deux études préliminaires (Etudes 1 et 2) nous ont permis de concevoir une méthode d’évaluation fonctionnelle basée sur la lecture d’informations numériques de temps, favorisant l’étude des limitations sensorielles de la lecture. Ces études nous ont par ailleurs permis d’obtenir de nouvelles connaissances sur la psychophysique de lecture des informations numériques de temps. En combinant notre méthode d’évaluation fonctionnelle avec l’analyse du mouvement de la tête (VICON) et des yeux (EOG) (Etude 3), nous avons montré que pendant la marche des performances optimales de lecture sont assurées par des mécanismes de stabilisation du regard qui compensent efficacement les mouvements de tête induits par l’activité en maintenant, dans une gamme fonctionnelle (2,7°/s-6,3°/s), le glissement rétinien de l’image d’une cible stationnaire affichée dans l’environnement. Nous avons également montré que lorsque l’information est présentée dans un affichage fixé à la tête, ces mêmes mécanismes de stabilisation du regard produisent un glissement rétinien trop important (13,7°/s) pendant la marche, au lieu de le réduire, aboutissant à une diminution des performances de lecture pour la plus grande taille visuelle de caractères testée (5°), mais surtout pour les plus petites tailles (0,2°-0,3°), que nous avons attribuée à une perte d’acuité visuelle. Nous en avons conclu que les mécanismes de stabilisation du regard, qui normalement permettent aux performances visuelles d’être maintenues au cours de l’activité physique, produisent des effets délétères sur les performances de lecture lorsque l’information est présentée à partir d’un affichage fixé à la tête. Les résultats de ces travaux ont permis l’élaboration de règles de conception des IHM visuelles, notamment celles de lunettes informatives, adaptées aux propriétés du système visuel humain. / The human visual system exhibits a retino-cortical configuration that confers to only a small central region of the retina (i.e., the fovea) a high specialization in the perception of fine spatial details. Thus, visual information needs to be stabilized in this area during head movements caused by activities such as walking. Gaze stabilization mechanisms have been reported as compensating the movements of translation and rotation of the head characteristic of walking by reflex movements of the head and eyes, thus allowing effective stabilization of the retinal image of a visual target fixed in the environment. However, when the visual target is attached to the head, as when the information is read from “informative glasses”, these mechanisms could lead to disturbances in visual performance since stabilizing the image of the target requires that the eyes do not move in their orbits. The aim of this thesis work was to perform a functional evaluation of visual performance during walking when the visual target is attached to the head. Two preliminary studies (Studies 1 and 2) enabled us to design a method of functional evaluation based on the reading of numerical time information, furthering the study of sensory reading limitations. These studies also allowed us to obtain new knowledge about the psychophisics of reading numerical time information. By combining our functional evaluation method with the movement analysis of the head (VICON) and eyes (EOG) (Study 3), we showed that during walking optimal reading performance is ensured by gaze stabilization mechanisms that effectively compensate for head movements induced by the activity, by maintaining retinal slip within a functional range of 2.7°/s-6.3°/s for a stationary target in the environment. We also showed that when the information is presented on a display attached to the head, these same gaze stabilization mechanisms produce an excessive retinal slip (13.7°/s) during walking, instead of reducing it, resulting in a decrease in reading performance for the larger (5°), but especially for the smaller (0.2°-0.3°) visual character size tested, which we attributed to a loss of visual acuity. We concluded that the gaze stabilization mechanisms, which normally allow visual performance to be maintained during physical activity, produce deleterious effects on reading performance when the information is presented from a display attached to the head. The results of this work allowed the development of visual HMI design rules, including those for “informative glasses” adapted to the human visual system properties.

L’amélioration des matériaux et des technologies de lentilles de contact a permis le recours de plus en plus fréquent à un type de lentille de contact à grand diamètre reposant sur la sclère : la lentille sclérale (SL). Celle-ci est majoritairement utilisée pour la réadaptation visuelle de patient vivant avec divers types de déformations cornéennes, mais également pour le traitement de maladie de surface oculaire et la correction optique de la simple erreur de réfraction lorsque les autres modalités de lentilles ne peuvent être tolérées. Ce mémoire a pour objectif d’évaluer l’influence de l’asphéricité des surfaces antérieure (ASA) et postérieure (ASP) sur la performance visuelle d’un porteur de SL chez deux groupes distincts : une cohorte de 12 participants sans anomalie cornéenne et une cohorte de 9 participants ayant un diagnostic de kératocône (KC). Lors de l’expérience, quatre différentes SL ayant différents profils d’asphéricité ont été étudiées sur l’œil droit seulement. Pour chaque SL, les mesures d’acuité visuelle à haut contraste (AVHC), l’acuité visuelle à bas contraste (AVHC) et les valeurs moyennes quadratiques (root-mean-square ou RMS) des différents coefficients d’aberrations d’ordres supérieurs (AOS) ont été compilées pour chacun de ces designs aux diamètres pupillaires 3, 4, 5 et 6 mm. Les résultats obtenus suggèrent que l’augmentation de l’ASA d’une SL portée à l’œil droit génère une augmentation de l’aberration sphérique négative, de la coma verticale et horizontale négative chez les deux groupes. L’augmentation de l’ASA entraîne toutefois une augmentation de l’AOS totale et du trèfle total chez les participants sans anomalie cornéenne. Chez le groupe de participants atteint de KC, l’augmentation de l’ASA entraîne une diminution non significative des AOS totales et une augmentation non significative de l’aberration trèfle total. Bien que des études supplémentaires soient nécessaires pour bien comprendre l’influence de l’asphéricité sur les AOS chez les participants atteints de KC, la manipulation de celle-ci permettrait de réduire l’amplitude de certains types d’AOS dans certains cas particuliers. / Improvements in materials and technology have led to the increased use of a large diameter contact lens that rests on the sclera: the scleral lens (SL). These lenses are mainly used for visual rehabilitation of patients with various types of corneal ectasia, for the treatment of ocular surface disease and also for the optical correction of simple refractive error when other lens modalities are not tolerated. The purpose of this dissertation is to evaluate the influence of anterior surface asphericity (ASA) and posterior surface asphericity (ASP) on the visual performance of a SL wearer in two distinct groups: a cohort of 12 participants with no corneal abnormalities and a cohort of 9 participants with a diagnosis of keratoconus (KC). Four different SLs with different aspheric profiles were studied on the right eye only. For each SL, high-contrast visual acuity (HCVA), low contrast visual acuity (LCVA) measurements were measured. The root-mean-square (RMS) values of the higher-order aberration (HOA) Zernike coefficients were also measured for each of these designs for a pupil diameter of 3, 4, 5 and 6 mm. The results of this study suggest that increasing the anterior asphericity of a SL worn on the right eye generates an increase in negative spherical aberration, negative vertical and horizontal coma in both groups. Increasing anterior asphericity leads to an increase in total HOA and total trefoil in participants without corneal anomalies. In the group of participants with KC, increasing asphericity results in a non-significant decrease in total HOA and a non-significant increase in total trefoil aberration. Although additional studies are needed to understand the influence of asphericity on HOA in participants with KC, the manipulation of the anterior asphericity could reduce the amplitude of some types of HOA in some cases.