Chez l’Homme, le contrôle de tout mouvement nécessite la prise en compte d’informations sensorielles issues de différents systèmes. Une partie de ces informations constitue la proprioception, un « sixième sens » méconnu mais primordial dans le contrôle du mouvement. Ce sens permet aux personnes de déterminer les positions spatiales et les vitesses de déplacement des différents segments corporels les uns par rapport aux autres. Le système de traitement des informations proprioceptives repose sur des mécanismes nerveux complexes, et dont l’évaluation est difficile. Il est toutefois possible, à l’instar d’une acuité visuelle relative au sens de la vision par exemple de déterminer une acuité proprioceptive. Des travaux portant sur l’articulation de la cheville ont établi un lien entre acuité proprioceptive et niveau de performance dans une activité donnée. Dans ce contexte une optimisation du système proprioceptif, basé sur une stimulation de la peau présente un grand intérêt. Diverses solutions de supports externes de cheville ont ainsi été développées pour ce travail de thèse qui s’est intéressé à la possibilité d’intégration d’une « fonction proprioceptive » à une chaussure de sport destinée notamment à la course à pied et/ou au tennis. Les effets comportementaux de cette fonction dans des tâches motrices globales ont été étudiés. Ce travail a mis en évidence i) que l’application d’un support externe de cheville permettait d’augmenter la quantité de signal proprioceptif transmise au système nerveux lors d’une tâche simple d’équilibre orthostatique et ii) que ce signal n’était pris en compte que chez certains individus possédant un profil sensoriel intégrant peu les informations proprioceptives de la cheville. Enfin, il semble que les effets comportementaux de supports externes de cheville dans des tâches plus complexes soient en revanche très limités. / In humans, every single movement needs regulation based on sensory information arising from different systems. A part of this sensory information forms the sense of proprioception, a little known “sixth sense” that is yet essential in movement regulation. This sense allows people to know the position and speed of their body segments relative to each other. The central processing of proprioceptive information is complex, and its assessment is difficult. It is yes possible to determine a proprioceptive acuity, in the manner of a visual acuity related to the sense of vision. Studies on the ankle joint evidenced that the proprioceptive acuity correlates to the performance level in a given activity. In this context, optimizing the proprioceptive system by stimulating the skin would be of great interest. Various external ankle supports solutions were developed for this thesis that interested in the possibility to implement a “proprioceptive function” in a sport shoe, especially intended for running and/or playing tennis. Behavioral effects of this function in global motor tasks were specifically studied. This thesis showed that (i) wearing an external ankle support increase the amount of proprioceptive signal conveyed to the central nervous system in a simple upright standing task and (ii) that this signal is effectively used only in individuals with a preferred sensory strategy that do not use much of the ankle proprioceptive information. Eventually, the behavioral effects of such external ankle supports in more complex tasks are very limited.

