Les simulateurs de conduite permettent d’explorer certains domaines de recherche difficiles à appréhender en conditions réelles, comme l'intégration de différents signaux sensoriels (ex. visuel, vestibulaire, somesthésique) pour la perception du mouvement. Malgré leur complexité, les simulateurs de conduite ne produisent pas toujours une sensation de conduite réelle, spécialement dans les situations comportant des freinages ou des virages. Leurs limites mécaniques en sont la cause. En conséquence, les lois de mouvement des simulateurs sont basées sur la technique de la « tilt-coordination ». Cette technique consiste à incliner un véhicule de telle sorte que la force gravitationnelle soit équivalente à l’accélération gravito-inertielle (GIA) résultant d’une accélération linéaire. La « tilt-coordination » se base sur l'ambigüité perçue par le système vestibulaire entre un basculement et une translation. Sur simulateur de conduite, l'algorithme « washout » combine la « tilt-coordination » à des translations pour produire une sensation d'accélération linéaire. L'objectif de ces travaux de recherche est d'atteindre une meilleure compréhension de l'intégration multisensorielle pour la perception des accélérations linéaires en simulateur de conduite. Les expériences présentées ci-dessous montrent que la perception des décélérations linéaires dépend de la manière dont le basculement et la translation sont combinés pour produire une perception cohérente. Par ailleurs, nos résultats montrent qu'il y a une différence importante dans la perception des accélérations et des décélérations. Pour le freinage, le rapport basculement/translation le plus réaliste dépend du niveau de décélération. Pour l'accélération, le mouvement est généralement surestimé et dépend du niveau d'accélération. Dans ce cas, la perception ne dépend pas du rapport basculement/translation. Ces résultats suggèrent que les signaux visuels, vestibulaires et somesthésiques sont intégrés de façon Bayésienne. En conclusion, il n'est pas conseillé d'utiliser l'algorithme « washout » sans prendre en compte la non-linéarité de la perception humaine. Nous proposons un modèle qui décrit la relation entre le basculement, la translation et le niveau d'accélération ou décélération souhaité. Ce modèle peut être utilisé pour améliorer la loi du mouvement afin de produire des simulations de conduite plus réalistes. / Driving simulators allow the exploration of certain areas of research that are difficult to reach in normal conditions, like the integration of different sensory inputs (visual, vestibular and somesthesic) for perception of self-motion. In spite of their complexity, driving simulators do not produce a realistic sensation of driving, especially for braking and turnings. This is due to their mechanical limitations. As a consequence, driving simulators' motion algorithm is based on tilt-coordination technique, which assumes the tilt of the car so that the driver's force of gravity is oriented in the same way as the gravito-inertial acceleration (GIA) during a linear acceleration. This technique is based on the tilt-translation ambiguity of the vestibular system and is used on dynamic driving simulators in combination with linear translations in so-called washout algorithm, to produce a sensation of linear acceleration. The aim of the present research is to understand how humans use multiple sensory signals (vestibular, visual and somatosensory) during the perception of linear acceleration on a driving simulator. The conducted experiments show that the perception of motion depends on the manner tilt and translation are used together to provide a unified percept of linear acceleration. Further, our results show that there is an important difference on how humans perceive accelerations and decelerations. For braking, the most realistic tilt/translation ratio depends on the level of deceleration. For acceleration, the motion is generally overestimated and depends on the level of acceleration, but not on the variation of tilt/translation ratio. The results suggest that visual, vestibular and proprioceptive cues are integrated in an optimal Bayesian fashion. In conclusion, it is not advisable to use a washout algorithm without taking into account the non-linearity of human perception. We propose an empirically found data-driven fitting model that describes the relationship between tilt, translation and the desired level of acceleration or deceleration. This model is intended to be a supplement to motion cueing algorithms that should improve the realism of driving simulations.

