La parole, un signal biologique de communication<br />Le signal de parole est un signal destiné à la communication orale entre humains, et donc à encoder des messages linguistiques. Il possède un certain nombre de propriétés qui en font un type de signal très particulier. C'est un signal produit par un système biologique, l'appareil phonatoire humain, et qui reflète donc les propriétés biomécaniques des articulateurs. C'est un signal audiovisuel, puisqu'il fait simultanément intervenir le son et l'image du visage du locuteur, pour ne pas mentionner le toucher. C'est un signal redondant, aussi bien au niveau du son qu'au niveau de la complémentarité entre les canaux acoustiques et visuels, ce qui lui confère des qualités de robustesse indispensables à un signal de communication. Son degré de redondance est adaptable en fonction des conditions environnementales de bruit et de la quantité d'information contenue dans le message à transmettre (liée en particulier au degré de prédictibilité). Cette adaptabilité en fait un signal très variable.<br />Ainsi, le signal de parole est extrêmement complexe du point de vue de sa structure, mais cette complexité peut être lue et interprétée plus facilement si l'on fait référence aux gestes des articulateurs qui l'ont produit. Les mécanismes de production de parole font intervenir la coordination des gestes des différents articulateurs – mâchoire, langue et lèvres – qui modulent la forme du conduit vocal et du visage au cours du temps ; les sources d'excitation acoustiques générées par l'écoulement de l'air issu des poumons à travers le conduit vocal sont alors filtrées par les résonances de ce conduit et finalement rayonnées vers l'extérieur. Depuis mon arrivée à l'ICP en 1979, mon travail de recherche a été essentiellement consacré, selon une approche anthropomorphique, à modéliser les signaux de parole en tant que conséquences de ces mécanismes biomécaniques et aéroacoustiques qui se produisent dans le conduit vocal humain.<br /><br />Données, modèles, et tête parlante audiovisuelle<br />Notre principale approche en modélisation consiste à développer des modèles fonctionnels à partir de données expérimentales, et, dans une moindre mesure, à mettre en œuvre des modèles physiques basés sur des théories pré-établies, en les confrontant aux données. Ainsi, dans tous les cas, modèles et données jouent des rôles fondamentaux et complémentaires.<br /><br />Données acoustiques et articulatoires – dispositifs expérimentaux. Nous avons utilisé ou développé un certain nombre de techniques expérimentales de mesure de paramètres liés à la production de la parole : banc de mesure de la fonction de transfert acoustique du conduit vocal, masque pneumotachométrique pour la mesure de l'écoulement et des pressions de l'air dans le conduit vocal, cinéradiographie et articulographie électromagnétique pour l'étude du mouvement, imagerie IRM pour la caractérisation tridimensionnelle des articulateurs, vidéo pour les mesures tridimensionnelles de lèvres et de visage. Un ensemble précieux de données articulatoires et acoustiques complémentaires a ainsi été recueilli, sur quelques sujets de référence prononçant, dans des conditions maîtrisées, les mêmes corpus représentatifs de l'ensemble des articulations de la langue. Cette démarche orientée sujet offre ainsi la possibilité de disposer, pour le même phénomène (un sujet et une articulation), de données qui ne peuvent être acquises qu'avec des dispositifs expérimentaux impossibles à mettre en œuvre au cours d'une même expérience, comme par exemple la cinéradiographie et le masque pneumo¬tachographique.<br /><br />Modèles articulatoires et acoustiques. <br />Nous avons ainsi développé des modèles articulatoires linéaires de conduit vocal, de langue ou de velum, médiosagittaux ou tridimensionnels, pilotés par les degrés de liberté articulatoires extraits par analyse en composantes linéaires des données. Des degrés de liberté tout à fait similaires ont pu être identifiés pour les différents locuteurs, même si ces locuteurs utilisent des stratégies de contrôle parfois assez différentes. La décomposition selon ces degrés de liberté des gestes articulatoires présents dans certaines séquences Voyelle – Consonne – Voyelle (VCV) a dévoilé des stratégies de compensation entre articulateurs qui n'auraient pas été lisibles directement sur les contours sagittaux bruts. Des stratégies de synergies entre langue et mâchoire ont également pu être mises en évidence. Par ailleurs, nous avons mis en œuvre un ensemble de modèles d'écoulement d'air, de sources acoustiques de voisement et de bruit de friction, et de propagation et rayonnement acoustique dans les domaines temporels et/ou fréquentiels. Nous avons ainsi pu étudier la coordination précise des gestes glotte / constriction orale nécessaire à la production des consonnes fricatives, en liaison avec les interactions entre sources et conduit vocal.