Ce travail de recherche répond à un besoin exprimé par des médecins et des orthophonistes travaillant auprès de patients souffrant de troubles pathologiques de production de la parole (TPPP). Le suivi et la prise en charge des patients impliquent de disposer de méthodes d’évaluation fiables et valides permettant de quantifier leurs performances de communication verbale. Aujourd’hui les méthodes généralement utilisées à cette fin sont les tests de retranscription orthographique (tests d’intelligibilité).Malgré le fait que cette utilisation soit très répandue en pratique, peu d’auteurs ont étudié la relation entre les scores de retranscription orthographique et l’aptitude des patients à être compris par des tiers (Beukelman, 1979 ; Hustad, 2008). Notre travail s’inscrit dans la continuité directe de ces études. Nous avons élaboré une méthode permettant d’évaluer la compréhension de la parole en observant les réactions comportementales des auditeurs à des énoncés verbaux. Cette méthode, réalisée sous la forme d’un logiciel baptisé « EloKanz », nous a permis d’étudier plus en avant la relation existant entre l’intelligibilité et la compréhension de la parole en situation de communication, et de proposer un nouvel outil d’évaluation.Nos résultats montrent que les scores de retranscription orthographique ne sont pas des indicateurs fiables de la performance de communication verbale. Les implications cliniques de ce résultat sont importantes, dans la mesure où les scores d’intelligibilité sont non seulement utilisés pour suivre les progrès des patients dans le temps — et donc juger de l’efficacité de thérapies ou d’interventions — mais aussi pour prendre des décisions aussi importantes que la prise en charge d’une personne ou, au contraire, de l’arrêt d’un traitement. / This research is a direct answer to a need that has been shown within the field of speech pathology. In order to assess their patients' skills and to follow their progress over time, speech pathologists need reliable and valid methods for quantifying communicative performance. Today speech intelligibility tests are the most widely used tools for this purpose.Despite this fact, few authors have studied the relationship between speech intelligibility scores and a patient's ability to be understood by others (Beukelman, 1979 ; Hustad, 2008). Our research work directly builds on these previous studies. We created a method to assess speech comprehension by observing the listener's reactions to speech. This method — implemented in a software program called ‘EloKanz‘ — allowed us to study the relationship between speech intelligibility and speech comprehension in a more precise manner.Our results show that speech intelligibility scores are not valid predictors of communicative performance. Clinical implications matter greatly, since speech intelligibility scores are used not only to evaluate the effectiveness of speech therapies and treatments, but also to make enrollment or dismissal decisions.

Ce travail décrit les interactions mécaniques entre la langue, le palais et les dents lors de la production de la consonne plosive /t/en parole naturelle et en parole réitérée. Ces interactions sont mesurées via la pression mécanique exercées par la langue sur le palais et les dents. Ce travail a nécessité la mise au point d'un dispositif original de mesure de pression, appelé « Presla », utilisable chez les édentés maxillaires. Il consiste en un duplicata de la prothèse adjointe complète dans lequel est inséré un capteur à jauges de contrainte. Un dispositif de calibration spécifique, modélisant fonctionnellement les tissus mous de la langue, lui est associé. Pour explorer les mécanismes d'adaptation lié à un changement d'environnement de la langue, 2 populations de sujets sont étudiées: (1) les édentés anciens porteurs de prothèses, considérés comme habitués à leurs prothèses, (2) les nouveaux appareillés considérés comme novices. Les feedbacks auditif et orososensoriel sont successivement puis simultanément masqués pour apprécier leur rôle dans ces mécanismes adaptatifs. Aucun mécanisme d'apprentissage, correspondant à la recherche de stratégies optimales de compensation n'a pu être mise en évidence dans nos données. Mais le dispositif « Presla » permet de rendre compte d'effets prosodiques entre les signaux acoustiques et de pression. De même, il rend compte d'informations sur la nature du contact langue/palais et de la relation acoustique/pression lors de l'effet Lombard. Le système mis au point donne une base de travail intéressante pour des explorations futures.

