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.

La plupart des études sur la perception isolent une modalité sensorielle pour mieux l’étudier et la comprendre. Malheureusement, aucun de nos sens ne représente la seule source d’information, car une intégration sensorielle se fait en tout moment lors de la perception de l’environnement. L’information d’un sens est donc plutôt en accord ou en conflit avec l’apport d’information des autres sens. Le but de la présente étude était d’investiguer, par IRMf, les activations cérébrales d’une intégration visuelle et olfactive lorsque ces deux perceptions sont congruentes. Pour ce faire, une image et/ou une odeur étaient présentées au sujet et ce dernier devait identifier si le stimulus perçu était congruent. Ce protocole permettait d’observer les activations cérébrales lors de l’analyse d’un stimulus et la prise de décision selon la congruité du stimulus présenté. La condition de congruence vision-odeur activa les zones visuelles et olfactives plus fortement que lors des conditions contrôle (image seule, odeur seule). Ces résultats illustrent une potentialisation des aires visuelles et olfactives par une intégration d’information congruente venant de ces deux modalités. Par conséquent, l’intégration d’un stimulus visuel et odorant congruent semble rehausser la perception du stimulus. / Most studies on perception isolate one sensory modality in order to better study and comprehend it. Unfortunately, none of our senses represents the only source of information, since sensory integration is underway at all times during environmental perception. The information from one sense is therefore usually in agreement with or in conflict with the input of information from other senses. The goal of the present study was to investigate, by fMRI, the cerebral activations caused by visual and olfactory integration when these two perceptions are congruent. To do this, an image and/or an odour were presented to the subject who then had the task of identifying whether the perceived stimulus was congruent. This protocol allowed the observation of the cerebral activations during stimulus analysis and decision-making depending on the congruity of the presented stimulus. The vision-odour congruent condition activated the visual and olfactory areas more strongly than the control conditions (image only, odour only). These results illustrate a potentialization of the visual and olfactory areas by an integration of the congruent information coming from these two modalities. As a result, the integration of a visual and olfactory congruent stimulus seems to enhance the perception of a stimulus.

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.

Les propriétés sensorielles des matériaux constituent un élément important de la valeur perçue. L’enjeu est de mettre en relation 3 espaces de caractérisation des matériaux : un espace physique décrit par des données mesurables par des instruments, un espace psychophysique décrit par des données mesurables par l’appareil perceptif humain, un espace sémantique qui traduit une perception plus globale du matériau. Des méthodes de l’analyse sensorielle sont utilisées pour collecter des données de perception visuelle, tactile et visio-tactile. En parallèle, la sensation tactile est étudiée plus en détail à l’aide d’instruments de tribologie tactile. Les différents jeux d’échantillons sélectionnés permettent d’explorer les 3 espaces de caractérisation. L’analyse des vibrations induites par le contact entre le doigt et des textures artificielles, périodiques et isotropes, montre que la valeur efficace du signal d’accélération ainsi que le coefficient de frottement sont cohérents avec les résultats des tests de perception tactile. En étudiant des archétypes du bois, il apparaît que les échantillons sont différenciés selon deux critères principaux : la rugosité et l’hétérogénéité. Ce dernier faisant référence à la présence ou non de singularités caractéristiques du bois. Par ailleurs, l’analyse des vibrations induites est cohérente avec les résultats des tests de perception tactile. Enfin, l’étude d’un même ensemble de textures présentées sous forme d’un disque de matière et sous forme d’un objet identifié a permis de montrer que, contrairement aux textures artificielles, les textures naturelles ou identifiables sont perçues de manière similaire dans les deux contextes de présentation. / The sensory properties of material provide leverage of perceived value. The challenge is to relate 3 spaces of material characterization: a physical space describe by measurable data using instruments, a psychophysical space describes by measurable data collected with the human perceptive system, and a semantical space which represent a more global perception of the material. Sensory evaluation methods are used to collect data of visual, tactile and visio-tactile perception. In parallel, the tactile sensation is studied more in detail using tribo-tactile instruments. The different sets of samples allow the exploration of the 3 characterization spaces. The analysis of friction induced vibrations when the finger is scanning periodic and isotropic surfaces reveal that the root mean square value of the acceleration spectra as well as the friction coefficient are coherent with the tactile perception test results. The study of wood archetype texture shows that samples discrimination is based on two main criteria: the roughness and the heterogeneousness, the latter referring to the presence or not of characteristic peculiarities of the wood. Besides, the analysis of friction induced vibrations is also coherent with the results of the tactile perception test. Finally, the study of same set of textures presented in the form of piece of material and in the form of an identified object shows that, contrary to the artificial textures, the natural or familiar textures are perceived in a similar way in both contexts of presentation.