Au quotidien, notre système nerveux central utilise et intègre de multiples informations sensorielles pour percevoir de façon cohérente et efficace les mouvements de notre corps et de nos membres. Une littérature abondante a décrit chacune des contributions des entrées sensorielles visuelle, proprioceptive musculaire ou encore tactile dans l’émergence de cette perception, appelée kinesthésie. Mais des questions demeurent quant aux principes régissant l’intégration de ces différents sens à des fins kinesthésiques. Cette thèse apporte des éléments de réponse en soulignant la contribution majeure de la proprioception musculaire dans la construction des percepts multisensoriels kinesthésiques chez l’adulte jeune. Compte tenu du déclin de toutes les modalités sensorielles au cours du vieillissement, nous avons étudié l’évolution possible de ces règles d’intégration dans la dernière partie de ce travail.Revisitant un phénomène illusoire classiquement considéré comme d’origine purement visuelle, le paradigme miroir, nous montrons tout d’abord l’influence des afférences proprioceptives musculaires controlatérales dans l’estimation visuo-proprioceptive des mouvements d’un segment corporel, le bras. En effet, nos résultats montrent que cette illusion de mouvement d’un bras caché derrière un miroir, crée par la réflexion du bras controlatéral en mouvement dans ce miroir, émerge de la prise en compte des informations visuelles mais également des afférences proprioceptives bilatérales. Dans un deuxième temps, pour estimer plus précisément les contributions relatives et interactions entre différentes modalités, nous appliquons des stimulations sensorielles spécifiques des entrées visuelles, tactiles et/ou proprioceptives musculaires, induisant des sensations illusoires de mouvement de la main chez des sujets parfaitement immobiles. En combinant méthode psychophysique et modélisation bayésienne, nous démontrons que l’intégration des informations visuelles et tactiles permet d’optimiser la capacité à discriminer la vitesse des mouvements de la main ; Toutefois, la perception kinesthésique demeure biaisée en faveur des informations proprioceptives musculaires chez des sujets adultes jeunes. Enfin, dans une perspective développementale, nous mettons en évidence un changement de pondération relative entre ces trois différentes entrées au cours du vieillissement en faveur des afférences d’origine tactile et visuelle, probablement dû à une altération plus importante de la sensibilité proprioceptive musculaire. / In our daily live, our central nervous system uses and integrates multiples sensory information to efficiently and accurately perceive self-body and self-limb movements. An important part of the studies on this perception, called kinesthesia, address the question of the multisensory integration principles in this particular perceptive domain. This thesis brings up some answers to this question, enlightening muscle proprioception major contribution to the elaboration of multisensory kinesthetic percepts in young adults and changes occurring with age in the rules governing the integration of vision touch and muscle proprioception in kinesthesia.Revisiting a classical illusory phenomenon implicitly supposed of visual origin, the mirror paradigm, we investigate how the contralateral muscle proprioceptive afferences contribute to the visuo-proprioceptive estimation of self-arm movements. Indeed, the movement illusion of an arm, hidden behind a mirror, created by the reflection of the contralateral arm moving in this mirror seems to emerge from the integration of visual and bilateral proprioceptive feedbacks, as attested by our results. Then, in order to estimate the relative contribution and interaction of vision, touch, and muscle proprioception, we applied specific sensory stimulations on muscle proprioception, touch and/or vision. These stimulations elicit in perfectly still participants self-hand movement illusions. Combining psychophysics and Bayesian approach, we demonstrate that visual and tactile cue integration leads to an optimization of our ability to discriminate self-hand rotation velocity. Nevertheless, kinesthesia remains biased in favor of proprioceptive cues. Finally, knowing that all sensory systems decline across life span, we study the potential evolution of multisensory integration rules in kinesthesia with age. We show a profound reshaping in the weighting of the three sensory entries in older individuals, in favor of touch and vision, probably due to a relative greater impairment of muscle proprioception.

