En dissociant les images rétiniennes, une orthophorie et une hétérophorie verticales (OV et HV) correspondent respectivement à l'absence ou la présence d'une déviation de l'axe visuel verticalement, déviation annulée en vision binoculaire. Pour maintenir le corps en équilibre en position debout orthostatique, le SNC doit réaliser les transformations appropriées et coordonnées des informations visuelles, vestibulaires et somesthésiques, et générer en permanence les réponses musculaires adaptées. Des observations cliniques ont rapporté l'existence d'un lien entre phories verticales, douleurs chroniques et qualité du contrôle postural. Ce travail de thèse s'attache à tester ces observations cliniques sur la stabilité posturale orthostatique. La 1ère étude montre qu'une HV expérimentalement induite par un prisme vertical d'environ un degré, chez l'adulte jeune en bonne santé, influence la stabilité posturale, l'améliorant ou principalement la détériorant, dépendant de l'œil impliqué (i.e dominant ou non-dominant) et de la distance de fixation d'une cible. Nous suggérons que cet effet puisse être le fait de la qualité de la réponse oculomotrice. La 2e étude étudie l'effet de la dominance oculaire sur le mouvement de vergence verticale induit par ce même prisme lors de la station debout. Elle montre que les mouvements sont plus importants et excessifs par rapport à la déviation induite d'un degré lorsque le prisme est placé devant l'œil non-dominant quelle que soit la distance, et plus appropriés lorsque le prisme est placé devant l'œil dominant. Ces résultats suggèrent que les processus sensoriels, liés à la disparité induite et les réponses oculomotrices de vergence verticale, soient modulés par la dominance oculaire. La 3e étude investigue le comportement postural en termes de stabilité, toujours chez l'adulte jeune en bonne santé, selon la présence ou non d'une HV. Clairement, les sujets avec une HV sont moins stables. Une étude complémentaire montre qu'en annulant l'HV à l'aide d'un prisme approprié, la stabilité posturale est significativement améliorée. Une 4e étude traite de l'équilibre postural chez de jeunes adultes présentant des rachialgies chroniques non spécifiques associées à une HV, comparé à celui d'un groupe contrôle. Les sujets douloureux sont moins stables, et l'annulation de leurs HV par un prisme approprié renforce leur stabilité. Ainsi, l'HV, même minime, pourrait indiquer une perturbation au niveau d'informations somesthésiques impliquées dans les boucles sensorimotrices requises dans le contrôle postural via les afférences et efférences du cervelet et son rôle de calibration, les phories verticales indiqueraient alors la capacité du SNC à les intégrer de façon optimale. Il est connu que des conflits sensorimoteurs expérimentaux puissent induire des douleurs et modifier la perception sensorielle chez des sujets sains. Peut-être que des rachialgies chroniques non spécifiques résultent de tels conflits prolongés dont l'HV pourrait être un signe, ouvrant de nouvelles perspectives théoriques et cliniques.

Nous avons étudié, par des mesures comportementales et électrophysiologiques (PE), les interactions audiovisuelles (AV) mises en jeu dans deux types de processus essentiellement auditifs : la perception de la parole, et les représentations en mémoire sensorielle auditive (MSA).<br />Concernant la parole, nous avons montré que la vision des mouvements labiaux accélère la discrimination phonologique de syllabes. Cette facilitation comportementale était associée à la fois à une activation des cortex auditifs (surtout secondaires) par les mouvements de lèvres, visible sur les PE intracérébraux chez le patient épileptique, et à une diminution de l'activité auditive entre 50 et 200 ms après le début du son, visible à la fois en intracérébral chez le patient et en PE de surface chez le sujet normal. Une autre étude comportementale a montré qu'une facilitation peut aussi être observée si les mouvements labiaux ne fournissent que des informations temporelles et non phonétiques, mais seulement dans le bruit.<br />Concernant la MSA, on a montré que la détection d'un évènement AV rare dans une suite d'évènements standards est plus rapide que la détection d'un évènement auditif ou visuel. Cette facilitation serait liée à des interactions entre les traces mnésiques auditives et visuelles indexées par les MMN auditives et visuelles des PE. Nous avons aussi montré, par l'analyse de la MMN auditive, que la représentation d'un évènement AV en MSA diffère de celle de sa composante auditive seule, mais seulement si ses composantes unimodales sont régulièrement associées. En revanche, nous avons échoué à montrer que la représentation d'une telle régularité peut générer une MMN lorsqu'elle est violée.