Ce travail part de l'observation que certaines personnes sont plus susceptibles que d'autres de développer des troubles de la voix lorsqu'elles sont amenées à communiquer fréquemment dans des conditions perturbées telles que des environnements bruyants. Le but de cette thèse est de comprendre l'origine de ces différences afin de prévenir le forçage vocal.<br />Jusqu'à maintenant, l'explication de ces différentes sensibilités a été principalement cherchée du côté de la variabilité des constitutions physiologiques et des facteurs environnementaux auxquels sont confrontées ces personnes. Au cours de ce travail, nous allons plutôt explorer l'hypothèse que ces différences puissent également provenir du comportement d'adaptation du locuteur à la situation de communication. <br />C'est pourquoi nous avons tout d'abord examiné en quoi les différentes modifications acoustiques et articulatoires peuvent être interprétées en terme de stratégies de communication visant à émerger du bruit ambiant, à faciliter la reconnaissance audiovisuelle des unités phonétiques pour l'interlocuteur, à renforcer les indices prosodiques de structuration de l'énoncé ou encore les mots de l'énoncé portant le plus d'information. Nous avons apporté plusieurs arguments en faveur d'une adaptation de la parole dans le bruit qui ne serait pas uniquement vocale, réflexe et subie, mais également en partie intentionnelle, communicationnelle et gérable par le locuteur. Pour cela, nous avons enregistré deux principales bases de données constituées de parole semi-spontanée en interaction avec un interlocuteur et pour une immersion des locuteurs dans le bruit par le biais de haut-parleurs. Nous avons au préalable montré l'apport de ces méthodologies pour pouvoir tester nos hypothèses sur le forçage vocal et sur l'adaptation de la parole dans le bruit.<br />L'examen individuel des comportements d'adaptation de la parole dans le bruit nous a permis de mettre en évidence des différences au niveau de l'adoption combinée des différentes stratégies de communication –celles-ci n'étant pas équivalentes vis à vis de la charge qu'elles font porter au larynx– ainsi qu'au niveau de la réorganisation de l'adaptation en fonction du contexte (type et niveau de bruit). Nous avons pu relier ces variabilités comportementales à des profils laryngés différents, ouvrant en cela de nouvelles perspectives pour l'étude et la prévention du forçage vocal.

Ce travail a pour objectif la caractérisation articulatori-acoustique de la nasalité: nature des mouvements du port vélopharyngé, caractéristiques acoustiques liées. La construction d'un modèle articulatoire linéaire 3D monosujet du conduit nasal à partir d'images IRM et CT a fait émerger deux degrés de liberté parmi les mouvements du voile du palais et de la paroi nasopharyngée. Le premier, prédominant, correspond à un mouvement conjoint vertical oblique du voile et horizontal de la paroi pharyngée, traduisant l'effet de sphincter du port vélopharyngé, et le second à un petit mouvement horizontal du voile seul, modifiant sensiblement l'aire de couplage nasal. L'espace des mouvements du modèle décrit exactement celui d'un point du voile obtenu par articulographie électromagnétique. Les fonctions d'aire réalistes du conduit nasal déduites du modèle ont permis de déterminer les fonctions de transfert acoustiques de sept voyelles et l'influence acoustique des mouvements du voile.