La capacité de juger ses propres actions se trouve être perturbée dans l'anorexie mentale (AM). Les patientes souffrant d’anorexie mentale surestime notamment le seuil de passabilité d’une ouverture (par rapport à un groupe témoin) lors d’une simulation ou d’un franchissement d’ouverture réelle. Ces données sont en accord avec les plaintes des patientes qui se sentent plus grosses qu’elles ne le sont en réalité. Le jugement des patientes est perturbé lorsqu’elles adoptent une perspective en première personne (j’effectue l’action), mais reste préservé lorsque la perspective est en troisième personne (je regarde un sujet effectuer l’action). Ces résultats suggèrent une atteinte spécifique du schéma corporel et non d’une perturbation globale des jugements perceptifs.Cette surestimation du schéma corporel dans l'AM pourrait être liée à l'existence d'un trouble de l'intégration multisensorielle, l’élaboration d’un schéma corporel harmonieux résultant de l'intégration des afférences visuelles, tactiles, proprioceptives et vestibulaires. Une corrélation existe entre la baisse des performances comportementales et l’intensité des troubles de l'alimentation, qu’il s’agisse de la recherche de minceur, des préoccupations corporelles et de l’insatisfaction générée. Les perturbations corporelles ainsi que les répercussions comportementales engendrées pourraient induire un renforcement des comportements alimentaires restrictifs.Les performances des patientes sont liées à la fois à leur perte de poids au cours des mois précédents et à leur poids avant la décompensation. Ce résultat pourrait appuyer l’hypothèse d’un défaut d’actualisation du schéma corporel, les modifications morphologiques engendrées par une perte de poids rapide et massive n’étant pas prises en compte par le système nerveux central. L'AM touche essentiellement les jeunes femmes entre 15 et 19 ans. De véritables bouleversements physiologiques et psychologiques se produisent lors de la puberté, ayant un impact sur le schéma corporel. Les variations de poids induites par les troubles du comportement alimentaire pourraient venir renforcer ces perturbations. L'étude des phénomènes neurologiques, tel que le syndrome du membre fantôme, pourraient faire la lumière sur ce point. En effet, de nombreuses personnes amputées continuent à ressentir la présence d'un membre fantôme après amputation. Beaucoup de modèles explicatifs ont émergé ces dernières années. L'un d'eux postule une certaine inadéquation entre la rétroaction sensorielle du fantôme et les régions corticales représentant le membre. Dans l’AM, un conflit similaire pourrait se produire entre un schéma corporel antérieur n’ayant pas pris en compte les variations pondérales et la rétroaction sensori-motrice. Ainsi, les patientes se trouveraient enfermés dans un corps plus gros. / The everyday human ability to make judgments about one’s own and other people’s body-scaled actions is disrupted in anorexia nervosa (AN). AN patients significantly overestimated their own passability (relative to a control group) in a simulated body-scaled action. These data were concordant with the patients' clinical complaints that they feel larger than they really are. Judgments in AN patients were significantly affected in the first-person-perspective condition (1PP) but not in the third-person-perspective condition (3PP; see Figure). These overall results suggest that the overestimation of the passability ratios in AN are likely to be caused by an overestimation of their own body schema. They are not symptomatic of a general impairment in perceptual judgments.This overestimation of the body schema in AN can be related to the existence of disturbance in multisensory integration in AN, since the body schema is the product of multisensory integration of visual, tactile, proprioceptive and vestibular inputs. A significant relationship exist between the behavioural performances and the severity of eating disorders by revealing a significant, positive correlation between the patient’s own body action on one hand and body concern, body dissatisfaction and drive for thinness on the other. This disruption causes restrictive eating behaviours to persist.The patients\\\\\\\' performances were related to their body weight loss over the previous months and to their pre-AN body weight. This finding provides a possible explanation for the disruption of body-scaled actions in anorexic people: the body schema modified by the rapid weight loss may not have been updated by the central nervous system. Anorexia nervosa mainly affects young women in the 15-19 age group. However, many of the neurological, morphological and psychological changes occur during puberty and they will have an impact on the body schema. Weight changes induced by eating disorders could reinforce these disturbances. The knowledge gained by studying neurological phenomena such as phantom limbs might shed light on this topic. In fact, many amputees continue to feel the presence of a phantom limb after amputation. Many explanatory models of phantom limb syndrome have emerged in recent years. One of these postulates a degree of mismatch between the sensory feedback from the phantom and the cortical regions representing the limb. In anorexic patients, there could be a conflict between the previous body schema (i.e. before the weight change) and the current sensorimotor feedback. Thus, patients would find themselves locked into a larger body.

