La thématique centrale de notre thèse concerne l’étude du transfert de connaissances acquises dans des situations virtuelles (environnements virtuels ou EVs) vers des situations de la vie quotidienne. Plus particulièrement, nous nous sommes intéressés à l’effet du mode de navigation en EV (i.e., avec ou sans joystick) sur la qualité du transfert de connaissances spatiales (un parcours à apprendre). La littérature relative à cet effet révèle des résultats contradictoires, et nous proposons d’apporter des éléments d’explication en examinant les interactions possibles entre le mode de navigation et d’autres facteurs susceptibles d’affecter les performances. Ainsi l’effet du mode de navigation sur le transfert virtuel-réel a été testé en interaction avec les facteurs suivants : la fidélité visuelle de l’EV (Exp. 1), la complexité informationnelle du parcours à apprendre (Exp. 2) et le délai de rétention (Exp. 3 et 4). Le transfert virtuel-réel et les connaissances spatiales ont été mesurés à l’aide de trois tâches de rappel : Wayfinding (i.e., reproduction du parcours appris dans la réalité), dessin à main levé du parcours et classification de photos dans l’ordre chronologique. Nos résultats montrent que l’impact du mode de navigation sur la qualité du transfert n’est pas le même selon les facteurs manipulés (i.e., fidélité visuelle, complexité du parcours et délai de rétention) et selon la tâche de rappel utilisée. Ces résultats nous ont permis de préciser le lien entre exploration active et systèmes représentationnels notamment à la lumière des théories sur le traitement cognitif d’informations spatiales (i.e., le modèle L-R-S et l’approche des graphes). Ces résultats permettent également de préciser les situations favorisant le transfert virtuel-réel, ce qui offre un intérêt particulier dans les enjeux notamment d’utilisation de la réalité virtuelle dans le diagnostic et/ou la réhabilitation cognitive. / The main theme of this thesis is the transfer of knowledge acquired in virtual situations (virtual environments or VEs) to situations in everyday life. We focused particularly on the effect of the navigation mode in VE (i.e., with or without joystick) on the quality of the transfer of spatial knowledge (learning a pathway). Previous publications on this effect presented contradictory findings and our aim was to elucidate this situation by examining possible interactions between the navigation mode and other factors likely to affect performance. Consequently, the effect of the type of movement control on virtual-real transfers was tested in interaction with the following factors: the visual fidelity of the VE (Exp. 1), the informational complexity of the route to be learned (Exp. 2), and retention delay (Exp. 3 and 4). Virtual-real transfers and spatial knowledge were measured using three recall tasks: Wayfinding (i.e., reproducing the route in the real world), freehand drawing of the path, and organizing photos in chronological order. Our findings revealed that the impact of the movement control on the transfer varied according to the factors manipulated (i.e., visual fidelity, route complexity, and retention delay), as well as the recall task used. These results clarified the connection between active exploration and representational systems, especially in light of theories on the cognitive processing of spatial information (i.e., the L-R-S model and the graph approach). These results also identified situations that facilitated virtual-real transfer, which is of particular interest when virtual reality is to be used in cognitive diagnosis and/or rehabilitation.

Cette thèse analyse les mécanismes participant à la formation d'une dynamique cumulative de la ségrégation. Elle privilégie une entrée par les effets de quartiers, qui représentent l'articulation entre un certain nombre de déterminants urbains de la ségrégation et la valorisation d'externalités de voisinage. L'approche par les effets de quartiers nous conduit à reconnaître le rôle de l'hétérogénéité de l'espace urbain, et de sa perception par les agents. Nous développons un modèle de ségrégation fondé sur la cognition spatiale, qui nous permet de représenter l'émergence de configurations ségrégées relevant de logiques de ségrégation "choisie" ou "subie", à partir de la complexité des représentations spatiales des agents. L'analyse de l'inscription spatiale des effets de quartiers au sein du territoire urbain bordelais nous permet ensuite de confirmer la relation forte s'établissant entre ségrégation et métropolisation. Les effets de quartiers participent de façon active à la structuration et à la différenciation de l'espace urbain, ce qui est notamment appréhendé à travers leur impact sur la valorisation des prix du logement. L'approche par les effets de quartiers confirme l'existence d'une dynamique cumulative de la ségrégation, qui inscrit durablement les inégalités au sein du territoire urbain.