Le terme stéréopsie renvoie à la sensation de profondeur qui est perçue lorsqu'une scène est vue de manière binoculaire. Le système visuel s'appuie sur les disparités horizontales entre les images projetées sur les yeux gauche et droit pour calculer une carte des différentes profondeurs présentes dans la scène visuelle. Il est communément admis que le système stéréoscopique est encapsulé et fortement contraint par les connexions neuronales qui s'étendent des aires visuelles primaires (V1/V2) aux aires intégratives des voies dorsales et ventrales (V3, cortex temporal inférieur, MT). A travers quatre projets expérimentaux, nous avons étudié comment le système visuel utilise la disparité binoculaire pour calculer la profondeur des objets. Nous avons montré que le traitement de la disparité binoculaire peut être fortement influencé par d'autres sources d'information telles que l'occlusion binoculaire ou le son. Plus précisément, nos résultats expérimentaux suggèrent que : (1) La stéréo de da Vinci est résolue par un mécanisme qui intègre des processus de stéréo classiques (double fusion), des contraintes géométriques (les objets monoculaires sont nécessairement cachés à un œil, par conséquent ils sont situés derrière le plan de l'objet caché) et des connaissances à priori (une préférence pour les faibles disparités). (2) Le traitement du mouvement en profondeur peut être influencé par une information auditive : un son temporellement corrélé avec une cible définie par le mouvement stéréo peut améliorer significativement la recherche visuelle. Les détecteurs de mouvement stéréo sont optimalement adaptés pour détecter le mouvement 3D mais peu adaptés pour traiter le mouvement 2D. (3) Grouper la disparité binoculaire avec un signal auditif dans une dimension orthogonale (hauteur tonale) peut améliorer l'acuité stéréo d'approximativement 30%

Le schéma corporel est une représentation interne et dynamique du corps, de la morphologie, et des positions relatives des segments corporels. Celui-ci serait le support à partir duquel une motricité adaptée va pouvoir se mettre en place. L’objectif principal de ce travail doctoral était d’évaluer plus précisément cette intrication entre schéma corporel et comportements moteurs. Nous avons ainsi évalué à la fois l'effet de différentes distorsions du schéma corporel sur le comportement moteur, et inversement l'effet des comportements moteurs sur la modulation éventuelle du schéma corporel.Tout d’abord, nous avons testé si la distorsion morphologique du schéma corporel rapportée récemment dans l’anorexie mentale avait un retentissement sur la locomotion des patientes, dans une tâche de passabilité d’ouvertures (Etude 1). Les patientes ont effectivement tourné leurs épaules pour des largeurs d’ouvertures qui, compte tenu de leur nouvelle morphologie, ne nécessitaient pas une telle contorsion. Des comportements moteurs identiques ont été observés chez une patiente ayant perdu massivement et rapidement du poids, mais sans souffrir d’anorexie mentale (Etude 2). Ces résultats dans leur ensemble soulignent la rigidité du schéma corporel face à des changements corporels majeurs, ainsi que son incidence forte sur le comportement moteur dans l’anorexie mentale.Dans un deuxième temps, nous avons induit chez le sujet sain, grâce au paradigme miroir, souvent utilisé en réadaptation motrice, une distorsion entre schéma corporel et segments corporels, afin d’en évaluer les conséquences sur le comportement moteur volontaire (coordination bimanuelle, Etude 3) et involontaire (post-effet moteur, Etude 4). Les résultats de nos études font apparaître que la modulation des comportements moteurs dans le paradigme miroir serait plus liée aux afférences proprioceptives du bras face au miroir ou encore à une meilleure répartition des processus attentionnels, plutôt qu’à la distorsion du schéma corporel via le miroir.Enfin, nous avons testé si les comportements moteurs, ou tout du moins l’intention motrice à l’origine, pouvaient en retour moduler le