Cette recherche interdisciplinaire se situe à l'intersection des sciences cognitives, de l'informatique et des arts. Nous y traitons de questions relatives à la perception et compréhension d'une expérience artistique dans le contexte des technologies numériques. Nous considérons l'ordinateur comme un outil puissant de création et nous nous posons la question du comment son rôle peut être fonctionnellement introduit dans les arts numériques. Une des clés de la réponse à cette question se situe dans la notion d'incorporation (embodiment). Il s'agit d'un aspect de la perception et de la cognition humaine que nous ne pouvons pas approcher de façon directe, car il s'agit d'un processus émergent qui se construit avec l'action. Dans cette thèse, nous avons fait émerger quatre critères pour qualifier puis tenter d'évaluer les processus d'incorporation en situation créative, soit de réception soit de réception et d'action. Ces critères sont : la cohérence des retours sensoriels proposée par le système technologique, par exemple la cohérence entre le son et l'image ou entre le son, le geste et l'image ; la nature de l'action telle que perçue ou effectuée ; la sensation d'immersion cognitive des participants ; le potentiel évocateur de la situation sensori-motrice proposée à la perception et/ou à l'action.Nous avons mis en œuvre une méthode qualitative pour l'analyse d'expériences multisensorielles et interactives. Des entretiens ouverts ont permis de récolter un corpus de données sous forme d'enregistrements audiovisuels et de textes transcrits de ces entretiens. Un des objectifs de ces entretiens est de favoriser l'expressivité du sujet sur la manière dont il a vécu la situation en amont, voire au-delà, d'un quelconque jugement esthétique. Cette méthode a été utilisée dans de deux types de situations. Dans la première situation, nous avons mené des entretiens avec des spectateurs ayant participé à un concert effectué dans le cadre des Journées d'Informatique Musicale à Grenoble. Pour cela, nous avons choisi sept pièces audiovisuelles d'auteurs différents, qui étaient soit des œuvres jouées sur scène, soit des œuvres enregistrées. Le deuxième cas comporte des entretiens réalisés avec des participants d'une œuvre interactive audio-visio-haptique intitulée « Geste réel sur matière simulée ». Cette installation a été conçue dans le cadre du projet Créativité Instrumentale pour étudier les transformations du processus de création induit par les technologies de la simulation interactive numérique. Elle se décline en trois scènes de simulation multisensorielle réalisées par modèle physique permettant l'interaction instrumentale. Les entretiens avaient lieu pendant et après l'expérience. L'analyse des discours recueillis, nous a permis de mettre en évidence la relation entre l'outil technologique et l'homme. Dans cette thèse, nous proposons un cadre théorique composé de quatre éléments : Cohérence, Immersion, Action et Evocation, à l'aide desquels nous avons analysé les discours de sujets confrontés à des situations multisensorielles numériques actives et ainsi cerner l'embodiment dans telles situations. L'usage de ces quatre éléments dans l'analyse des discours nous a permis de mettre en évidence une multitude de liaisons entre eux qui se déclinent selon les paramètres des scènes virtuelles. Différents mécanismes de compréhension de ces scènes se mettent en place selon la manière dont les sensorialités sont stimulées et nos analyses nous ont permis de qualifier comment le visuel, l'audio et l'haptique pris séparément ou réunis permettent d'appréhender des différentes dimensions de la scène dans sa complexité. / L'auteur n'a pas fourni de résumé en anglais

Notre habilité à interagir avec les objets du monde nécessite l’intégration d’informations provenant de différents canaux sensoriels, dans le cadre de la construction d’une représentation de l’espace en particulier des informations visuelles et tactiles. L’espace péri personnel et l’intégration visuo-tactile ont été l’objet d’importantes recherche récemment. Des études neuro physiologiques chez le primate non-humain ont montré l’existence de neurones bi modaux activés à la fois par des stimulations tactiles et par des stimulations visuelles si ces dernières étaient présentées près d’une partie du corps (par exemple la main). Il a été proposé que ces neurones bi-modaux constituent le substrat neuronal de la représentation de l’espace péri personnel. Les études neuropsychologiques menées chez des patients présentant une