Notre travail de recherche a consisté à étudier deux types de description : les descriptions<br />verbales et les descriptions graphiques d'itinéraires. Il s'agissait de définir des caractéristiques et des<br />contraintes liées aux modes d'expression verbal et graphique. L'étude des modes d'expression a<br />concerné également les relations entre ces deux modes. L'objectif était de répondre à la question de<br />l'utilisation alternative ou conjointe de représentations graphiques et linguistiques pour la description<br />d'itinéraires. Enfin, il s'agissait de définir une représentation formelle constituant un niveau<br />intermédiaire qui permettrait de générer les éléments de base des deux types d'expression de la<br />description d'itinéraire.<br />Afin d'atteindre cet objectif, nous avons mené une série d'études expérimentales basées sur le<br />principe de traduction. Les participants de nos trois études devaient traduire une représentation sous la<br />forme d'une autre représentation possédant des propriétés structurales et fonctionnelles différentes.<br />Lors de l'exécution de la tâche, ils avaient à leur disposition uniquement la représentation à partir de<br />laquelle la traduction devait être effectuée. La méthode de traduction a permis de confirmer la<br />possibilité du passage d'un mode vers un autre. D'autre part, elle a permis de détecter, par<br />l'intermédiaire des erreurs et des différences relevées dans les représentations issues de la traduction,<br />l'existence des contraintes propres à chaque mode de représentation.

Depuis plusieurs années, la réalité virtuelle est largement utilisée en neuropsychologie, notamment dans le domaine de l'étude de la cognition spatiale. Son utilisation grandissante a pour but de répondre à la fois au manque de validité écologique des tests classiques et au manque de contrôle des évaluations en conditions réelles. Les études dans le domaine de la cognition spatiale ont permis de montrer la complexité de l'apprentissage et de la navigation dans les grands espaces et suggèrent également une origine cognitive multifactorielle des difficultés de navigation chez les personnes âgées. Le but de cette thèse sera tout d'abord de vérifier la validité écologique de notre application utilisant la réalité virtuelle par une comparaison directe des performances d'apprentissage et de navigation, entre apprentissages réels et virtuels chez des adultes jeunes et âgés. Il s'agira ensuite de confirmer les hypothèses sur l'origine à la fois mnésique et exécutive des difficultés de navigation liées au vieillissement. Enfin, le rôle du contrôle sensorimoteur dans l'apprentissage de grands espaces, peu étudiée pour le moment dans le cas du vieillissement sera abordé. A l'aide d'une application en réalité virtuelle, nécessitant de mémoriser un parcours dans un quartier virtuel, réplique d'un quartier de Bordeaux, nous avons étudiés les effets du vieillissement en termes de mémoire spatiale et de performance de navigation. Nous avons comparé directement les apprentissages en conditions réelles et virtuelles, en conditions actives (joystick) et passives, et nous avons mis en relation ces indicateurs avec des mesures neurocognitives et des questionnaires d'estimation des difficultés quotidiennes. Nos principaux résultats ont permis de montrer un effet négatif de l'âge sur les performances dans notre application avec des patterns équivalents entre apprentissages réels et virtuels chez les jeunes et les âgés. Nous avons obtenu une bonne relation entre les mesures obtenues grâce à notre application virtuelle et les difficultés rapportées par les jeunes mais pas de différences entre jeunes et âgés concernant les difficultés de navigation au quotidien. Ces résultats confirment la bonne validité écologique de notre application virtuelle chez les personnes âgées et favorisent ainsi l'utilisation de mesures directes de mémoire spatiale et de navigation plutôt que des questionnaires chez les personnes âgées. Ils ont également permis de montrer de manière directe le rôle des déclins mnésiques et exécutifs dans leurs difficultés de navigation. Contrairement à ce qui avait été obtenu chez les jeunes, le contrôle moteur a eu un effet négatif sur les performances de navigation chez les personnes âgées. Nous discuterons alors les hypothèses neurocognitives concernant l'origine des difficultés de navigation chez les personnes âgées, ainsi que le rôle de la dimension actif (joystick) vs. passif dans les performances de navigation des jeunes et des âgés.