Les modèles biomécaniques éléments finis (EF) sont couramment utilisés dans de nombreux domaines. Ces modèles tendent depuis quelques années à être actifs, capable donc de générer des efforts musculaires et des mouvements. L’étape suivante consiste à rendre ces modèles réactifs, c’est-à-dire capable de réagir à une situation quelconque par des contractions musculaires et des mouvements. C’est dans cet optique que ce projet a été décomposé en 3 étapes. La première consistait à réaliser un modèle biomécanique détaillé capable de contractions musculaires et de mouvements. La seconde étape consistait à introduire des réflexes. Pour cela des modèles de capteurs sensoriels (fuseaux neuromusculaires et organes tendineux de golgi) et les réflexes associés (réflexes myotatiques et myotatiques inverses) ont ensuite été introduits au sein même du modèle. Le modèle ainsi obtenu a pu ensuite être validé grâce à une campagne expérimentale de quantification du réflexe d’étirement du tendon du biceps brachial. La dernière étape consistait à introduire des réactions de niveau supérieur, c’est-à-dire des mouvements volontaires. Pour cela une méthode de contrôle basée sur de l’apprentissage et l’optimisation a permis de générer ces mouvements et de les contrôler.En conclusion, l’introduction de boucles sensorielles et motrices de différents niveaux dans un modèle EF permet de rendre ce dernier réactif à son environnement. En effet, le modèle est ainsi capable de générer un mouvement selon des objectifs et des contraintes. Il est également capable d’adapter la contraction musculaire en fonction des évènements intervenant lors de la réalisation du mouvement. / Biomechanical finite elements (FE) models are commonly used in the field of road safety, sport and medicine. These models tended in recent years to be active, i.e. able to generate muscular efforts or movements. The next step is to make these models reactive, i.e. able to react to a situation with muscle contractions and movement. It is in this context that this project was broken down into 3 steps. The first step was to create a detailed biomechanical model capable of movements and muscle contractions. The second step was to introduce reflexes. For this, physiological sensors models (neuromuscular spindles and golgi tendon organs) and the associated reflexes associated (myotatic and inverse myotatic reflexes) were then integrated into the model. The model thus obtained could then be validated thanks to an experimental campaign of characterization of the deep tendon reflex of the biceps brachial. The last step was to introduce higher-level reactions, i.e. voluntary movements. For this purpose, a control method based on learning and optimization has made it possible to generate and control these movements.In conclusion, the introduction of sensory and motor loops of different into an FE model makes the latter reactive to its environment. Indeed, the model is thus able to generate a movement according to objectives and constraints. He is also able to adapt the muscular contraction according to the events intervening during the realization of the movement.

Les objectifs de cette étude sont de caractériser des altérations des qualités sensorielles et technologiques de la viande de dinde et de mettre en relation ces altérations avec les caractéristiques des protéines musculaires. Nous avons, tout d'abord, sélectionné des muscles Pectoralis major (PM) de dindes en fonction de leur couleur. Les propriétés sensorielles et technologiques de la viande ne diffèrent jamais entre le groupe ayant une couleur « normale » et le groupe ayant une couleur « pâle » (expérience couleur). Dans un deuxième temps, nous avons essayé d'analyser l'effet de la vitesse de chute du pH post mortem sur la qualité de la viande issue du PM de dinde. Cet effet a été mesuré avec différents types génétiques de dindes : des souches BUT9 (expériences BUT9.1 et BUT9.2) et BIG6 (expérience BIG6) comparées dans des conditions d'abattage commercial ou des souches BUT9 et Label Rouge (expérience Label) comparées en générant artificiellement le défaut PSE. Nos différentes expériences montrent que le pouvoir de rétention en eau et la texture de la viande sont diminués lorsque la glycolyse musculaire post mortem est accélérée. Par contre, la couleur de la viande est peu affectée. Nous avons aussi mis en évidence des altérations de protéines de structure (α-actinine), de protéines contractiles (actine et chaîne lourde de la myosine) et de protéines sarcoplasmiques (GAPDH, aldolase A, myokinase, ATP synthase et phosphorylase). Le type génétique des dindes ne semble pas être déterminant dans l'augmentation de l'apparition des défauts de qualité de viande.