extinction cross-modale consécutive à une lésion pariétale droite ont permis de suggérer l’existence du même type de représentation de l’espace péri personnel chez l’homme. Les données issues des études en neuro imagerie fonctionnelle sont venues par la suite conforter cette idée. Plus récemment, à travers l’utilisation d’outils, des données acquises chez le primate humain et non humain ont révélé les propriétés dynamiques de cette représentation spatiale. Selon notre hypothèse la représentation de l’espace péri personnel est une interface présidant aux interactions du corps avec les objets du monde externe. Nous avons donc évalué le rôle et l’état de l’espace péri personnel lors de l’exécution de mouvements volontaires vers des objets (comme une simple saisie) et lors de mouvements involontaires d’évitement. Lors d’une première série d’expériences nous avons étudié les coordonnées spatiales du codage des objets qui soudainement se rapprochent du corps grâce à la mesure des potentiels évoqués moteurs. Cette étude a révélé que l’espace péri personnel joue un rôle dans la représentation des objets approchant le corps et dans la sélection des mouvements appropriés en réponse. Lors d’une seconde série d’expériences nous avons utilisé un paradigme d’interférence visuo-tactile couplé à l’enregistrement cinématique des mouvements de saisie afin d’examiner la représentation de l’espace péri personnel lors de 1 l’exécution d’actions volontaires. Cette approche novatrice nous a permis de mettre en évidence que l’action volontaire induit un recodage en ligne de l’interaction visuo-tactile dans l’espace de préhension. Ce recodage de l’action s’effectue en coordonnées centrées sur la partie du corps qui exécute l’action. En conclusion nos études expérimentales démontrent que l’espace péri personnel est une interface multi sensorielle qui a été sélectionnée à travers l’évolution non seulement pour la gestion des mouvements d’évitement et de défense mais également pour l’exécution d’actions volontaires. / Our ability to interact with the environment requires the integration of multisensory information for the construction of spatial representations. The peripersonal space (i.e., the sector of space closely surrounding one’s body) and the integrative processes between visual and tactile inputs originating from this sector of space have been at the center of recent years investigations. Neurophysiological studies provided evidence for the presence in the monkey brain of bimodal neurons, which are activated by tactile as well as visual information delivered near to a specific body part (e.g., the hand). Neuropsychological studies on right brain-damaged patients who present extinction and functional neuroimaging findings suggest the presence of similar bimodal systems in the human brain. Studies on the effects of tool-use on visual-tactile interaction revealed similar dynamic properties of the peripersonal space in monkeys and humans. The functional role of the multisensory coding of peripersonal space is, in our hypothesis, that of providing the brain with a sensori-motor interface for body-objects interactions. Thus, not only it could be involved in driving involuntary defensive movements in response to objects approaching the body, but could be also dynamically maintained and updated as a function of manual voluntary actions performed towards objects in the reaching space. We tested the hypothesis of an involvement of peripersonal space in executing both voluntary and defensive actions. To these aims, we joined a well known cross-modal congruency effect between visual and tactile information to a kinematic approach to demonstrate that voluntary grasping actions induce an on-line re-weighting of multisensory interactions in the peripersonal space. We additionally show that this modulation is handcentred. We also used a motor evoked potentials approach to investigate which coordinates system is used to code the peripersonal space during motor preparation if real objects rapidly approach the body. Our findings provide direct evidence for automatic hand-centred coding of visual space and suggest that peripersonal space may also serve to represent rapidly 3 approaching and potentially noxious objects, thus enabling the rapid selection of appropriate motor responses. These results clearly show that peripersonal space is a multisensori-motor interface that might have been selected through evolution for optimising the interactions between the body and the objects in the external world.