Un modèle tridimensionnel du visage a été élaboré, dans la perspective de contribuer à l'étude de questions importantes sur le contrôle moteur de la production de la parole. Ce modèle est construit sur un maillage constitué d'éléments hexahédraux et de clavettes, qui comporte 3 couches distinctes et est symétrique par rapport au plan medio-sagittal. Les muscles faciaux sont représentés dans le maillage par un sous-ensemble d'éléments contigus. Les propriétés élastiques des éléments du maillage sont décrites par une loi de comportement de type isotrope quasi incompressible et hyperélastique. Dans une première phase de ce travail, pour étudier les conséquences globales de l'activation des muscles oro-faciaux sur les mimiques faciales et les gestes labiaux, et plus particulièrement sur les gestes labiaux en parole, un modèle linéaire de muscle a été élaboré. L'influence des variations de la raideur des tissus mous sur les gestes faciaux a été étudiée. En effet, l'activation des muscles entraîne un raidissement des tissus mous musculaires concernés. Cet effet est pris en compte dans le modèle de muscle par un changement de la loi de comportement hyperélastique avec l'activation musculaire. Une attention particulière a été portée dans cette étude à la production du geste de protrusion/arrondissement des lèvres qui est un geste fondamental dans la production des voyelles arrondies, en particulier en Français. Nous montrons que le raidissement des tissus mous musculaires facilite la production précise de ce geste grâce à l'existence d'un effet de saturation dans la relation entre les activations musculaires et les paramètres géométriques des lèvres qui sont pertinents acoustiquement. Ce résultat souligne l'importance des propriétés dynamiques des articulateurs dans la production des gestes de la parole, et il nous a incités à améliorer encore la modélisation de la source principale de force en production de la parole, c'est-à-dire les muscles. C'est pourquoi, un modèle de muscles plus réaliste a été élaboré qui se fonde sur une loi de comportement transversalement isotrope quasi incompressible et hyperélastique et sur un modèle de muscle de type Hill. Ce modèle a été implémenté dans le logiciel éléments finis ANSYS® grâce à sa fonction de programmation USERMAT. La prise en compte supplémentaire d'une loi caractéristique force-vitesse a permis la modélisation complète d'un modèle de muscle de type Hill. Ceci a été fait sous ANSYS® grâce à sa fonction de programmation USERELEM. Cette loi caractéristique force-vitesse introduit un effet d'amortissement dans le mouvement du muscle du fait d'une atténuation croissante de la force musculaire lorsque la vitesse de compression du muscle augmente. Ce nouvel élément de type muscle a été conçu de manière telle qu'il est possible d'implémenter d'autres modèles de muscles que le modèle de type Hill. C'est pourquoi nous avons aussi implémenté le modèle de Feldman, qui a été utilisé de manière importante à Gipsa-lab dans les dernières années. L'intégration du modèle de Feldman dans une structure à éléments finis a nécessité une reformulation de façon à le rendre compatible avec une modélisation distribuée. Les modèles de Hill et de Feldman ont ensuite été incorporés dans le modèle de visage pour remplacer le modèle linéaire initial. Dans ces conditions les premières simulations du geste de protrusion/arrondissement labial ont donné des résultats réalistes. Finalement une comparaison des résultats obtenus avec le modèle de Hill avec ceux qui génère le modèle de Feldman montrent que les formes labiales finales sont très similaires pour les deux modèles. / Un modèle tridimensionnel du visage a été élaboré, dans la perspective de contribuer à l'étude de questions importantes sur le contrôle moteur de la production de la parole. Ce modèle est construit sur un maillage constitué d'éléments hexahédraux et de clavettes, qui comporte 3 couches distinctes et est symétrique par rapport au plan medio-sagittal. Les muscles faciaux sont représentés dans le maillage par un sous-ensemble d'éléments contigus. Les propriétés élastiques des éléments du maillage sont décrites par une loi de comportement de type isotrope quasi incompressible et hyperélastique. Dans une première phase de ce travail, pour étudier les conséquences globales de l'activation des muscles oro-faciaux sur les mimiques faciales et les gestes labiaux, et plus particulièrement sur les gestes labiaux en parole, un modèle linéaire de muscle a été élaboré. L'influence des variations