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.

Nous percevons mieux notre corps et notre environnement si l’on tient compte de plusieurs sources sensorielles en même temps. Mais tous les systèmes sensoriels déclinent progressivement au cours du vieillissement. Cette thèse a contribué à mieux comprendre comment les perceptions multisensorielles et les réseaux cérébraux qui les sous-tendent sont modifiés chez la personne âgée. Ce travail souligne l’existence d’une repondération des informations sensorielles et une facilitation générale des processus d’interaction entre les sens pour optimiser la perception des mouvements du corps ou la perception de textures dès 65 ans. Au niveau cérébral, l'effondrement des processus inhibiteurs avec l'âge entrainerait une moins bonne sélection des réseaux et expliquerait les troubles perceptifs. Néanmoins, les personnes âgées pourraient bénéficier d’un recrutement cérébral moins spécifique pour surmonter au moins partiellement ces déclins sensoriels. / We can better perceive our body and our environment if we take into account several sensory sources at the same time. However, all sensory systems gradually decline with aging. This thesis contributes to a better understanding of how multisensory perceptions and the underlying brain networks are modified in the elderly. This work highlights both a reweighting of sensory information and a general facilitation of interaction processes between the senses to optimize the perception of body movements or the perception of textures as soon of 65 years old. At the brain level, the break-down of inhibitory processes with age would lead to a poorer selection of networks and would explain perceptual disorders. Nevertheless, older people could benefit from less specific brain recruitment to at least partially compensate these sensory declines.

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% / Stereopsis refers the perception of depth that arises when a scene is viewed binocularly. The visual system relies on the horizontal disparities between the images from the left and right eyes to compute a map of the different depth values present in the scene. It is usually thought that the stereoscopic system is encapsulated and highly constrained by the wiring of neurons from the primary visual areas (V1/V2) to higher integrative areas in the ventral and dorsal streams (V3, inferior temporal cortex, MT). Throughout four distinct experimental projects, we investigated how the visual system makes use of binocular disparity to compute the depth of objects. In summary, we show that the processing of binocular disparity can be substantially influenced by other types of information such as binocular occlusion or sound. In more details, our experimental results suggest that: (1) da Vinci stereopsis is solved by a mechanism that integrates classic stereoscopic processes (double fusion), geometrical constraints (monocular objects are necessarily hidden to one eye, therefore they are located behind the plane of the occluder) and prior information (a preference for small disparities). (2) The processing of motion-in-depth can be influenced by auditory information: a sound that is temporally correlated with a stereomotion defined target can substantially improve visual search. Stereomotion detectors are optimally suited to track 3D motion but poorly suited to process 2D motion. (3) Grouping binocular disparity with an orthogonal auditory signal (pitch) can increase stereoacuity by approximately 30%

L’intégration de stimulations provenant de modalités sensorielles différentes nous offre des avantages perceptifs tels qu’une meilleure discrimination et une accélération des temps de réponse (TR) face aux évènements environnementaux. Cette thèse a investigué les effets de la position spatiale de stimulations visuelles et tactiles sur le gain de redondance (GR), qui correspond à une réduction du temps de réaction lorsque deux stimulations sont présentées simultanément plutôt qu’isolément. La première étude a comparé le GR lorsque les mêmes stimulations visuotactiles sont présentées dans une tâche de détection et une tâche de discrimination spatiale. Les stimulations étaient présentées unilatéralement dans le même hémichamp ou bilatéralement dans les hémichamps opposés. Dans la tâche de détection, les participants devaient répondre à toutes les stimulations, peu importe leur localisation. Les résultats de cette tâche démontrent que les stimulations unilatérales et bilatérales produisent un GR et une violation du modèle de course indissociables. Dans la tâche de discrimination spatiale où les participants devaient répondre seulement aux stimulations présentées dans l’hémichamp droit, les TR aux stimulations bilatérales étaient moins rapides. Nous n’avons pas observé de différence entre le GR maximal obtenu dans l’une ou l’autre des tâches de cette étude. Nous concluons que lorsque l’information spatiale n’est pas pertinente pour accomplir la tâche, les stimulations unilatérales et bilatérales sont équivalentes. La manipulation