La kinesthésie chez l’Homme repose sur le traitement des multiples informations sensorielles générées au cours de l’action. Notre démarche expérimentale vise à évaluer l’apport respectif des sensibilités proprioceptive musculaire, tactile et visuelle à la perception des mouvements du corps. Utilisant des leurres sensoriels capables de créer des illusions kinesthésiques, nous recherchons, lors d'approches psychophysiques et en neuroimagerie, les règles et aires cérébrales impliquées dans la fusion multisensorielle. Ce travail confirme que chacune des trois modalités véhicule des informations pertinentes pour le système nerveux central (SNC), qui se combinent différemment selon la vitesse du mouvement et les modalités en présence. Tact et vision véhiculent des informations cinématiques redondantes, complémentaires de la proprioception, relatives aux mouvements du corps dans son environnement. Elles semblent plus fiables pour coder des mouvements lents (Blanchard et al., 2011, 2013). L'IRMf met en lumière un réseau de convergence hétéromodal de perception d’un mouvement de la main et confirme que les régions pariéto-cérebello-insulaires sont le siège de processus d'intégration supramodaux. En combinant trois signaux sensoriels différents, ce travail fournit la preuve originale de leur intégration à différents niveaux du SNC, des aires primaires, jusqu’aux aires supérieures du traitement de l’information. Rappelant le modèle de "Modality Appropriateness" de Welch & Warren (1986), nos résultats soutiennent l'idée d'une pondération des entrées, optimisant la kinesthésie, en fonction de leur relative pertinence à coder un évènement donné. / Human kinesthesia is based on the processing of a great amount of sensory information available during action. To assess the respective contribution of muscle proprioception, vision and touch of self-movement perception, our experimental approach relies on sensory lures likely to generate illusory sensations of movement. In psychophysics and functional neuroimaging (fMRI) experimental setting, we try to better understand how and where this "multisensory fusion" occurs. This work confirms that each modality conveys kinesthetic information relevant for the central nervous system (CNS), is combined in a non-equivalent way according to the velocity of encoded movement and sensory modalities involved. Tact and vision seem to provide redundant cinematic information about body movements relatively to environment, complementary to muscle proprioceptive signals and seem to be more reliable for coding small velocities (Blanchard et al., 2011, 2013). Our neuroimaging results highlight a heteromodal network involved during kinesthesia and confirms that a supramodal insulo-cerebello-parietal region is the substrate for trisensory integration processing. By combining three kinesthetic signals from different sensory origins, this work provides evidence of integration at different levels of the CNS. Recalling the "Modality Appropriateness" model of Welch & Warren (1986), our results also support the idea of a weighted integration of sensory inputs, which would optimize kinesthesia, based on their relative relevance to encode a given event.