L’adaptation des fonctions motrices permet l’optimisation des interactions avec l’environnement et ses modifications. Une des grandes questions posées à ce sujet concerne la spécificité des modifications implémentées. Dans la littérature traditionnelle sur l’adaptation visuo-manuelle au port de prismes, on retrouve une généralisation de l’adaptation à des positions spatiales non-apprises, mais un très faible transfert de l’adaptation aux autres effecteurs moteurs. Par contraste, les résultats thérapeutiques acquis chez le patient négligent depuis 12 ans suggèrent que l’adaptation visuo-manuelle peut produire des effets à tous les niveaux affectés par cette pathologie. Cette opposition apparente pose la question de la validité du modèle pathologique pour explorer l’adaptation sensori-motrice, et une façon d’y répondre est d’explorer les effets de l’adaptation sur les fonctions perturbées par la négligence chez le sujet normal. Ces trois volets de la littérature apportent des éclairages complémentaires sur la question de la généralisation des adaptations. Par la mise en évidence d’une généralisation des effets consécutifs de l’adaptation prismatique, notamment à un niveau transmodal, non impliqué dans la procédure d’adaptation per se, ce travail de thèse apporte des éléments pertinents en terme de niveau d’action et d’organisation des réseaux impliqués, laissant suggérer un effet de restructuration sur des représentations spatiales de haut niveau, permettant d’élargir l’orientation des stratégies de réhabilitation, par la mise en évidence d’une activation dynamique de fonctions et de réseaux liés à l’intégration multi-sensorielle, nécessaire aux représentations spatiales / Adaptation of motor functions allows optimization of interactions with environment and its alterations. One major question concerns specificity of implemented modifications. Classical data about visuo-manual adaptation to prisms reveal generalization of adaptation to non learned spatial locations, but a very poor transfer to others motor effectors. By contrast, therapeutic results obtained in neglect patients since 12 years suggest that visuo-manual adaptation could produce effects at various levels affected by neglect. This apparent opposition raises the question of validity of pathologic model to explore sensori-motor adaptation, and one way to answer is to explore effects of prism adaptation on disturbed functions by neglect in normal subject. These three sections of review bring out complementary lightings about question of adaptations generalization. By underlying generalization of after-effects of prism adaptation, in particular at a transmodal level, non implicated in adaptative procedure per se, these results bring some relevant arguments in terms of level of action and implicated networks organization, suggesting a restructuring effect on high level spatial representations, allowing to enlarge orientation of rehabilitative strategies. These results bring out a dynamic activation of functions and networks linked to multisensory integration, appropriate to spatial representations

Les gens produisent des mouvements spontanés pendant des tâches de raisonnement spatial. Ces mouvements aident-ils à la performance de la tâche? Nous avons étudié le rôle des mouvements spontanés dans l'orientation spatiale en utilisant des tâches de prise de perspective spatiale (PPS) dans lesquelles les participants devaient imaginer un point de vue différent de leur point de vue actuel. Nous nous sommes concentrés sur des perspectives exigeant des rotations mentales de soi - particulièrement difficiles, elles sont grandement facilitées par un mouvement actif, même en l'absence de vision. La contribution motrice à la performance de la tâche pourrait résulter d'un mécanisme prédictif, qui anticipe les conséquences d'une action avant son exécution, comme un modèle d'anticipation interne (Wolpert & Flanagan, 2001), inhibant par la suite l’exécution du mouvement si nécessaire. Les mouvements observés peuvent être des traces visibles de ce processus. En utilisant un système de capture de mouvements, nous avons montré que les rotations de la tête sont géométriquement liées à la PPS : leur direction et amplitude étaient liées à la direction et à l'angle entre les perspectives réelles et imaginée (Exp. 1). Chez les contrôleurs aériens, qualifiés ou apprentis, seule la direction de la rotation de la tête était liée à la PPS, reflétant probablement l'expertise spatiale ainsi que le rôle crucial de la direction dans la rotation mentale (Exp. 2). Dans un environnement virtuel, les rotations de tête spontanées étaient liées à une performance accrue. Cependant, les rotations volontaires, qui