de la pertinence de l’information spatiale permet donc d’induire une altération du GR en fonction de la localisation des stimulations. Lors d’une seconde étude, nous avons investigué si la différence entre les gains comportementaux résultants de l’intégration multimodale et intramodale dépend de la configuration spatiale des stimulations. Les résultats montrent que le GR obtenu pour les conditions multimodales surpasse celui obtenu pour les stimulations intramodales. De plus, le GR des conditions multimodales n’est pas influencé par la configuration spatiale des stimulations. À l’opposé, les stimulations intramodales produisent un GR plus important iii lorsque les stimulations sont présentées bilatéralement. Nos résultats suggèrent que l’intégration multimodale et intramodale se distinguent quant au GR qu’ils produisent et quant aux conditions nécessaires à cette amélioration. La troisième étude examine le rôle du corps calleux (CC) dans l’observation du GR obtenu pour les stimulations multimodales et intramodales lorsque celles-ci sont présentées unilatéralement et bilatéralement. Quatre patients ayant une agénésie congénitale du corps calleux (AgCC) et un patient callosotomisé ont été comparés à des individus normaux dans une tâche de détection. Dans l’ensemble, les résultats suggèrent que le CC n’est pas nécessaire pour l’intégration interhémisphérique de stimulations multimodales. Sur la base d’études précédentes démontrant le rôle des collicules supérieurs (CS) dans l’intégration multimodale, nous concluons qu’en l’absence du CC, les bénéfices comportementaux résultants d’un traitement sous-cortical par les CS ne reflètent pas les règles d’intégration observées dans les études neurophysiologiques chez l’animal. / The integration of stimuli from the same or different modalities offers many benefits such as enhanced discrimination and accelerated reaction to objects. This thesis investigates the effects of stimuli’s spatial location on the redundancy gain (RG) obtained with cross-modal and within-modal stimulations. The RG is a decrease in reaction times (RT) when two or more stimuli are presented simultaneously rather than a single stimulation. The first study investigated cross-modal visuo-tactile integration in a single reaction time task and a choice reaction time task. Each unisensory stimulus was presented to either the left or right hemispace, and multisensory stimuli were presented in a unilateral (e.g. visual right/tactile right) or bilateral configuration (e.g. visual right/tactile left). The first task was a simple reaction time (SRT) paradigm where participants had to responded to all stimulations, irrespective of spatial position. Results showed that multisensory gain and coactivation were the same for spatially aligned and misaligned visuotactile stimulations. In the second task, a choice reaction time (CRT) paradigm where participants responded to rightsided stimuli only, bilateral stimuli yielded slower reaction times. No difference in multisensory gain was found between the SRT and CRT tasks for unilateral stimulations. Overall, the results suggest that when spatial information is task-irrelevant, multisensory integration of unilateral and bilateral stimuli is equivalent. However, manipulating task requirements can alter this effect. In the second study, we investigated if the behavioral enhancements resulting from within-modal and cross-modal integration depend on the spatial congruency of the redundant stimuli. Results show that the redundancy gains (RG) obtained from the cross-modal conditions were far greater than those obtained from combinations of two visual or two tactile targets. Moreover, we found that the spatial alignment of the targets did not influence the RG obtained in cross-modal conditions, whereas within-modal stimuli produced a greater RG when the targets where delivered in separate hemispaces. These results suggest that within-modal and cross-modal integration are not only distinguishable by the amount of facilitation they produce, but also by the spatial configuration under which this facilitation occurs. The third study examines the role of the corpus callosum (CC) in mediating the RG observed for unilateral and bilateral cross-modal integration. Using a simple detection task, we tested four congenitally acallosal and one callosotomized individuals. No significant difference between congenitally acallosal individuals and controls were found for unilateral within-modal conditions or for multisensory conditions. Overall, these results demonstrate that the CC in not required to integrate cross-modal information across hemispheres and that intrahemispheric processing is preserved in acallosal individuals. Based on previous studies demonstrating the role of the superior colliculus in multisensory integration, our results suggest that in the absence of the CC, the behavioral benefit resulting from subcortical processing by the superior colliculus does not reflect the neurophysiological constraints of multisensory integration.

No description available.