Les constructeurs automobiles proposent un vaste éventail de fonctions secondaires à la conduite, en relation avec le GPS, la musique, ou encore la ventilation. L'ensemble de ces fonctions est centralisé sur un écran accessible au centre de l'habitacle, équipé d'une dalle tactile dans nombre de véhicules récents. Cependant, leur manipulation en conduite peut se révéler périlleuse : la sollicitation de la modalité visuelle pour interagir avec l'interface peut entraîner une baisse de vigilance vis-à-vis de la tâche de conduite, ce qui peut mener à des situations dangereuses. Au cours de cette thèse, fruit d'une collaboration entre le Groupe PSA et le laboratoire PRISM, nous nous sommes attachés à proposer une association de gestes et de sons comme alternative à une sollicitation visuelle. Le but est de proposer des interactions réalisables en aveugle, pour permettre au conducteur de focaliser ses yeux sur la route. Pour réaliser conjointement une manipulation de l'interface et une tâche de conduite, une sollicitation multisensorielle peut en effet permettre de faire baisser la charge mentale du conducteur, en comparaison à une situation unimodale visuelle. Pour que le lien entre les gestes et les sons paraisse naturel, un objet virtuel a été introduit, manipulable grâce à des gestes. Cet objet est le support des stratégies de sonification, par analogie aux sons de notre environnement, qui sont la conséquence d'une action sur un objet. L'objet virtuel permet également de structurer différents gestes autour d'une même métaphore, ou encore de redéfinir le menu d'une interface. La première partie de cette thèse est consacrée à la mise au point de stratégies de sonification pour transmettre des informations pertinentes sur la dynamique de l'objet virtuel. Deux expériences perceptives ont été mises en place, qui ont conduit à la discrimination de deux stratégies de sonification intéressantes. Dans une deuxième partie, nous avons œuvré à la mise en situation automobile par un travail sur les stimuli sonores, sur l'interface, et par l'étude de l'intégration multisensorielle. Un design des stratégies de sonification a été proposé pour permettre de se projeter dans une utilisation en véhicule. Par la suite, les évocations provoquées par le couplage des gestes et des sons ont été au centre d'une troisième expérience perceptive. Cette étude a été effectuée en aveugle, où le concept d'objet virtuel était inconnu et découvert progressivement par les sujets. Ces images mentales véhiculées par les stratégies de sonification peuvent en effet être utiles lors de la familiarisation des utilisateurs avec l'interface. Une quatrième expérience perceptive s'est concentrée sur la prise en main de l'objet virtuel, où l'intégration des stimuli visuels et auditifs a été étudiée, dans le contexte du maniement d'une interface. Les sujets ont été placés dans des conditions similaires à la découverte de l'interface en véhicule à l'arrêt, avec des stimuli audio-visuels ; puis à son utilisation en aveugle grâce aux stratégies de sonification. Les enseignements de ces expériences ont permis de bâtir une interface gestuelle, qui a été comparée à une interface tactile dans une dernière expérience perceptive réalisée en simulateur de conduite. Bien que les résultats montrent une utilisation plus performante de l'interface tactile, l'association des gestes et des sons semble intéressante du point de vue de la charge cognitive des conducteurs. L'interface gestuelle peut donc offrir une alternative prometteuse ou un complément aux interfaces tactiles pour une utilisation simultanée à la conduite en toute sécurité. / Car manufacturers offer a wide range of secondary driving controls, such as GPS, music, or ventilation, often localized on a central touch-sensitive screen. However, operating them while driving proves to be unsafe: engaging the sense of sight for interface interaction can lead to vigilance reduction towards the driving task, which can lead to high-risk situations. In this PhD thesis, which is a part of a collaborative research project involving both the PSA Group and the PRISM laboratory, we aim to provide a gesture and sound association as an alternative to the visual solicitation. The goal is to enable blind interface interactions, allowing the driver to focus their eyes on the road. When jointly performing interface manipulations and the driving task, a multisensory solicitation can lower the driver's cognitive load, in comparison with a visual unimodal situation. For the gesture-sound association to feel more natural, a virtual object that can be handled with gestures is introduced. This object is the support for sonification strategies, constructed by analogy with sounds from our environment, which are the consequence of an action on an object .The virtual object also allows to structure different gestures around the same metaphor, or to redefine the interface's menu. The first part of this thesis deals with the development of sonification strategies, with the aim to inform users about the virtual object dynamic. Two perceptual experiments were set up, which led to the discrimination of two valuable sonification strategies. In a second part, the automotive application was addressed by designing new sound stimuli, the interface, and by studying the multisensory integration. Sounds were proposed for each of the two sonification strategies, to progress towards an in-vehicle integration. The evocations brought by the gestures and sounds association were the subject of a third perceptive blinded experiment. The concepts around the virtual object were unknown and gradually discovered by the subjects. These mental images conveyed by the sonification strategies can help users familiarize with the interface. A fourth perceptual experiment focused on the virtual object handling for first-time users, where the integration of audio-visual stimuli was studied, in the context of an interface manipulation. The experiment conditions were similar to the driver first discovering of the interface in a parked vehicle thanks to audio-visual stimuli, and then operating it through sonification strategies only. The results of this experiment lead to the design of a gestural interface, which was compared with the results obtained with a touchscreen interface in a final perceptual experiment, carried out in a driving simulator. Although the results show better performances for the tactile interface, the combination of gestures and sounds proved to be effective from the cognitive load point of view. The gesture interface can therefore offer a promising alternative or complement to tactile interfaces for a safe simultaneous use in driving condition.