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.

Chez les insectes phytophages, la sélection de la plante-hôte qui constitue un site de ponte et d'alimentation est cruciale pour la survie et le bon développement de la descendance. Les sens chimiques – olfaction et gustation - sont déterminants pour un insecte lors du choix de sa plante hôte. Ainsi, une expérience olfacto-gustative des signaux chimiques d'une plante permet aux insectes d'optimiser la période de recherche et d'identification de celle-ci. Dans ce travail, nous avons testé l'effet d'une expérience pré-imaginale et imaginale pour un nouveau substrat de développement (enrichi en vanilline) sur l'induction de préférence olfactive et alimentaire à ce substrat chez trois espèces de lépidoptères foreurs de graminées ayant des spectres alimentaires différents, Sesamia nonagrioides (polyphage), Busseola fusca (oligophage) et Busseola nairobica (monophage). Il s'est avéré que la préférence olfactive des femelles pour les odeurs de ce substrat peut être induite par une expérience préalable pré-imaginale et imaginale pour ce nouveau substrat et que cette induction est transmise de façon transgénérationnelle. Elle n'est cependant pas liée à une augmentation de la sensitivité des antennes des femelles à la vanilline. De plus, elle dépend de l'espèce étudiée. Elle se manifeste plus rapidement chez l'espèce la plus polyphage (au bout de deux générations), plus tardivement chez l'espèce monophage (au bout de cinq générations) et est, par contre, absente chez l'espèce oligophage. Même si plusieurs mécanismes peuvent être impliqués dans cette induction, nos résultats valident à la fois la théorie d'Hopkins, le principe néo-Hopkins et l'héritage chimique chez les espèces qui ont présenté cette induction. Concernant les larves, nous avons pu montrer que celles-ci suivent, en général, la préférence olfactive des femelles pour les odeurs d'un nouveau substrat mais que cette préférence n'est pas corrélée avec leurs préférences alimentaires. / Among herbivorous insects, the selection of the host plant as an egg laying site and food is crucial for the survival and development of the offspring. The chemical senses - olfaction and gustation – of an insect are crucial in host plant selection. An olfactory-gustatory experience of plant chemical signals allows insects to optimize their search period and host identification. In this study, we tested the effect of pre-imaginal and imaginal experience for a new artificial diet (enriched in vanillin) on the induction of olfactory and food preference for this diet in three species of lepidopteran stem borers with different food spectra, namely Sesamia nonagrioides (polyphagous), Busseola fusca (oligophagous) and Busseola nairobica (monophagous). It was shown that the olfactory preference of females for the odor of the new diet could be induced by pre-imaginal and imaginal experience for this new diet and that this induction was transmitted transgenerationally. It was however not linked to an increase in the sensitivity of the female antennae to vanillin. In addition, it depended on the species studied. It occurred after two generations only in the polyphagous species, after five generations in the monophagous species, and it was absent in the oligophagous species. Although several mechanisms may be involved in this induction, our results validate both the theory of Hopkins, neo-Hopkins principle and the chemical legacy in the species in which the induction occurred. The larvae exhibited generally the same olfactory preference than the adult females for the odors of the new diet but this preference was not correlated with their food preferences, indicating in larvae a discrepancy between olfaction and gustation.