de la raideur des tissus mous sur les gestes faciaux a été étudiée. En effet, l'activation des muscles entraîne un raidissement des tissus mous musculaires concernés. Cet effet est pris en compte dans le modèle de muscle par un changement de la loi de comportement hyperélastique avec l'activation musculaire. Une attention particulière a été portée dans cette étude à la production du geste de protrusion/arrondissement des lèvres qui est un geste fondamental dans la production des voyelles arrondies, en particulier en Français. Nous montrons que le raidissement des tissus mous musculaires facilite la production précise de ce geste grâce à l'existence d'un effet de saturation dans la relation entre les activations musculaires et les paramètres géométriques des lèvres qui sont pertinents acoustiquement. Ce résultat souligne l'importance des propriétés dynamiques des articulateurs dans la production des gestes de la parole, et il nous a incités à améliorer encore la modélisation de la source principale de force en production de la parole, c'est-à-dire les muscles. C'est pourquoi, un modèle de muscles plus réaliste a été élaboré qui se fonde sur une loi de comportement transversalement isotrope quasi incompressible et hyperélastique et sur un modèle de muscle de type Hill. Ce modèle a été implémenté dans le logiciel éléments finis ANSYS® grâce à sa fonction de programmation USERMAT. La prise en compte supplémentaire d'une loi caractéristique force-vitesse a permis la modélisation complète d'un modèle de muscle de type Hill. Ceci a été fait sous ANSYS® grâce à sa fonction de programmation USERELEM. Cette loi caractéristique force-vitesse introduit un effet d'amortissement dans le mouvement du muscle du fait d'une atténuation croissante de la force musculaire lorsque la vitesse de compression du muscle augmente. Ce nouvel élément de type muscle a été conçu de manière telle qu'il est possible d'implémenter d'autres modèles de muscles que le modèle de type Hill. C'est pourquoi nous avons aussi implémenté le modèle de Feldman, qui a été utilisé de manière importante à Gipsa-lab dans les dernières années. L'intégration du modèle de Feldman dans une structure à éléments finis a nécessité une reformulation de façon à le rendre compatible avec une modélisation distribuée. Les modèles de Hill et de Feldman ont ensuite été incorporés dans le modèle de visage pour remplacer le modèle linéaire initial. Dans ces conditions les premières simulations du geste de protrusion/arrondissement labial ont donné des résultats réalistes. Finalement une comparaison des résultats obtenus avec le modèle de Hill avec ceux qui génère le modèle de Feldman montrent que les formes labiales finales sont très similaires pour les deux modèles.

Ce travail de recherche répond à un besoin exprimé par des médecins et des orthophonistes travaillant auprès de patients souffrant de troubles pathologiques de production de la parole (TPPP). Le suivi et la prise en charge des patients impliquent de disposer de méthodes d'évaluation fiables et valides permettant de quantifier leurs performances de communication verbale. Aujourd'hui les méthodes généralement utilisées à cette fin sont les tests de retranscription orthographique (tests d'intelligibilité).Malgré le fait que cette utilisation soit très répandue en pratique, peu d'auteurs ont étudié la relation entre les scores de retranscription orthographique et l'aptitude des patients à être compris par des tiers (Beukelman, 1979 ; Hustad, 2008). Notre travail s'inscrit dans la continuité directe de ces études. Nous avons élaboré une méthode permettant d'évaluer la compréhension de la parole en observant les réactions comportementales des auditeurs à des énoncés verbaux. Cette méthode, réalisée sous la forme d'un logiciel baptisé " EloKanz ", nous a permis d'étudier plus en avant la relation existant entre l'intelligibilité et la compréhension de la parole en situation de communication, et de proposer un nouvel outil d'évaluation.Nos résultats montrent que les scores de retranscription orthographique ne sont pas des indicateurs fiables de la performance de communication verbale. Les implications cliniques de ce résultat sont importantes, dans la mesure où les scores d'intelligibilité sont non seulement utilisés pour suivre les progrès des patients dans le temps -- et donc juger de l'efficacité de thérapies ou d'interventions -- mais aussi pour prendre des décisions aussi importantes que la prise en charge d'une personne ou, au contraire, de l'arrêt d'un traitement.