imitent celles qui sont produites spontanément, ne facilitent pas la performance de navigation (Exp. 3), mais l'empêchent lorsqu’elles sont contraires à la direction de la rotation virtuelle. Nos résultats suggèrent une contribution motrice spécifique à l'orientation spatiale, compatible avec la prédiction motrice. / People produce spontaneous movements during spatial reasoning tasks. Do they relate to task performance? We investigated the role of spontaneous movements in spatial orientation using spatial perspective-taking (SPT) tasks where participants adopted imaginary perspectives. We focused on imaginary perspectives requiring mental rotations of the self as they are particularly difficult and greatly facilitated by active movement in the absence of vision. Motor contribution to task performance could result from a predictive mechanism, which anticipates the consequences of an action before its execution, such as an internal forward model (Wolpert & Flanagan, 2001), further inhibiting full rotations of the head. Observed movements may be visible traces of this process. Using motion capture, we showed that head movements are geometrically related to SPT: both the direction and amplitude of head rotations were related to the direction and angle between the actual and imagined perspectives (Exp. 1). In air traffic controllers and apprentices, only the direction of head rotation was related to SPT, probably reflecting spatial expertise and its crucial role in mental rotation (Exp. 2). In a virtual environment, spontaneous head rotations were related to increased performance. However voluntary rotations, emulating the spontaneously produced ones, did not facilitate navigation performance (Exp. 3), but hindered it when inconsistent with the direction of virtual rotation. Overall, our findings suggest a specific motor contribution to spatial orientation consistent with motor prediction.

Le sens de verticalité constitue un référentiel spatial fondamental pour percevoir et agir dans l'espace. Il permet notamment de déterminer la position de notre corps par rapport à la direction de la gravité et participe à l’organisation du contrôle postural chez l’homme. L'évaluation du sens de verticalité pour une meilleure compréhension des troubles posturaux et spatiaux de patients ayant présentés un accident vasculaire cérébral (AVC) devient pratique courante. Cependant, l’absence de standardisation et de connaissances des qualités psychométriques des mesures de la perception de la verticale limite considérablement l’utilisation clinique de ces outils et l’élaboration d’essais thérapeutiques pour le suivi des troubles posturaux en pathologie neurologique. L’AVC constitue également le modèle lésionnel humain privilégié pour l’étude du sens de verticalité. L'identification des aires cérébrales sous-tendant les processus d’intégration multisensorielle du sens de verticalité reposent majoritairement sur de techniques modernes d’analyse lésionnelle. Cependant, les connaissances des bases cérébrales de la construction et de la mise à jour du sens de verticalité sont encore partielles et appellent à des travaux complémentaires. Nos travaux de recherche visaient à améliorer notre compréhension du sens de verticalité par l’étude de ces altérations en pathologie vasculaire cérébrale, selon une double approche méthodologique et physiopathologique. Nous avons montré que l’évaluation de la perception visuelle de la verticale dans les suites d’un AVC requiert une installation précise des patients (maintien droit du tronc et de la tête chez les patients présentant des troubles posturaux) et doit être basée sur un minimum de 10 essais pour assurer une fidélité inter-essais élevée. Dans ces conditions d’évaluation, l’orientation de la verticale visuelle présente une excellente fidélité inter- et intra-évaluateur, garantissant la fiabilité de cette mesure pour la pratique et la recherche cliniques. Concernant la perception posturale de la verticale, nous proposons une procédure simplifiée et standardisée du test de la roue pour l’évaluation des biais contralésionnels de la verticale posturale après AVC hémisphérique. Enfin, nous identifions au moyen d’une analyse statistique lésionnelle un réseau d’aires corticales et sous-corticales impliqué dans la perception visuelle et posturale de la verticale. Le cœur de ces régions polymodales du sens de verticalité est centré sur le cortex operculo-insulaire et le thalamus postérolatéral, avec une nette prédominance hémisphérique droite et un chevauchement des aires nodales du cortex vestibulaire. Nos résultats nous permettent de mieux comprendre les bases cérébrales du sens de verticalité et constituent des guides importants