<br /><br />Tête parlante audiovisuelle et synthèse articulatoire<br />Nous avons intégré les modèles mentionnés ci-dessus dans un robot articulatoire anthropomorphique : une tête parlante. Cette tête parlante est donc contrôlée par des paramètres articulatoires supra-laryngés qui pilotent le modèle articulatoire et par des paramètres de contrôle glottique qui déterminent les sources acoustiques en interaction avec le conduit vocal ; elle est finalement capable de fournir un signal audio-visuel de parole cohérent. Nous avons par ailleurs développé des procédures d'inversion, basées sur le concept de robotique de la parole, qui nous ont permis de reconstruire avec une bonne fiabilité les trajectoires des paramètres de contrôle articulatoire à partir de l'acoustique, même si ce problème d'inversion est un problème mal posé a priori. Nous avons ainsi pu réaliser une synthèse articulatoire de séquences VCV contenant les fricatives du français.<br /><br />Perspectives<br />D'un côté, il sera nécessaire de poursuivre le développement et l'amélioration des différents modèles qui constituent la tête parlante. D'autre part, le temps est venu de nous tourner de manière plus approfondie dans le cadre du développement des STIC (Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication) et du 6e Programme cadre européen de recherche et de développement technologique européen, vers des applications comme la synthèse articulatoire audiovisuelle, les clones pour les télécommunications, ou encore l'aide à l'apprentissage des langues. <br /><br />Données et modèles en production de parole<br />Le développement de la tête parlante continuera à être basé sur des données expérimentales, l'objectif étant de modéliser tous les articulateurs, afin de générer des fonctions d'aire tridimensionnelles complètes. L'approche de modélisation linéaire sera conservée, en explorant ses limites, mais sans exclure des modèles locaux non-linéaires capables de prendre en compte la déformation des organes qui entrent en contact les uns avec les autres. Cette approche orientée sujet sera par ailleurs étendue à plusieurs locuteurs afin de comparer les stratégies individuelles, et d'en tirer des principes plus généraux. La nécessaire normalisation inter-sujets sera explorée à deux niveaux : conformation anatomique, et stratégies de synergie / compensation articulatoires. Les modèles aérodynamiques et acoustiques devront être développés pour prendre en compte les modes transversaux nécessaires pour les consonnes fricatives, le couplage avec les cavités nasales pour les voyelles et consonnes nasales, et la génération des bruits de relâchement pour les consonnes occlusives. Par ailleurs, nous explorerons les degrés de liberté des articulateurs en relation avec l'anatomie, et nous déterminerons les espaces de réalisation des différents phonèmes sous forme d'espaces de réalisation de cibles spatio-temporelles aux niveaux articulatoire, géométrique, aérodynamique, et acoustique, pour différentes conditions d'élocution, ce qui nous permettra d'aborder l'étude de la variabilité de la parole.<br /><br />Têtes parlantes et applications<br />Un certain nombre d'applications des têtes parlantes peuvent être envisagées. L'un des intérêt de la tête parlante réside dans la possibilité de réalité augmentée qu'elle offre : en affichant la peau et certains articulateurs de manière semi-transparente, ou en utilisant des techniques d'écorché, il est possible de montrer des articulateurs cachés dans des conditions normales d'élocution. L'apprentissage de la prononciation des langues étrangères pourrait bénéficier de ces propriétés : en effet montrer à un apprenant les mouvements articulatoires qu'il doit effectuer pour produire un son fait partie des stratégies pédagogiques intéressantes ; il sera donc nécessaire d'évaluer la tête parlante à ce niveau, en déterminant les modes de présentation les plus efficaces. De manière similaire, nous envisageons d'utiliser la tête parlante dans le cadre de la réhabilitation des déficients auditifs. Par ailleurs, la tête parlante et l'ensemble des données articulatoires et acoustiques qui ont été progressivement accumulées permettent d'envisager le développement d'un système de synthèse articulatoire audiovisuelle à partir du texte. Enfin, dans le domaine des télécommunications, il sera possible à tout locuteur auquel un clone aura été adapté à partir d'un clone générique d'intervenir dans une visioconférence par l'intermédiaire de ce clone, avec les avantages d'une réduction considérable de la bande passante nécessaire à l'image et d'une représentation complète tridimensionnelle de la tête du locuteur.

