La navigation à la première personne en Environnement Virtuel (EV) est essentielle à beaucoup d'applications de Réalité Virtuelle (RV), comme les simulations d'entraînement ou les visites virtuelles de musées ou de projets architecturaux. Les techniques de navigation doivent fournir un moyen efficace et écologique d'explorer les EV. De plus, comme dans toute autre application de RV, l'immersion des utilisateurs est aussi primordiale pour obtenir une bonne simulation. Dans cette thèse, nous avons proposé des nouvelles techniques d'interaction 3D et de retour sensoriel pour améliorer la navigation. Ainsi, nos contributions peuvent être découpées en deux parties : (1) une nouvelle technique d'interaction pour une navigation efficace et écologique en RV et (2) de nouvelles techniques de retour sensoriel conçues pour améliorer l'immersion et la sensation de marche des utilisateurs durant la navigation. Pour chacune des techniques proposées, nous avons conduit des évaluations poussées afin de valider que nos techniques atteignent leurs objectifs. Dans la première partie, nous avons proposé une nouvelle technique de navigation pour la RV, le Shake-Your-Head (SYH). Cette technique suit les mouvements de la tête de l'utilisateur lorsqu'il marche sûr place devant son écran afin de produire une navigation simulant la marche, ainsi que les sauts ou ramper. Nous avons trouvé que notre technique peut être utilisée efficacement sur des trajectoires complexes et est simple d'apprentissage. De plus, cette technique a été très appréciée par les utilisateurs. Dans la seconde partie, nous avons proposé une technique, les King Kong Effects (KKE), pour simuler les informations visuelles et vibrotactiles produites à chaque pas. Nous avons également proposé de nouveaux Mouvements de Caméra (MC) améliorés pour simuler les mouvements de la têtes lors de la marche, de la course et du sprint. De plus, nos MC sont adaptés à l'âge, au genre, au poids et à la condition physique de l'humain virtuel, ainsi qu'à la pente dans l'EV. Les KKE améliorent la sensation de marcher dans l'EV et ont également été très appréciés des utilisateurs. De plus, nous avons montrés que les différents paramètres des MC sont correctement perçus par les utilisateurs.

Résumé : Suite à une lésion de la moelle épinière, divers comportements moteurs invalidants, tels des spasmes peuvent apparaître. Les traitements actuels pour la spasticité causent divers effets secondaires, dont une réduction de la capacité locomotrice des patients. La recherche de traitements non invasifs et non pharmacologiques permettant de réduire la spasticité sans affecter la récupération fonctionnelle du patient s’avère donc un enjeu prioritaire. Par ailleurs, une réduction des spasmes rythmiques peut être observée lorsque la peau lombosacrée est pincée. Ce potentiel inhibiteur d’une stimulation cutanée tonique est également perçu chez l’animal comme le lapin et le chat suite à une perte des voies supraspinales. Par contre, bien que ce type de stimulation semble efficace pour réduire la spasticité, son effet sur la capacité locomotrice n’a toujours pas été évalué. L’objectif du projet était de déterminer l’effet d’un pincement de la peau à divers niveaux lombaires sur la locomotion du chat ayant une lésion de la moelle épinière. Six chats implantés chroniquement pour l’électromyographie (EMG) ont subi une lésion complète de la moelle épinière au niveau thoracique et ont été entraînés sur tapis roulant pour récupérer une fonction locomotrice des pattes postérieures. L’effet d’une stimulation de 6 sites cutanés sur la ligne médiane au niveau des vertèbres lombaires L2 à L7 a été évalué lors de marche à 0.4 m/s via des analyses cinématiques et EMG. Les résultats obtenus démontrent que la zone cutanée perturbant le plus l’activité locomotrice se trouve sur la ligne médiane au niveau lombaire L4. À ce niveau, une diminution de l’activité des extenseurs et des fléchisseurs est perçue au niveau de l’EMG. De plus, des modifications du patron locomoteur comme un positionnement plus caudal de la patte lors de son contact et de son décollage sont également visibles, tout comme une perte du support de poids (force de réaction au sol). La coordination spatiale entre les pattes postérieures est également perturbée. Ces résultats suggèrent que bien que la stimulation cutanée puisse être une alternative intéressante pour le traitement non pharmacologique de la spasticité, celle-ci altère la capacité locomotrice. || Abstract : After a spinal cord injury, multiple abnormal motor activities can occur, such as rhythmic spasms. These activities can be invalidating and are treated with different drugs that cause various side effects, including a reduction of locomotor ability in patients. Therefore, there is a need for novel non-invasive and non-pharmacological treatments for spasticity that will not affect the functional recovery of patients. A reduction of rhythmic spasms can be observed when the lumbosacral skin is pinched in a spinal cord-injured patient. This inhibition of rhythmic activity by a tonic cutaneous stimulation is also present in cats and rabbits after the loss of supraspinal input. Although this stimulation seems effective to reduce spasticity, its effects on real locomotion have not been evaluated. The goal of this project was to determine the effect of stimulating the skin at different lumbar levels on hindlimb locomotion of the spinal cord-transected (spinalized) cat. Six cats chronically implanted for electromyography (EMG) recording were spinalized at low thoracic levels and trained to recover hindlimb locomotion on a treadmill. The effect of stimulating the skin over the midline of lumbar vertebrae was evaluated during locomotion at 0.4 m/s and compared to control trials (without stimulation) with kinematic, kinetic and EMG analyses. Stimulating the lumbar skin disrupted hindlimb locomotion, with the largest effects observed at mid-lumbar levels. Cutaneous stimulation reduced extensor and flexor EMG activity. Moreover, position of the paw at contact and lift-off was more caudal and there was a loss of body weight support with cutaneous stimulation. Spatial coordination between the hindlimb was also perturbed by the cutaneous stimulation. Thus, results suggest that despite the fact that cutaneous stimulation appears to be an interesting approach to diminish rhythmic spasms in spinal cord-injured patients, it disrupts spinal-mediated locomotor capacity.