L’objectif du présent travail de thèse est d’étudier les mécanismes de pondération des informations visuelles et somatosensorielles dans le contrôle du mouvement volontaire visuoguidé de la main lorsque les retours sensoriels de ces deux canaux véhiculent des informations spatiales congruentes ou incongruentes. Une incongruence entre les informations visuelles et somatosensorielles peut-être crée expérimentalement en décalant l’environnement visuel perçu des participants. Dans une telle situation, les participants devaient suivre les contours d’une forme géométrique irrégulière avec un stylet sur une tablette graphique. L’activité cérébrale des régions visuelles, somatosensorielles et pariétales postérieures a été enregistrée en électroencéphalographie, et quantifiée par la mesure de l’amplitude de potentiels évoqués visuels [Etude 1] et de la puissance des bandes de fréquences alpha (8-12 Hz), beta (15-25 Hz) et gamma (50-80 Hz) [Etudes 2 et 3]. Nous avons ainsi montré que le mouvement visuoguidé entraînait une augmentation de l’activité au niveau des aires corticales visuelles, et que le contrôle du mouvement en situation d’incongruence induisait une augmentation supplémentaire de l’excitabilité des cortex visuels, somatosensoriels et pariétaux postérieurs. Ces modulations reflèteraient des mécanismes de pondération du traitement de ces entrées sensorielles dans le but de s’adapter à cette situation. Plus généralement, nos résultats soutiennent l’idée que notre système nerveux est en mesure de moduler localement son activité en fonction de la pertinence du traitement des informations pour répondre aux exigences imposées par le contexte. / The goal of our doctoral research was to investigate the weighting of these sensory inputs in conditions under which they provided either congruent or incongruent information about hand motion. A visuo-somatosensory incongruence can be induced experimentally by shifting the visual feedback of the environment. We asked participants to follow precisely the outline of an irregular shape with a stylus on a digitizing tablet. Brain activity was recorded with an electroencephalographic device, and quantified by measuring visual evoked potentials amplitudes [Study 1], and the power in the alpha (8-12 Hz), beta (15- 25 Hz) and gamma (50-80 Hz) frequency-bands [Studies 2 and 3]. We first evidenced that visually-guided hand movements increased the sensitivity to visual inputs of a large cortical network. Moreover, we showed that controlling movement in a situation with an incongruence between visual and somatosensory input led to a further increase of visual, somatosensory and posterior-parietal cortical excitability. We suggest that these modulations reflect sensory weighting mechanisms in order to attempt to adapt to the sensory incongruence. Interestingly, in the somatosensory areas, we found that the sensory incongruent condition led to a reduction of gamma power, suggesting a reduced integration of somatosensory inputs for controlling movements. Taken together, our findings are in line with the existence of a general sensory gain control mechanism driven by the state of adaptation of the sensorimotor system in a given sensory context. More generally, our results argue for the idea that sensory processing is function of the context-dependent relevance of the sensory inputs.

La contribution relative des différentes entrées sensorielles dans le contrôle postural a souvent été étudiée dans le cadre de la posture érigée fondamentale. L’objectif de nos travaux a été de déterminer cette contribution dans deux postures relativement proches dans leur configuration : l’appui tendu renversé (ATR) et la verticale inversée (VI) en milieu aquatique. Si la vision est souvent considérée comme information principale dans le contrôle postural de la station érigée, la configuration structurelle (champ visuel restreint en ATR, immersion de l’œil en VI) de ces deux postures laisse imaginer un fonctionnement différent. La perturbation des différents capteurs sensoriels impliqués dans le contrôle postural a permis d’observer la réorganisation mise en place par le système nerveux central (SNC) pour y remédier. De plus la prise en compte d’un facteur perceptif comme la dépendance au champ visuel nous a paru être un élément pertinent pour tenter d’observer d’éventuelles différences interindividuelles dans les comportements des sujets. La perturbation du contrôle postural a été évaluée au travers d’une analyse cinématique et d’une analyse stabilométrique de l’ATR (analyse classique et non-linéaire). Les résultats de ces analyses laissent entrevoir des différences de stratégie entre les sujets dépendants et indépendants au champ visuel dans le contrôle de l’appui tendu renversé, ce qui ne semble pas être le cas en verticale inversée / The relative contribution of the different sensory inputs in erect postural control has often been studied. The aim of this work is to determine this contribution in two positions relatively close in their configuration: the handstand and the upside-down posture in water. If vision is often considered as the main information in postural control, the structural configuration (restricted visual field in handstand, eye’s immersion in upside-down posture) of these two postures lets imagine a different operation. Disruption of sensory receptors involved in postural control has allowed observing the reorganization implemented by the central nervous system (CNS). In addition, the visual field dependence appeared to be a relevant factor to observe interindividual behavioral differences. Disturbance of postural control was assessed through a kinematic analysis and a stabilometric analysis of the handstand (classical analysis and non-linear analysis). Results of these analyzes suggest different strategy according to visual field dependence in the control of the handstand, which does not seem to be the case in upside-down posture