schéma corporel et le sens du mouvement (Etude 5). Les illusions de mouvement induites dans le paradigme miroir ont bien été modulées selon que l’intention motrice du bras soumis à l’illusion soit congruente ou non avec le sens du mouvement illusoire généré.Compte tenu de l’implication de l’intention motrice dans la mise à jour du schéma corporel, nous suggérons que la prise en charge des troubles du schéma corporel (e.g. dans l’anorexie mentale), souvent basée sur une réadaptation visuelle de la représentation du corps, devrait être complétée par une remédiation sensori-motrice.Mots clefs : schéma corporel, comportement moteur, anorexie mentale, paradigme miroir, kinesthésie / The body schema is an internal and dynamic representation of the body, of the relative positions of body parts, but also of their metrics. It is supposed to be the support for motor behavior to develop appropriately. The main purpose of this doctoral work was to better assess this entanglement between body schema and motor behaviors. Specifically, we sought to evaluate how different motor behaviors are affected by distortions of the body schema, and conversely how the body schema could be modulated by motor behaviors.First, we tested whether the distortion between body schema and body morphology, recently reported in the anorexia nervosa patients, had an impact on their motor behaviors during a locomotion task of door crossing (Study 1). Results show that these patients are actually turning their shoulders for door widths which, given their body morphology, do not require such a contortion. Similar motor behaviors were observed on a patient who lost weight massively and quickly, without suffering from anorexia nervosa (Study 2). Altogether these results confirm the rigidity of body schema towards major body changes, as well as its significant impact on motor behavior in anorexia nervosa.In the second part of this work, we sought to experimentally induce a visual distortion between body schema and segmental positions in healthy subjects, with a mirror paradigm, usually used as therapeutic tool, and to assess the implications for a voluntary motor behavior (bimanual coordination task - Study 3) and an involuntary one (post-contraction response- Study 4). These results show that modulation on motor behaviors is more related to proprioceptive inputs from one arm facing the mirror or better allocation of attention, rather than distortions of the body schema and mirror itself.Finally, our last aim was to test whether the motor behavior, or at least the original motor intention, could in turn modulate the body schema (Study 5). Our results revealed that illusions of movement induced in the mirror paradigm were regulated by whether the participant conducted a motor intention, with the arm subject to the illusion, that was congruent or not with the induced illusory motion.Given the involvement of motor intention in updating the body schema, we suggest that the treatment of body schema disorders (e.g. anorexia nervosa), often based on a visual rehabilitation of the body representation, should be supplemented by a sensorimotor remediation.Keywords: body schema, motor behavior, anorexia nervosa, mirror paradigm, kinesthesia

Ce travail doctoral questionne le processus d’intégration des informations visuelles et gravito-inertielles à l’origine de comportements perceptivo-moteurs. Pour cela, nous avons manipulé l’orientation dans le plan sagittal d’une scène visuelle, du corps ou du vecteur gravito-inertiel, grâce à la rotation de cette scène ou du corps et par centrifugation. Nous avons mesuré les conséquences de ces modifications sur la capacité à localiser le corps ou une cible par le biais d’un mouvement de pointage manuel. Au cours de 3 expérimentations, nous avons manipulé un ensemble de facteurs associés au contexte de présentation des stimulations visuelles et gravito-inertielles (e.g., dynamique de rotation : rapide vs. lente), à la combinaison de ces stimulations (i.e., congruence