L'objectif de cette thèse est l'étude des interactions mécaniques entre la langue et le palais dans la production de parole et la déglutition. Cette interaction est cruciale car elle détermine la morphologie de la langue et son évolution dans le temps avant et après les contacts. Elle ne peut cependant pas être étudiée avec des approches cinématiques conventionnelles, car l'amplitude des mouvements est trop faible. La première partie de la thèse est consacrée à la conception d'un dispositif expérimental permettant de mesurer ces interactions sans perturber l'appareil vocal. La première particularité est que le dispositif est utilisé sur des patients édentés appareillés. Nous utilisons un duplicata de la prothèse complète maxillaire pour insérer des capteurs miniatures à jauges de contrainte dont les caractéristiques de réponse sont optimisées et qui permettent de mesurer la pression mécanique exercée par la langue sur le palais. La seconde particularité est qu’il existe une procédure d'étalonnage, associée aux capteurs, qui utilise une Colonne d’Eau Sèche. Elle applique une pression sur le capteur via une membrane en latex déformable, capable de simuler le comportement visco-élastique de la langue sur le palais. La deuxième partie de la thèse décrit le protocole de recherche clinique visant à (1) caractériser l'interaction langue-palais au cours de la prononciation et de la déglutition normales sur des individus édentés que nous considérons adaptés à leur prothèse complète (Cohorte 1), (2) observer l'adaptation dans une étude longitudinale des patients édentés nouvellement appareillés (Cohorte 2). Ce projet comprend, pour les deux cohortes, la description des objectifs, le protocole expérimental, la description fine des paramètres pertinents et la méthode statistique de traitement des données. Toutefois, le processus de rédaction et de soumission de ce protocole à un Comité de Protection des Personnes (CPP) a été plus long que prévu et l’étude clinique n’a pu être menée dans le cadre de cette thèse. C’est pourquoi, dans la troisième partie de la thèse, nous avons utilisé les données enregistrées dans l’étude de faisabilité, auprès d'un adulte édenté francophone. Les résultats montrent que notre dispositif permet d'explorer des hypothèses théoriques cruciales dans la parole comme l'existence de cibles virtuelles au-dessus du palais ou le rôle du palais dans la mise en forme du conduit aérien des consonnes fricatives. Les résultats des données enregistrées lors de la déglutition sont moins clairs, mais l'enchaînement temporel précis des contacts peut être décrit, ce qui permet de préciser comment les mouvements ondulatoires de la langue pendant la phase orale de la déglutition exploitent les contacts avec le palais. Les retombées cliniques de cette thèse permettent une meilleure connaissance du rôle fonctionnel des prothèses complètes et d’envisager la conception de prothèses qui seraient adaptées aux spécificités de chaque patient, notamment pour la rééducation des sujets traités chirurgicalement après des cancers de la langue, dans le cadre des taches de production de parole et de déglutition / The aim of the thesis is the study of the mechanical interaction between tongue and palate in speech production and swallowing. This interaction is crucial since it determines the shape of the tongue and its time evolution before and after contacts occur. Yet it cannot be studied with conventional kinematic approaches, since magnitude of movements is too small. The first part of the thesis was devoted to the design of an experimental setup to measure this interaction without perturbing the vocal tract. The first specificity is that the setup is used on subjects who are edentulous and wear a complete denture. We use a duplicate of the complete denture to insert miniature strain gauge sensors with enhanced response characteristics, that enable the measure of the mechanical pressure exerted by the tongue in different locations of the palate, without altering the shape of the palatal arch. The second specificity is that the calibration procedure uses a Dried Water Column (DWC) that applies pressure on the sensor via a deformable latex membrane, that simulates the way tongue touches the palate. The second part of the thesis enabled the design of an experimental protocol aiming at (1) providing a characterization of the tongue-palate interaction in normal speech production and swallowing based on edentulous subjects whom we consider to have adapted to their complete denture (cohort 1), (2) observing the adaptation process in a longitudinal study of edentulous subjects who are new users of complete denture (cohort 2). This work includes for two cohorts the design of the subject inclusion criteria, the motor tasks and the statistical method for the data analysis. However, unforeseen long delays were faced in the application process for the ethical approval and no data were collected in this context. Hence the third part of the thesis used data recorded in our most recent pilot study, with a French speaking edentulous adult. It is shown that our setup makes possible to tackle crucial theoretical questions in speech production such as the existence of virtual targets above the palate in stops or the role of the palate in the air channel shaping in fricatives. Results of swallowing tasks are less clear, but it is shown that precise time sequencing of contacts can be described, making possible the specification of how the ondulatory movements of the tongue in the oral phase of swallowing takes advantage of palatal contacts. In conclusion implications of this thesis are presented for a functional assessment of complete dentures, and the design of dentures that would be adapted to each subject’s specificities