Bien que de plus en plus de données sonores et audiovisuelles soient disponibles, la majorité des interfaces qui permettent d’y accéder reposent uniquement sur une présentation visuelle. De nombreuses techniques de visualisation ont déjà été proposées utilisant une présentation simultanée de plusieurs documents et des distorsions permettant de mettre en relief l’information plus pertinente. Nous proposons de définir des équivalents auditifs pour la présentation de plusieurs fichiers sonores en concurrence, et de combiner de façon optimale les stratégies audio et visuelles pour la présentation de documents multimédia. Afin d’adapter au mieux ces stratégies à l’utilisateur, nous avons dirigé nos recherches sur l’étude des processus perceptifs et attentionnels impliqués dans l’écoute et l’observation d’objets audiovisuels concurrents, en insistant sur les interactions entre les deux modalités.Exploitant les paramètres de taille visuelle et de volume sonore, nous avons étendu le concept de lentille grossissante, utilisée dans les méthodes focus+contexte visuelles, aux modalités auditive et audiovisuelle. A partir de ce concept, une application de navigation dans une collection de documents vidéo a été développée. Nous avons comparé notre outil à un autre mode de rendu dit de Pan&Zoom à travers une étude d’utilisabilité. Les résultats, en particulier subjectifs, encouragent à poursuivre vers des stratégies de présentation multimodales associant un rendu audio aux rendus visuels déjà disponibles.Une seconde étude a concerné l’identification de sons d’environnement en milieu bruité en présence d’un contexte visuel. Le bruit simule la présence de plusieurs sources sonores simultanées telles qu’on pourrait les retrouver dans une interface où les documents audio et audiovisuels sont présentés ensemble. Les résultats de cette expérience ont confirmé l’avantage de la multimodalité en condition de dégradation. De plus, au-delà des buts premiers de la thèse, l’étude a confirmé l’importance de la congruence sémantique entre les composantes visuelle et sonore pour la reconnaissance d’objets et a permis d’approfondir les connaissances sur la perception auditive des sons d’environnement.Finalement, nous nous sommes intéressée aux processus attentionnels impliqués dans la recherche d’un objet parmi plusieurs, en particulier au phénomène de « pop-out » par lequel un objet saillant attire l’attention automatiquement. En visuel, un objet net attire l’attention au milieu d’objets flous et certaines stratégies de présentation visuelle exploitent déjà ce paramètre visuel. Nous avons alors étendu la notion de flou aux modalités auditives et audiovisuelles par analogie. Une série d’expériences perceptives a confirmé qu’un objet net parmi des objets flous attire l’attention, quelle que soit la modalité. Les processus de recherche et d’identification sont alors accélérés quand l’indice de netteté correspond à la cible, mais ralentis quand il s’agit d’un distracteur, mettant ainsi en avant un phénomène de guidage involontaire. Concernant l’interaction intermodale, la combinaison redondante des flous audio et visuel s’est révélée encore plus efficace qu’une présentation unimodale. Les résultats indiquent aussi qu’une combinaison optimale n’implique pas d’appliquer obligatoirement une distorsion sur les deux modalités. / Although more and more sound and audiovisual data are available, the majority of access interfaces are solely based on a visual presentation. Many visualization techniques have been proposed that use simultaneous presentation of multiple documents and distortions to highlight the most relevant information. We propose to define equivalent audio technique for the presentation of several competing sound files, and optimally combine such audio and visual presentation strategies for multimedia documents. To better adapt these strategies to the user, we studied attentional and perceptual processes involved in listening and watching simultaneous audio-visual objects, focusing on the interactions between the two modalities.Combining visual size and sound level parameters, we extended the visual concept of magnifying lens to auditory and audiovisual modalities. Exploiting this concept, a navigation application in a video collection has been developed. We compared our tool with another rendering mode called Pan & Zoom through a usability study. Results, especially subjective results, encourage further research to develop multimodal presentation strategies by combining an audio rendering to the visual renderings already available.A second study concerned the identification of environmental sounds in a noisy environment in the presence of a visual context. The noise simulated the presence of multiple competing sounds as would be observed in an interface where several multimedia documents are presented together. The experimental results confirmed the multimodality advantage in condition of audio degradation. Moreover, beyond the primary goals of the thesis, this study confirms the importance of the semantic congruency between visual and auditory components for object recognition and provides deeper knowledge about the auditory perception of environmental sounds.Finally, we investigated attentional processes involved in the search of a specific object among many, especially the “pop-out” phenomenon whereby a salient object automatically attracts attention. In vision, an sharp object attracts attention among blurred objects and some visual strategies already exploit this parameter to display the information. We extended by analogy the concept of visual blur to auditory and audiovisual modalities. A serie of experiments confirmed that a perceptual object among blurred objects attracts attention, regardless of the modality. The identification and search process is then accelerated when the sharpness parameter is applied to the target, but slow when it is applied to a distractor. These results highlight an involuntary attraction effect. Concerning the crossmodal interaction, a redundant combination of audio and visual blur proved to be more effective than a unimodal presentation. Results also indicate that optimal combination does not necessarily require a distortion of both modalities.