La bio-détérioration des documents culturels compte parmi les types de détériorations les plus complexes que sont amenés à subir ces objets; et ce, parce qu’elle implique des organismes vivants ainsi que la conjonction de nombreux facteurs. Il existe différentes formes de biodétérioration; les taches de substrat (support?) engendrées par des champignons pigmentés en sont un exemple. Une multitude d’actions se développent aux “interfaces” entre le substrat (support?) et les champignons, depuis le premier contact avec les spores, en passant par la prolifération fongique, jusqu’aux interactions avec l’environnement. L’analyse multi-échelle et multisensorielle de l’interface entre les moisissures pigmentées noires et le support papier est le sujet de ces thèses. Deux types de pigmentations fongiques noires ont fait l’objet d’une analyse; la première apparaissait spontanément sur les œuvres d’art , la deuxième résultait d’une pigmentation déclenchée en biosimulation, sur des papiers connus, dans un environnement maitrisé. Les caractéristiques des papiers telles que le relief et la structure de la surface, la morphologie des champignons, les processus de dépôt de la biomasse pigmentée, ainsi que la prolifération fongique, ont fait l’objet de multiples examens, tant en termes d’instruments que de méthodes :microscopie à lumière transmise, microscopie électronique à balayage (MEB) dans une chambre à pression variable, microscopie confocale à balayage laser, profilomètre confocal à lumière blanche, microtomographie aux rayons L’objectif ultime étant de développer une stratégie de préservation des objets du patrimoine culturel bio-détériorés, le choix des instruments et des méthodes d’analyse était dicté par un souci pratique qui limitait l’échantilllonage des éléments analysés. Ce travail constitue une première tentative afin de mieux comprendre les forces en présence au niveau des “interfaces”, dans le cas des taches sur le papier dues aux champignons. / Biodeterioration of cultural materials is one of the most complex types of deteriorations that cultural materials are subjected to mainly, because it involves living organisms and synergy of many factors. There are different forms of biodeterioration, stains of substrate caused by pigmented fungi is one of them. Multitude of events occurs at interfaces between substrate and fungi, from the moment of spores’ first contact with surfaces, next fugal growth and their responses to the environment. Multiscale and multisensory analysis of interfaces between black pigmented fungi and paper substrate was the subject of these theses. Two types of black fungal pigmentations were analyzed; one that occurred on the original artworks the other one was induced in biosymulation on known papers in controlled environment. Paper characteristics, such as surface topography and structure, morphology of fungi and patterns of their pigmented bio-mass deposition as well as fungal growth were examined with an array of analytical instruments and methods: transmitted light microscopy, scanning electron microscopy in variable pressure, confocal laser scanning microscopy, white light confocal profilometer and X-ray microtomography. The ultimate goal was to develop a preservation strategy for biodeteriorated cultural heritage material; therefore the choice of the analytical methods and instruments was dictated by real-life protocols that limit sampling of cultural materials. This works is the first attempt towards a better understanding of interfacial forces in fungal stains on paper.

Partant de la spécification d'un univers d'objets a comportement mécanique, dynamique et visuel, le système anima propose un langage alpha-graphique a l'utilisateur pour la description de ses objets, et le moyen d'expérimenter en temps réel leur animation. On étudie l'élaboration de ressources indispensables a une phase compositionnelle, telles que mémoires de geste et mémoires d'images. Le système est vu comme la maquette d'un outil de création destine a des articles, construit autour d'un modèle général de simulation integrant les comportements vibratoires et sonores des objets.

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.