vs. incongruence spatiale), au mode de réponse spatiale (i.e., tâche de détection de l’inclinaison, pointage discret ou continu) et aux caractéristiques individuelles (i.e., style perceptif). De façon générale, les études réalisées montrent que les règles de pondération sensorielle dépendent de l’interaction entre ces différents facteurs. Nous avons pu ainsi déterminer 2 grands types d’effets sur la pondération sensorielle : i) La non congruence spatiale entre les stimulations entraine une dominance relative des informations gravito-inertielles quelles que soient la tâche ou les caractéristiques de la scène visuelle ; ii) Par contraste, lorsque ces stimulations sont congruentes, les règles de pondération sensorielle dépendent de la tâche (i.e., perceptive vs. sensorimotrice). / This dissertation investigates the integration process of visual and gravitoinertial cues at the origin of perceptual-motor skills. To that aim, we manipulated sagittal orientation of a visual scene, the body and the gravitoinertial vector by means of scene and body rotations, as well as centrifugation. Self-orientation perception and target localization were analyzed during these modifications. In 3 experiments we modulated several factors associated with i) the presentation of visual and gravitoinertial stimulations (e.g., rotation dynamics: fast vs. slow), ii) the combination of these stimulations (i.e., spatial congruence vs. non-congruence), iii) the task (i.e., self-tilt detection, continuous and discrete arm pointing movements), iv) individual characteristics (i.e., perceptive style). Overall, we show that sensory integration rules depend on these interacting factors. Two global effects were revealed on sensory weighting: i) spatial non-congruence between stimulations induces relative gravitoinertial dominance, whatever the task or visual scene properties; ii) by contrast, spatial congruence between stimulations could be associated to sensory weighting rules which are task dependent (i.e., perceptive vs. sensorimotor).

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Afin d’effectuer un mouvement de la main, le système nerveux doit mettre en commun des informations issues de plusieurs sens : c’est l’intégration multisensorielle. Le cortex pariétal postérieur est une interface sensorimotrice qui est impliquée dans le processus d’intégration multisensorielle. Si cette région est endommagée, les patients présentent un trouble visuomoteur dénommé ataxie optique qui se caractérise par une difficulté à réaliser des mouvements visuellement guidés de la main. À ce jour, les mécanismes qui sous-tendent l’intégration multisensorielle pour l’action ne sont pas encore totalement connus. Le premier axe de ma thèse consiste à définir, chez les sujets sains, comment les informations visuelles et somatosensorielles sont intégrées pendant la planification d’un mouvement de pointage. Le deuxième axe s’intéresse aux troubles sensorimoteurs associés à l’ataxie optique qui permettent une meilleure compréhension des fonctions du cortex pariétal postérieur dans la planification motrice et le contrôle du mouvement. / To execute reach movements, the central nervous system needs to combine informationfrom different sensory modalities, a process knows as multisensory integration. Theposterior parietal cortex is a sensorimotor interface implicated in multisensory integrationprocesses. Patients with a damage to this region exhibit a visuomotor deficit called opticataxia. Patients with optic ataxia present difficulties in performing hand visually-guidedmovements. To date, the mechanisms underlying multisensory integration are still notfully understood. The first aime of my thesis is to determine how visual and somatosensoryinformation are integrated in healthy participants, during the planning of pointingmovements. I will then focus on the sensorimotor deficits observed in optic ataxia whichenable a better understanding of the functions of the posterior parietal cortex in motorplanning and online control.