pour l'utilisation clinique de la mesure du sens de verticalité.Mots clés: Sens de verticalité, AVC, méthodologie d’évaluation, bases neurales, cortex vestibulaire / The sense of verticality is a major spatial referential for perception and action in space. It allows determining our body position relatively to the gravity and it contributes to the organization of the postural control in humans. The assessment of the sense of verticality for a better understanding of postural and spatial disorders in stroke patients becomes common practice. However, the lack of standardization and psychometrical studies of the verticality perception assessment limits considerably the clinical integration of these tools and the development of therapeutic clinical trials for the follow-up of postural disorders in neurological diseases. Stroke is also the primary model for studying the sense of verticality. The identification of neural bases underlying the multisensory integration processes of the sense of verticality is based essentially on modern techniques of lesion analysis. However, our knowledge of the neural bases of the construction and updating of the sense of verticality are partial and require further studies. Our research aimed to improve our understanding of the sense of verticality through study of these disorders after stroke, according to a methodological and physiopathological dual approach. We showed that the assessment of the visual vertical perception after stroke requires a specific postural setting (the trunk and the head maintained upright in stroke patients with postural disorders) and should be based on 10 trials to achieve a high inter-trials reliability. Under these conditions, visual vertical orientation has excellent inter- and intrarater reliability, ensuring the reliability of this measure for both clinical practice and research. For the postural perception of the vertical, we proposed a simplified and standardized procedure with the wheel test to assess contralesional postural vertical biases after hemispheric stroke. Finally, by means of a lesional statistical analysis, we identified a cortical and subcortical areas network of the visual and postural vertical perception. The polymodal regions of the sense of verticality are centered on the operculo-insular cortex and the posterolateral thalamus, with a right hemisphere predominance and a partial overlap with the core regions of the vestibular cortex. Our results provide a better understanding of the neural bases of the sense of verticality in humans and constitute guidelines for the clinical use of the verticality perception measures.Keywords: Sense of verticality, stroke, assessment methodology, neural bases, vestibular cortex.

La cécité touche 39 millions de personnes dans le monde et génère de nombreuses difficultés dans la vie quotidienne. Plus précisément, les capacités de navigation (incluant orientation et mobilité) sont fortement diminuées, ce qui amène les personnes non-voyantes à limiter, voire à cesser leurs déplacements. Pour restaurer des sensations "visuelles", et par-delà, une certaine autonomie, il est possible de stimuler directement le système visuel résiduel d'une personne non-voyante à l'aide d'un implant administrant des micro-stimulations électriques. Le dispositif complet se compose d'une micro-caméra portée sur des lunettes et reliée à un ordinateur de poche, qui lui-même est connecté à l'implant. Lors des micro-stimulations, les sujets perçoivent des tâches grises, blanches ou jaunâtres appelées phosphènes. Ainsi la qualité de la vision restaurée est directement dépendante de la résolution et de la position de l'implant. Le nombre d'électrodes étant faible pour les implants en développement (moins d'une centaine), il est nécessaire de réduire drastiquement la résolution du flux vidéo pour la faire correspondre à la faible résolution de l'implant. Actuellement, l'Argus II de la société Second Sight est l'implant dont le développement est le plus avancé et sa résolution est de 60 électrodes, ce qui permet aux patients implantés de percevoir 60 phosphènes différents. Cette vision restaurée est donc très pauvre et un travail d'optimisation du signal est nécessaire pour pouvoir utiliser l'implant de manière fonctionnelle. Les sujets implantés sont impliqués dans des protocoles cliniques fermés ne permettant pas de les inclure dans d'autres expériences. Malgré cela, il est possible d'étudier les possibilités offertes par ces implants visuels en simulant la vision prothétique dans un casque de réalité virtuelle porté par des sujets voyants. Il s'agit du domaine de la vision prothétique simulée (VPS). La navigation n'a jamais été étudiée chez les patients