Cette thèse porte sur l’étude des mécanismes de régulation du niveau de fatigue périphérique à l’exercice et sur les conséquences de cette régulation sur la capacité de performance motrice. Nous avons tout d’abord démontré que la puissance est étroitement régulée au cours de sprints répétés – épreuve au cours de laquelle la commande motrice est recrutée à son niveau maximal volontaire – de sorte qu’un seuil critique de fatigue périphérique ne soit jamais dépassé. Nous avons ensuite montré qu’il existe un lien étroit entre l’atteinte de ce seuil critique de fatigue et l’arrivée à une phase de plateau de puissance développée au cours de sprints répétés, indépendamment de la durée de la récupération entre les sprints. Ces résultats ont permis de démontrer que le niveau d'activité de la commande motrice centrale et la puissance sont régulés au cours de sprints répétés dans le but de limiter le niveau de fatigue périphérique à un niveau seuil. Le rôle de ce mécanisme régulateur est cependant dépendant de la nature de la tâche. Nous avons en effet montré que l’arrêt de l’effort d’un exercice de squat isométrique, conduit jusqu'à épuisement, est associé à une défaillance de l’activation centrale volontaire, qui précède l'atteinte du seuil critique de fatigue. Enfin, l'application de ces données et concepts théoriques à l'exercice réalisé sur une plateforme à instabilité servo-assistée (imoove) a permis de montrer que ce type d’outil permet un recrutement accru des muscles posturaux et de l’équilibre comparé à un exercice réalisé sur une surface stable, sans compromettre la fatigue et le recrutement des muscles locomoteurs, déterminants des adaptations positives à l'entraînement. / This doctorate thesis focused on the mechanisms involved in the control of peripheral fatigue during exercise and on the consequences of this regulation on exercise tolerance. We first demonstrated that performance during repeated sprints – a trial during which the central motor drive is activated at its maximal voluntary level – is tightly regulated to avoid the development of peripheral fatigue beyond a critical threshold. We then showed that the attainment of the plateau phase of performance, characterized by a constant power output until the last sprint, was closely linked to the attainment of the critical threshold of peripheral fatigue, independently of the recovery duration between sprints. These firsts results demonstrated that central motor drive and power output are regulated during repeated sprints in order to limit the development of peripheral fatigue beyond a critical threshold. However, the role of this regulatory mechanism is task-dependent. Indeed, we showed that time to task failure during the first repetitions of a sustained submaximal isometric contraction is likely associated with failure in central activation of motor units, which precede the attainment of the critical threshold of peripheral fatigue. We then developed applied research protocols on imoove, a servo-assisted instability device for training composed by a board that can move in the three-dimensional plans. Because greater trunk and ankle muscles activity was achieved in imoove without compromising lower limb muscles activity and fatigue, this device may provide sufficient muscle overload to simultaneously develop locomotor, postural and balance muscles.