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Au cours des dernières années, les autorités sanitaires ont recommandé une réduction de la teneur en sel et en gras dans la consommation alimentaire quotidienne. Cependant, les aliments à teneur réduite en sel et en gras sont souvent peu appréciés par les consommateurs, ce qui a amené au développement des recherches sur les stratégies possibles pour maintenir l’acceptabilité des aliments tout en réduisant les teneurs en ces ingrédients. Dans cette thèse, l’intégration multi-sensorielle et les cinétiques de libération du sel et des arômes mesurées in vitro ont été étudiés pour évaluer leur potentialité à compenser une réduction en sel et matière grasse d’un fromage modèle de composition variable et d’un fromage réel (type trappiste).Dans une première étape, une approche sensorielle a permis d’étudier les interactions multi-sensorielles arômes-saveurs-texture pour les formages modèles et réels. La structure et la perception sensorielle de vingt-quatre modèles fromagers variant en composition (2 niveaux de gras, 2 de sel, 2 de pH à l’emprésurage) et aromatisés avec un arôme de sardine (associé au sel), d'un arôme de beurre (associé au gras) ou non aromatisés (témoin) ont été caractérisés par des mesures rhéologiques (compression uniaxiale) et des mesures sensorielles (profil descriptif). Les résultats ont montré une influence de la composition sur la structure et la texture perçue des produits. Par ailleurs, l’arôme sardine a conduit à une perception plus salé ; l’arôme de beurre a permis de renforcer la perception du caractère gras. Toutefois cette influence des arômes sur les autres dimensions sensorielles est fonction de la texture des produits donc de leur composition et de leur structure. Ces résultats ont été étendus à des fromages réels avec toutefois des spécificités. Si l’arôme sardine renforce la perception du sel, seul l’arôme de beurre associé à l’arôme de sardine permet de renforcer le caractère gras.Dans une deuxième étape, une approche physico-chimique a été développée pour explorer les cinétiques de libération des stimuli odorants et sapides dans des conditions simulant la mastication in vitro à l’aide d’un simulateur de mastication. L’objectif était d’utiliser les données ainsi obtenues pour expliquer l’influence de la structure des produits et de leur déstructuration lors de la mastication sur les effets sensoriels observés dans la première étape. Les modèles fromagers et les fromages réels ont été ainsi étudiés. La libération des composés volatils a été évaluée en connectant le simulateur de mastication à un spectromètre de masse à pression atmosphérique (PTR-MS) ; la libération du sodium a été suivie grâce à une sonde de conductivité. Les résultats ont montré une influence des trois paramètres de composition (teneur en matière grasse, en sel et pH à l’emprésurage) sur les cinétiques de la libération des arômes. Cette variation dépend néanmoins de la nature de l’arôme suivi ; les arômes plus hydrophobes étant moins sensibles aux variations de la teneur en matière grasse et plus sensibles aux variations de pH et donc à la structure du produit. La cinétique de libération du sel lors de la mastication in vitro est aussi largement influencée par la composition et la structure des produits. Outre la teneur en sel qui conditionne les quantités libérées, la teneur en matière grasse et le pH à l’emprésurage module la cinétique de libération du sel. Au final, ces travaux montrent une importante contribution de la cinétique de libération et donc probablement de la temporalité des sensations dans perception globale du sel et de la matière grasse lors de la consommation d’un aliment complexe. / In recent years, health authorities worldwide advise for a reduction of salt and fat in daily food consumption. However, foods with reduced salt and fat content are often not appreciated by consumers, Therefore, the formulation of low-salt-fat foods that maintain acceptability is a major concern in food research. In this thesis, the multi-sensory integration and release kinetics of flavor compounds were explored as strategies to compensate for salt and fat reduction in cheese products (model cheeses and real cheeses). The objective was to better understand the mechanisms leading to aroma and salt release during mastication and to evaluate how the matrix composition and structure influence salt and aroma release profile.Multisensory integration approach to compensate for salt and fat reduction was studied in a first step. The structure and sensory perception of 24 cheese models varying in composition (2 levels of fat, 2 salt, 2 pH at renneting) and flavored with either a sardine aroma (associated to salt), a butter aroma (associated to fat) or not flavoured (control) were characterised by rheological measurements (uniaxial compression) and sensory evaluation (descriptive analysis). The results demonstrated an influence of the composition on the products structure and perceived