Dans notre environnement, nous sommes constamment exposés à de multiples stimuli sensoriels que notre cerveau doit analyser. Afin d'interagir avec le monde qui nous entoure, nous devons intégrer ces différentes sources d'informations sensorielles. L'étude des processus d'intégration multisensorielle est essentielle pour comprendre comment le cerveau intègre les éléments séparés d'un objet défini par plusieurs composantes sensorielles pour former un percept unifié. Il est maintenant couramment admis que la présentation conjointe de plusieurs informations sensorielles de modalités différentes d'un même stimulus peut faciliter la perception. Cette facilitation multisensorielle semble être soumise à des règles particulières puisque certains facteurs l'influencent. Parmi eux, nous avons étudié, dans notre première étude, l'impact de trois facteurs que sont la saillance, la congruence sémantique et le changement de modalité sur les performances de détection de stimuli naturels chez l'homme et le singe. L'utilisation de stimuli naturels nous a permis de mettre en lumière l'influence des paramètres physiques des stimuli sur l'intégration multisensorielle. De plus, nous avons montré que les effets de ces facteurs sur des stimuli naturels diffèrent de ceux retrouvés avec des stimuli simples. Ces résultats convergent vers des effets multifactoriels sur la facilitation multisensorielle dont la force, les interdépendances et l'ordre varieraient en fonction de la tâche comportementale et de ce fait, de la charge cognitive. D'un point de vue anatomique et plus précisément au niveau cortical, les processus d'intégration multisensorielle paraissaient être jusqu'à récemment une caractéristique que seules possédaient les aires associatives situées au sommet de la hiérarchie du traitement de l'information. On sait maintenant que des aires corticales de bas niveau, pensées jusque-là comme étant unisensorielles, sont impliquées dans les processus multisensoriels, soulevant ainsi la question des aires sous-corticales. Des études anatomiques ont mis en évidence l'existence de noyaux thalamiques qui, par leurs connexions, pourraient permettre un transfert rapide et même une intégration des informations sensorielles. Cette nouvelle littérature témoigne de la grande complexité des réseaux cérébraux de la multisensorialité. Dans deux études électrophysiologiques chez le singe, nous avons examiné les propriétés multisensorielles de deux structures, le gyrus cingulaire postérieur et le pulvinar médian, qui n'avaient jamais été explorées auparavant dans un contexte multisensoriel. Nous avons montré que ces structures sont non seulement multisensorielles mais également intégratives et qu'elles pourraient appartenir à un même système fonctionnel. Ces travaux de thèse ont apporté des éléments supplémentaires quant à notre compréhension des processus d'intégration multisensorielle au niveau comportemental et des réseaux cérébraux sous-jacents et particulièrement ceux liés à l'intégration de stimuli naturels. / In our environment, we are constantly exposed to multiple sensory stimuli that our brain has to analyze. To interact with the surrounding world, we have to integrate these different sources of sensory information. The study of the processes of multisensory integration are essential in understanding how our brain integrates the individual parts of an object defined by several sensory components to arrive at a unified percept. It is now widely accepted that the concurrent presentation of several sensory information about the same stimulus in different modalities can facilitate its perception. This multisensory facilitation seems to be subjected to specific rules since some factors influence it. Amongst them, we have studied, in our first experiment, the impact of three factors, namely saliency, semantic congruency and modality switch, on the detection of natural stimuli in humans and monkeys. Using natural stimuli enabled us to highlight the influence of the physical parameters of stimuli on multisensory integration. Moreover, we showed that the effect of these factors on natural stimuli are different from those found with simple stimuli. These results point toward multifactorial effects on multisensory facilitation, of which the force, the interdependency and the order would vary as a function of the behavioral task, and, thus as a function of the cognitive load. From an anatomical point of view and more specifically at the cortical level, the integration mechanism appeared to be, until recently, a characteristic possessed only by associative areas at the top of the hierarchy of information processing. We now know that low level cortical areas, thought up to then to be only unisensory, are implicated in multisensory processes, thus raising the question about subcortical areas. Anatomical studies have shown the existence of thalamic nuclei which, through their connectivity, could allow for a rapid transfer and even an integration of sensory information. This new literature demonstrates the high complexity of the multisensory cerebral networks. In two electrophysiological studies in the monkey, we examined the multisensory properties of two structures, the posterior cingulate gyrus and the median pulvinar, which had never been explored before in a multisensory context. We not only showed that these structures are multisensory, but also integrative and that they could be part of the same functional network. This thesis has brought additional elements towards a better understanding of multisensory integration processes at the behavioral level and about the underlying brain networks, in particular those linked with the integration of natural stimuli.