Parmi toutes les informations sensorielles que le système nerveux central doit intégrer afin d'établir la commande musculaire permettant d'assurer une position debout, nous nous sommes plus particulièrement intéressés à ce qui est nommé le " toucher léger ". En effet, il a été montré que poser le doigt sur une surface fixe, même légèrement, fournissait une information supplémentaire permettant d'améliorer le contrôle postural. De manière intéressante, lorsque la surface est mise en mouvement, un couplage apparait entre ces mouvements et le balancement postural. Nous avons lors de nos travaux étudié comment cette information était intégrée au contrôle postural. En se basant sur les conclusions de cette étude, nous avons proposé une loi de commande en boucle fermée basée sur la modulation de la vitesse du doigt, qui permet de contrôler la position du centre de pression autour d'une consigne prédéfinie. Nous avons de plus étudié les conditions expérimentales pouvant affecter les performances de cette boucle fermée (instruction, conscience des mouvements du doigt, ajout/retrait d'un sens (la vision), action de rejet volontaire du couplage). Ces études nous permettent de proposer une explication exhaustive des mécanismes expliquant ce phénomène de couplage entre la posture et les mouvements du doigt. La loi de commande proposée permet de guider le centre de pression autour d'une consigne prédéfinie, tout en ne nécessitant ni la coopération ni la concentration des sujets, et présente ainsi un intérêt certain dans les domaines de l'assistance ou de la rééducation. Nous avons donc mené une étude préliminaire en milieu clinique démontrant le potentiel applicatif de cette dernière. / Among the sensory information allowing to control postural balance, we have focused our research on Light Touch. Indeed, it has been shown that lightly touching a motionless surface, provides additional sensory information that improves balance. Interestingly, when the surface is moved slowly, a coupling appears between its motion and postural sway. We have investigated the mechanisms underlying this coupling. Based on our findings, we implemented a closed-loop control law, based on the modulation of the finger velocity, which allows to control the position of the center of pressure around a pre-defined trajectory. We also studied the experimental conditions that could influence the performance of the closed loop (instruction, awareness of finger movements, adding / removing a sensory inputs (vision), voluntary dismissal of action coupling). These studies allow us to offer a comprehensive explanation of the mechanisms underlying this phenomenon of coupling between the posture and movements of the finger. The proposed control law allows to guide the center of pressure around a pre-defined trajectory, without any cooperation from the participants. It could have an interest in the areas of assistance or rehabilitation as a new biofeedback. We therefore conducted a preliminary study in a clinical environment.

Les premiers véhicules autonomes ne seront capables de gérer la conduite que sur certaines portions de trajet. Le conducteur, qui pourra être engagé dans une tâche non relative à la conduite, doit être prévenu de reprendre la main avant la fin de disponibilité du mode autonome. L’objectif de cette thèse est de proposer et d’optimiser un signal vibratoire de rappel à la conduite qui soit détectable par tous, et jugé satisfaisant par les conducteurs, ou au moins acceptable étant donné sa signification et le contexte. Le contexte de roulage, la concentration du sujet sur une tâche non relative à la conduite et la diversité interindividuelle doivent être pris en compte. Un prototype de siège à retours vibratoires et un protocole de test en conditions de conduite autonome ont été mis au point, grâce à des expériences préliminaires. Les paramètres de construction d’un signal ont été formalisés et sélectionnés pour permettre la construction d’un plan d’expérience. Une évaluation quantitative de la détection et de la satisfaction pour les 16 signaux issus du plan d’expérience a été réalisée sur 80 sujets en conditions de conduite autonome. L’analyse par modélisation a permis d’identifier les paramètres du signal les plus influents sur les deux critères d’intérêt, et les valeurs de paramètres garantissant la meilleure satisfaction et une haute détection. Enfin, une étude en simulateur a permis de montrer l’intérêt de la modalité sensorielle tactile en complément de l’auditif lors du rappel à la conduite. / In the early steps of developments, autonomous vehicles carry out the driving only on determined road section. The driver, who may be focused in a non-related to driving task, must be warned before the end of the autonomous mode to take over the driving. This PhD work aims at offer and optimize a vibrotactile take-over notification (TON). This TON must be detected by any drivers and evaluated as satisfying, or at least acceptable considering its meaning and the context. The driving environment, the concentration of the subject in a non-related to driving task, as well as the diversity of the drivers have to be considered. A seat prototype and a protocol of evaluation in autonomous driving conditions were developed. The design parameters of a signal were established and selected to build a Design of Experiments (DoE). A quantitative evaluation of the detection and the satisfaction of the 16 signals from the DoE was performed based on 80 subjects in autonomous driving conditions. The influents parameters of the signals on the two evaluated criteria, and the settings optimizing the satisfaction and insuring a high detection level were identified by modelling. Finally, a simulator study showed the interest of tactile modality in addition to auditory modality during take-over request.