implantés et très rarement en VPS. Il s'avère qu'avec des implants de très faible résolution, elle pose de grandes difficultés liées à la mobilité mais également des difficultés liées à l'orientation. Les travaux entrepris dans ce doctorat se concentrent sur l'étude de la navigation en VPS. Différentes théories en psychologie nous ont permis d'identifier les éléments importants pour les sujets afin qu'ils se repèrent et se construisent une représentation mentale fiable de l'environnement lors de la navigation. À partir de ces modèles, différents rendus prothétiques utilisant la vision par ordinateur ont été conçus et testés dans une tâche de navigation réalisée dans un environnement virtuel. Les expérimentations effectuées avaient pour objectif d'optimiser la perception et la compréhension de l'espace parcouru avec un implant de faible résolution. Ces évaluations reposaient sur la performance de temps des sujets pour effectuer la tâche de navigation et sur leur représentation mentale de l'environnement. Après la tâche de navigation, il leur était demandé de dessiner la carte des environnements explorés, afin d'évaluer ces représentations. Cette double évaluation a permis d'identifier les indices importants permettant de faciliter la perception et la mémorisation de la structure des environnements dans une tâche de navigation en VPS. Pour améliorer les performances des personnes non-voyantes implantées, il apparaît notamment nécessaire de limiter la quantité d'information présentée, tout en préservant la structure de l'environnement grâce à des algorithmes de vision par ordinateur. Lorsque l'accès à des patients implantés sera plus ouvert, il deviendra nécessaire de valider ces différents résultats en les faisant naviguer en environnement virtuel puis en environnement réel. / Blindness affects thirty nine millions people in the world and generates numerous difficulties in everyday life. Specifically, navigation abilities (which include wayfinding and mobility) are heavily diminished. This leads blind people to limit and eventually to stop walking outside. Visual neuroprosthesis are developed in order to restore such "visual" perception and help them to get some autonomy back. Those implants generate electrical micro-stimulations which are focused on the retina, the optic nerve or the visual cortex. Those stimulations elicit blurry dots called "phosphenes". Phosphenes can be mainly white, grey or yellow. The whole stimulation device contains a wearable camera, a small computer and the implant which is connected to the computer. The implant resolution and position impact directly the quality of the restored visual perception. Current implants include less than a hundred electrodes so it is mandatory to reduce the resolution of the visual stream to match the implant resolution. For instance, the already commercialized Argus II implant from the company Second Sight (Seymar, California) is the leading visual implant worldwide and uses only sixty electrodes. This means that Argus II blind owners can perceive only sixty phosphenes simultaneously. Therefore this restored vision is quite poor and signal optimization is required to get to a functional implant usage. Blind people with implants are involved in restricted clinical trials and are difficult to reach. Yet, studying those implant possibilities is at our reach by simulating prosthetic vision and displaying it in a head mounted display for sighted subjects. This is the field of simulated prosthetic vision (SPV). Navigation was never studied with people with implant, and only a few studies approached this topic in SPV. In this thesis, we focused on the study of navigation in SPV. Computer vision allowed us to select which of the scene elements to display in order to help subjects to navigate and build a spatial representation of the environment. We used psychological models of navigation to conceive and evaluate SPV renderings. Subjects had to find their way and collect elements in a navigation task in SPV inspired by video games for the blind. To evaluate their performance we used a performance index based on the completion time. To evaluate their mental representation, we asked them to draw the environment layout after the task for each rendering. This double evaluation lead us to spot which elements can and should be displayed in low resolution SPV in order to navigate. Specifically those results show that to be understandable in low vision, a scene must be simple and the structure of the environment should not be hidden. When blind people with implant will become available we will be able to confirm or deny those results by evaluating their navigation in virtual and real environments.