La perception du mouvement propre met en jeu différents systèmes sensoriels (principalement visuel, vestibulaire et somatosensoriel). Ces informations sont traitées par le système nerveux central pour élaborer une représentation tridimensionnelle des mouvements de la tête et du corps dans l'espace, permettant ainsi des fonctions comme l'orientation spatiale, la perception des distances (distances relatives et distances parcourues), le maintien de l'équilibre et de la posture. La perception au niveau du récepteur périphérique ne reflète que très rarement la sensation consciente du mouvement. L'étude de la perception du mouvement doit donc s'intéresser aux interactions entre les différentes modalités sensorielles, plus qu'à l'étude de chaque canal sensoriel séparément. Les signaux provenant des différents systèmes sensoriels peuvent ne pas congruer, générant des situations d'illusions et de conflits sensoriels étudiées par l'ergonomie cognitive.

Afin d'interagir avec le monde multimodal qui nous entoure, nous devons intégrer simultanément différentes sources d'informations sensorielles (vision, audition, somesthésie...). Une question fondamentale est donc de savoir comment le cerveau intègre les éléments séparés d'un objet défini par plusieurs composantes sensorielles pour former un percept unifié. Le colliculus supérieur a été le principal modèle d'étude de l'intégration polymodale. Au niveau cortical, jusqu'à récemment, les phénomènes d'intégration polymodale paraissaient être une caractéristique que seules possédaient les aires associatives situées au sommet de la hiérarchie du traitement de l'information. Tout d'abord, notre première étude a porté sur les connexions cortico-corticales et a montré l'existence de projections directes entre aires corticales de sensorialités différentes chez le primate non humain. Ensuite, l'étude des projections entre différentes aires corticales sensorielles et motrices et le thalamus nous a permis de mettre en évidence l'existence de noyaux thalamiques qui, par leurs connexions, pourraient représenter une voie alternative pour le transfert des informations de différentes aires corticales sensorielles et/ou motrices. Le thalamus pourrait permettre un transfert plus rapide et même une intégration des informations. Par ailleurs, au niveau comportemental, l'intégration multisensorielle permet une amélioration de la perception. Une expérience que nous avons menée chez des singes macaques dans une tâche de détection de stimuli unimodaux et bimodaux a montré la présence d'un gain multisensoriel significatif qui est le plus marqué près du seuil, qui diminue pour des intensités croissantes au-dessus du seuil et qui, enfin, disparaît à fortes intensités. Enfin, chez ces animaux montrant sur le plan comportemental ce gain multisensoriel, nous avons exploré les mécanismes sous jacents de l'intégration multisensorielle au niveau des neurones du cortex auditif. Nous avons trouvé des neurones dont les propriétés de décharges reflètent une synergie multisensorielle entre audition et vision. Ainsi, par des approches anatomiques, comportementales et électrophysiologiques, nos résultats apportent des éléments fondamentaux sur les structures cérébrales impliquées dans l'intégration multisensorielle, leurs connexions et les mécanismes existant dans le cerveau pour traiter de façon efficace les différentes informations sensorielles, en vue de la genèse d'une réponse motrice.