Ce travail étudie les corrélats cérébraux de l'adaptation de la parole et de la motricité oro-faciale après l'exérèse chirurgicale d'une tumeur intra-orale. Une attention particulière est portée à la recherche de corrélats révélant une redéfinition des buts de la tâche, une réorganisation de la coordination motrice, et une modification des représentations internes du système moteur.Trois tâches ont été étudiées : production de mouvements oro-faciaux silencieux ; production de voyelles ; production de syllabes. Les activités cérébrales ont été mesurées par IRM fonctionnelle au cours de 4 sessions, en pré-opératoire, puis 1 mois, 3 mois et 9 mois après la chirurgie. Onze patients et onze sujets sains ont été enregistrés. Pour les patients, trois types de données informant sur leur récupération motrice ont été acquis aux mêmes périodes : données praxiques ; signal acoustique de parole ; auto-évaluation de la qualité de parole. Trois analyses statistiques ont été menées sur les données cérébrales : (1) une analyse " cerveau entier " sur les amplitudes des activations ; (2) une analyse de la localisation de l'activation principale dans le cortex moteur primaire ; (3) une analyse en régions d'intérêt dans le réseau cérébral de la parole, via un modèle linéaire général dans lequel le facteur Groupe (Patients/Sains) a été remplacé par une covariable continue, l'" Indice d'Adaptation Motrice " ou " IAM ", mesurant le niveau de dégradation de la parole, puis son amélioration dans les mois suivants l'opération. Les effets et les interactions des facteurs Groupe (ou IAM), Session et Tâche sur la variable dépendante ont ainsi été mesurés. Toutes tâches et toutes sessions confondues, les patients se distinguent des sujets sains par une activité cérébrale plus faible dans les zones sensori-motrices oro-faciales. Des effets de la session sont observés pour toutes les tâches, pour les patients et les sujets sains. Seules les tâches de motricité silencieuse et de production des voyelles révèlent des effets de la session sur l'activité cérébrale significativement différents pour les patients et les sujets sains. Ainsi, pour la motricité silencieuse, 1 mois après l'opération, les patients montrent, pour la tâche linguale, une forte activité dans le Lobule Pariétal Supérieur (LPS) et dans le Cortex Pré-Frontal Dorso-Latéral (CPFDL). Pour les voyelles, 3 mois après la chirurgie, l'activité cérébrale des patients décroît dans le cervelet et croît fortement dans le Lobule Pariétal Inférieur ; de 3 à 9 mois après la chirurgie, l'activité croît dans les zones motrices (Cortex Moteur Primaire et Aire Motrice Supplémentaire) et elle décroît dans le Gyrus Temporal Supérieur. Les patients montrent aussi 1 mois après l'opération, tous articulateurs confondus, une localisation plus dorsale de l'activité dans le Cortex Moteur Primaire. Pour des tâches motrices silencieuses, nos observations suggèrent que, immédiatement après l'opération, les patients pourraient réactualiser leur modèle interne du système moteur (activité dans le LPS), devenu imprécis, tout en ré-élaborant leurs stratégies de coordination (activité dans le CPFDL). Pour la production des voyelles, tâche plus complexe et plus précise, nos résultats suggèrent que 3 mois après l'opération, les patients utiliseraient moins les modèles internes devenus trop imprécis. Le retour à une activation forte dans les zones motrices 9 mois après l'intervention suggère que l'adaptation de la production des voyelles est quasiment achevée, et la baisse concomitante de l'activation dans le cortex auditif est cohérente avec l'hypothèse qu'il existerait de nouveau une adéquation entre la copie d'efférence auditive et le feedback auditif externe. Pour la production de syllabes, les résultats sont les moins pertinents parmi les 3 tâches. Une réorganisation plus tardive, au-delà de 9 mois, due à la plus grande complexité de la tâche, pourrait en être une explication potentielle.

LES CARTES SENSORIMOTRICES DE LA PAROLE : Corrélats neurocognitifs et couplage fonctionnel des systèmes de perception et de production des voyelles du Français --- La parole est construite sur un jeu de correspondances entre représentations sensorielles et articulatoires, notamment lors de l'acquisition du langage les premières années de vie. Par l'utilisation de l'imagerie par résonance magnétique fonctionelle, l'objectif premier de nos travaux était de déterminer, chez l'adulte, un possible couplage fonctionnel des systèmes de perception et de production des voyelles du Français, considérées comme unités élémentaires de la parole. En parallèle, nos travaux devaient permettre de clarifier les structures cérébrales liées au contrôle moteur orofacial de mouvements simples supralaryngés et, à l'aide de la technique de stimulation magnétique transcrânienne, de déterminer une possible implication causale des régions sensorielles et motrices lors de la perception de la parole. Nos travaux ont permis de souligner l'implication des régions sensorielles et motrices aussi bien lors de la réalisation des gestes orofaciaux que lors de la production et de la perception des voyelles. La mise en évidence d'un effet d'adaptation pour ces régions motrices, auditives et somatosensorielles lors de l'écoute ou de la réalisation répétée d'une même voyelle ou d'un même geste suggère de plus l'existence de boucles sensorimotrices communes, impliquées dans des mécanismes adaptatifs de contrôle en ligne des gestes de parole perçus et produits. Enfin, nous avons pu démontrer le rôle causal et fonctionnel des régions sensorielles et motrices de la voie dorsale lors de la catégorisation de sons de parole. Pris ensemble, nos travaux soulignent la nature distribuée sensorimotrice des représentations cérébrales des unités de parole. Mots clés: perception et production de la parole, voyelles, contrôle moteur orofacial, interactions sensorimotrices, représentations et cartes neurocognitives, IRMf, TMS.