texture. Furthermore, a significant saltiness enhancement was induced by sardine aroma while significant fat perception enhancement was induced by butter aroma. However, this influence of the aroma on other sensory dimensions depends on the texture of the products thus on their composition and structure. These results have been extended to real cheeses but with specificities. If the sardine flavor enhanced the perception of salt, only butter-sardine-flavor enhanced the perception of fat.In a second step, a physico-chemical approach was developed to explore the release kinetic of flavor compounds during in vitro breakdown using a chewing simulator. The aim was to use these data to explain the influence of the structure of model cheeses and real cheeses and their breakdown during chewing on sensory effects observed in the first step. Volatile compounds release was monitored by connecting the chewing simulator to a proton transfer reaction-mass spectrometry (PTR-MS), while salt release was monitored using a conductivity probe. Results showed that product composition and structure (fat, salt and pH at renneting) influenced aroma release, which however depends on the nature of the aroma: the more hydrophobic compounds are less sensitive to variations in fat content and more sensitive to variations in pH and therefore to the products structure. The salt release kinetic during in vitro chewing was also influenced by the composition and structure of the products. Indeed, beyond salt content which determined the amount of salt released, fat content and the pH at renneting modulated the release kinetic. In conclusion, this work showed a significant impact of the flavor compounds release kinetic and probably of temporality of sensations on the overall perception of salt and fat when consuming a complex food.

Ces travaux de thèse portent sur la mise en place d’une stratégie de sonification qui vise à proposer un retour sonore pouvant se substituer au bruit moteur dans les véhicules électriques, rendant au conducteur les informations qu’il transmet habituellement sur la dynamique du véhicule.Pour cela, nous nous sommes basés sur une première phase d’analyse qui nous a permis d’étudier comment le bruit automobile influence notre perception du mouvement. A partir de deux expériences menées en simulateur de conduite, nous avons pu relier le retour sonore et la vitesse perçue par le conducteur, définissant ainsi la métaphore du bruit moteur sur laquelle s’appuie le contrôle des sons de synthèse.De façon similaire au bruit moteur, le retour sonore proposé informe le conducteur par l’intermédiaire de sa variation de hauteur tonale. Pour arriver à un son qui informe le conducteur efficacement et qui reste acceptable sur toute la gamme de vitesse du véhicule, nous nous sommes appuyés sur l’illusion de glissando infini de Shepard-Risset, qui nous permet de donner un retour d’information précis grâce à une hauteur tonale qui varie rapidement tout en restant contenue dans une plage de fréquence restreinte.L’apport de cette stratégie a enfin été testé lors de deux expériences, la première portant sur l’influence de ce retour sonore sur la perception de la vitesse des conducteurs, la seconde sur leur comportement dans une tâche de freinage. Ces deux études ont montré un effet significatif du retour sonore qui suggère que ces informations sont bien intégrées par les conducteurs, faisant de ces sons un candidat prometteur pour devenir le « bruit moteur » des véhicules de demain. / This thesis aims to build an auditory display to sonify electric vehicles. Our goal consisted in bringing back to the driver the motion information, which is usually provided by the combustion engine noise.The first stage of this work consisted in analyzing how automotive noises can influence drivers’ perception of motion. We conducted two driving simulator experiments to study drivers’ speed perception in presence of different automotive noises. These results provided a link between the acoustic feedback and the speed perceived by the driver, on which we based our sonification strategy.Similarly to combustion engine noise, the acoustic feedback proposed in this work informs the driver via its pitch variation. We used the Shepard Risset glissando illusion to sonify the whole speed range of the vehicle. Pitch circularity in the construction of these sounds provides a precise information on small speed variation with fast pitch variations, and is in addition restrained within a narrow bandwith.We then tested the contribution of this strategy in two experiments. The first dealt with the influence of the proposed sounds on drivers’ speed perception ; the second with their behavior in a common braking task. These studies showed that the drivers easily integrate the information brought by this sound, and that it influences their perception of motion and modifies their driving behavior. These inputs make the proposed sound a good candidate to become the new « engine noise » of future electric cars.