Depuis plusieurs années, la réalité virtuelle est largement utilisée en neuropsychologie, notamment dans le domaine de l’étude de la cognition spatiale. Son utilisation grandissante a pour but de répondre à la fois au manque de validité écologique des tests classiques et au manque de contrôle des évaluations en conditions réelles. Les études dans le domaine de la cognition spatiale ont permis de montrer la complexité de l’apprentissage et de la navigation dans les grands espaces et suggèrent également une origine cognitive multifactorielle des difficultés de navigation chez les personnes âgées. Le but de cette thèse sera tout d’abord de vérifier la validité écologique de notre application utilisant la réalité virtuelle par une comparaison directe des performances d’apprentissage et de navigation, entre apprentissages réels et virtuels chez des adultes jeunes et âgés. Il s’agira ensuite de confirmer les hypothèses sur l’origine à la fois mnésique et exécutive des difficultés de navigation liées au vieillissement. Enfin, le rôle du contrôle sensorimoteur dans l’apprentissage de grands espaces, peu étudiée pour le moment dans le cas du vieillissement sera abordé. A l’aide d’une application en réalité virtuelle, nécessitant de mémoriser un parcours dans un quartier virtuel, réplique d’un quartier de Bordeaux, nous avons étudiés les effets du vieillissement en termes de mémoire spatiale et de performance de navigation. Nous avons comparé directement les apprentissages en conditions réelles et virtuelles, en conditions actives (joystick) et passives, et nous avons mis en relation ces indicateurs avec des mesures neurocognitives et des questionnaires d’estimation des difficultés quotidiennes. Nos principaux résultats ont permis de montrer un effet négatif de l’âge sur les performances dans notre application avec des patterns équivalents entre apprentissages réels et virtuels chez les jeunes et les âgés. Nous avons obtenu une bonne relation entre les mesures obtenues grâce à notre application virtuelle et les difficultés rapportées par les jeunes mais pas de différences entre jeunes et âgés concernant les difficultés de navigation au quotidien. Ces résultats confirment la bonne validité écologique de notre application virtuelle chez les personnes âgées et favorisent ainsi l’utilisation de mesures directes de mémoire spatiale et de navigation plutôt que des questionnaires chez les personnes âgées. Ils ont également permis de montrer de manière directe le rôle des déclins mnésiques et exécutifs dans leurs difficultés de navigation. Contrairement à ce qui avait été obtenu chez les jeunes, le contrôle moteur a eu un effet négatif sur les performances de navigation chez les personnes âgées. Nous discuterons alors les hypothèses neurocognitives concernant l’origine des difficultés de navigation chez les personnes âgées, ainsi que le rôle de la dimension actif (joystick) vs. passif dans les performances de navigation des jeunes et des âgés. / Since several years, virtual reality is widely used in neuropsychology, especially for the study of spatial cognition. The goal of its use is to respond to the lack of ecological validity of classical tests and to the lack of experimental control of assessments in real situations. The studies in the domain of spatial cognition reveal the complexity of learning and navigation activities in large scales spaces and suggest a multifactorial origin to spatial learning and navigation in older adults. The aim of this thesis will be first to verify the ecological validity of our virtual reality application, with a direct comparison of spatial learning and navigation performances between real and virtual learning conditions, in young and old participants. Another goal will be to confirm the hypothesis on the role of executive and memory decline in age-related spatial learning and navigation difficulties. Finally, the role of motor control in spatial learning in large scale spaces, which is poorly studied within the framework of aging, will be tested. With the use of a virtual reality application, requiring memorizing a path in a virtual district replicating a district of Bordeaux, we have studied the effects of aging on spatial memory and navigation performances. We compared real and virtual, active and passive learning conditions and studied the relation between spatial memory and navigation performances with neurocognitive measures and self-report questionnaires on everyday navigation difficulties. Our main results showed a negative effect of aging on the performances in our application, with pattern of results similar between real and virtual learning conditions in young and old participants. We obtained a good relation between measures from our virtual application and everyday navigation difficulties reported by the young participants but no differences between young and old participants on everyday navigation difficulties. These results confirm the good ecological validity of our virtual application and favor the use of direct navigation and spatial memory measures instead of self-report questionnaires for older adults. They also showed directly the role of memory and executive decline in older adults’ navigation difficulties. Contrary to the results obtained with the young participants, the motor control had a negative effect on navigation performances in older adults. We will discuss of the neurocognitive hypothesis already proposed concerning the origin of navigation difficulties due to aging. Also, the role of motor activities and dual-task effect on spatial navigation performances in older adults will be examined.