Un modèle tridimensionnel du visage a été élaboré, dans la perspective de contribuer à l'étude de questions importantes sur le contrôle moteur de la production de la parole. Ce modèle est construit sur un maillage constitué d'éléments hexahédraux et de clavettes, qui comporte 3 couches distinctes et est symétrique par rapport au plan medio-sagittal. Les muscles faciaux sont représentés dans le maillage par un sous-ensemble d'éléments contigus. Les propriétés élastiques des éléments du maillage sont décrites par une loi de comportement de type isotrope quasi incompressible et hyperélastique. Dans une première phase de ce travail, pour étudier les conséquences globales de l'activation des muscles oro-faciaux sur les mimiques faciales et les gestes labiaux, et plus particulièrement sur les gestes labiaux en parole, un modèle linéaire de muscle a été élaboré. L'influence des variations de la raideur des tissus mous sur les gestes faciaux a été étudiée. En effet, l'activation des muscles entraîne un raidissement des tissus mous musculaires concernés. Cet effet est pris en compte dans le modèle de muscle par un changement de la loi de comportement hyperélastique avec l'activation musculaire. Une attention particulière a été portée dans cette étude à la production du geste de protrusion/arrondissement des lèvres qui est un geste fondamental dans la production des voyelles arrondies, en particulier en Français. Nous montrons que le raidissement des tissus mous musculaires facilite la production précise de ce geste grâce à l'existence d'un effet de saturation dans la relation entre les activations musculaires et les paramètres géométriques des lèvres qui sont pertinents acoustiquement. Ce résultat souligne l'importance des propriétés dynamiques des articulateurs dans la production des gestes de la parole, et il nous a incités à améliorer encore la modélisation de la source principale de force en production de la parole, c'est-à-dire les muscles. C'est pourquoi, un modèle de muscles plus réaliste a été élaboré qui se fonde sur une loi de comportement transversalement isotrope quasi incompressible et hyperélastique et sur un modèle de muscle de type Hill. Ce modèle a été implémenté dans le logiciel éléments finis ANSYS® grâce à sa fonction de programmation USERMAT. La prise en compte supplémentaire d'une loi caractéristique force-vitesse a permis la modélisation complète d'un modèle de muscle de type Hill. Ceci a été fait sous ANSYS® grâce à sa fonction de programmation USERELEM. Cette loi caractéristique force-vitesse introduit un effet d'amortissement dans le mouvement du muscle du fait d'une atténuation croissante de la force musculaire lorsque la vitesse de compression du muscle augmente. Ce nouvel élément de type muscle a été conçu de manière telle qu'il est possible d'implémenter d'autres modèles de muscles que le modèle de type Hill. C'est pourquoi nous avons aussi implémenté le modèle de Feldman, qui a été utilisé de manière importante à Gipsa-lab dans les dernières années. L'intégration du modèle de Feldman dans une structure à éléments finis a nécessité une reformulation de façon à le rendre compatible avec une modélisation distribuée. Les modèles de Hill et de Feldman ont ensuite été incorporés dans le modèle de visage pour remplacer le modèle linéaire initial. Dans ces conditions les premières simulations du geste de protrusion/arrondissement labial ont donné des résultats réalistes. Finalement une comparaison des résultats obtenus avec le modèle de Hill avec ceux qui génère le modèle de Feldman montrent que les formes labiales finales sont très similaires pour les deux modèles.