La thématique générale de notre thèse porte sur le transfert virtuel/réel de connaissances spatiales, et plus particulièrement sur l’identification de variables susceptibles d’optimiser ce transfert. Notamment, nous nous sommes intéressés à l’influence des interfaces de déplacement, de l’engagement physique et des informations sensorielles relatives au corps sur l’acquisition et le transfert de connaissances spatiales du virtuel vers le réel. L’engagement physique a été manipulé à l’aide de deux interacteurs (tapis roulant Vs joystick) proposant respectivement un fort et un faible engagement physique, ainsi que par une Interface Cerveau Ordinateur (ICO), permettant de commander un déplacement à l’aide de l’activité cérébrale du sujet, supprimant ainsi toute composante motrice effective. Enfin nous avons également manipulé l’expertise en jeu vidéo, variable susceptible de jouer un rôle important dans l’acquisition et l’utilisation des compétences spatiales au sens large, et plus spécifiquement dans le transfert virtuel-réel.Nos expérimentations consistaient à apprendre un trajet à l’aide d’une des situations d’interaction définie ci-dessus. Le transfert virtuel/réel des connaissances spatiales a été ensuite évalué à l’aide de 6 tâches : une tâche de classification chronologique de photos, une tâche d’estimation de la distance parcourue et une tâche d’estimation de directions (tâches égocentriques) ; une tâche de croquis du trajet, une tâche d’estimation de la direction du point de départ du trajet (tâche allocentrique) ; et enfin une tâche globale de wayfinding consistant à reproduire en environnement réel le trajet préalablement appris en virtuel.Nos résultats montrent que les effets de l’engagement physique (en particulier des informations proprioceptives et vestibulaires) et de l’expertise en jeu vidéo sont différents selon la nature de la compétence spatiale sollicitée (composante égocentrique, allocentrique ou reproduction du parcours). De plus, les résultats obtenus à l’aide de l’ICO permettent de préciser le rôle de la composante motrice dans l’acquisition et le transfert virtuel/réel de compétences spatiales.L’ensemble de ces données sont discutées au regard des modèles d’acquisition et d’utilisation des connaissances spatiales, tels que le modèle Landmark-Route-Survey et la théorie des graphes. Les perspectives de notre travail concernent le développement d’interfaces adaptées aux utilisateurs ainsi que l’entraînement ou le réentraînement des compétences spatiales de sujets âgés ou de patients présentant des pathologies lésionnelles et/ou dégénératives. / The general theme of our thesis focuses on the transfer of spatial learning from a virtual to a real environment, and more precisely on the identification of parameters that might optimize this transfer. Namely, we investigated the influence of displacement interfaces, of the physical involvement, and of the body-based information on the acquisition and the transfer of spatial learning from a virtual to a real world. The physical involvement was manipulated with the help of two interactors (Treadmill vs. Joystick) that respectively propose strong and mild physical involvements as well with the help of a Brain-Computer Interface (BCI). The BCI allows controlling displacements using subject’s brain activity, thus nullifying all effective motor components. Finally, we also manipulated videogame experience, a parameter supposed to play an important role in the acquisition and the use of spatial skills in the widest sense and, more specifically in the virtual-to-real transfer. Our experimentations first consisted in route learning within one of the above described interaction conditions. Then, the virtual-to-real transfer of spatial learning was evaluated with 6 tasks: the picture classification task, the distance estimation task, and the direction estimation task (egocentric task); the sketch-mapping task, the starting point estimation task (exocentric task); and finally the global wayfinding task, consisting in reproducing the previously learned virtual route in the real environment.Our results reveal that the effects of the physical involvement (in particular, of the proprioceptive and vestibular information) and of the videogame experience are different, depending on the nature of the spatial ability needed (egocentric or exocentric component, route reproduction). Moreover, the results obtained with the BCI allow to precise the role of the motor component in the acquisition and the transfer of spatial skills from the virtual to the real environment.These findings are discussed relative to the models of spatial knowledge acquisition and its utilization, such as the Landmark-Route-Survey model and the graph theory. Future trends of our work will concern the development of user-friendly interfaces as well as the training or the retraining of spatial abilities in older adults with or without degenerative disorders and patients with various brain lesions.