En 2010, plus de 200 000 personnes dans le monde en étaient équipées, dont plus de 10 000 en France (adultes et enfants). La technologie utilisée pour les premiers implants commercialisés au milieu des années 1980 a beaucoup évolué et l’implant cochléaire permet désormais à son utilisateur d’avoir accès à des caractéristiques acoustiques de plus en plus précises des sons de son environnement et notamment des sons de parole. Cependant, l’information auditive fournie par l’implant reste limitée, ce qui a pour conséquence des difficultés persistantes de production de certains sons de parole par l’utilisateur d’implant cochléaire, même après plusieurs années d’utilisation. Ces difficultés de production peuvent se traduire également par une intelligibilité moindre, et peuvent avoir des répercussions sur les relations familiales et sociales, en particulier chez l’enfant.Les études disponibles dans la littérature se concentrent sur les effets et les bénéfices à court-terme de l’implant cochléaire chez l’enfant, et il existe relativement peu d’études de production de parole chez l’enfant en âge scolaire, en particulier chez l’enfant francophone. L’objectif de ce travail est donc de proposer une évaluation des difficultés de production de plusieurs contrastes phonologiques chez l’enfant sourd, porteur d’implant cochléaire, plusieurs années après l’implantation cochléaire, et des facteurs qui influencent son intelligibilité.Dans le cadre de notre thèse, nous avons constitué un corpus de productions de parole de 13 enfants âgés de 6;6 à 10;7 ans, atteints de surdité pré- ou périlinguistique, ayant reçu un implant cochléaire entre 1;1 et 6;6 ans, et l’utilisant depuis plus d’un an et de 20 enfants normo-entendants appariés en âge chronologique (de 5;7 à 10;6 ans).Dans un premier temps, nous avons comparé les caractéristiques acoustiques des voyelles orales, des occlusives et des fricatives du français, ainsi que la réalisation de la coarticulation dans des séquences occlusive-voyelle par ces deux groupes d’enfants. Les résultats montrent une grande proximité entre les productions des enfants typiques et implantés, et certaines différences, par exemple sur les voyelles antérieures arrondies, les fricatives alvéolaires et les occlusives vélaires. Ces différences peuvent s’expliquer par les caractéristiques technologiques de l’implant et son usage par l’enfant, et révèlent également le poids des différents facteurs du développement phonologique : contraintes articulatoires, contraintes perceptives, caractéristiques de l’input langagier et de la langue maternelle.Dans un deuxième temps, nous avons élaboré une méthode d’évaluation perceptive de l’intelligibilité de la parole, que nous avons soumise à 9 auditeurs experts en parole pathologique et à 17 auditeurs naïfs, tous francophones. Notre étude perceptive d’intelligibilité met en évidence 1) une absence d’effet d’expertise sur le jugement d’intelligibilité puisque les notes données par les auditeurs experts et naïfs sont corrélées, 2) un effet de l’audition sur l’intelligibilité, puisque les enfants sourds porteurs d’implant cochléaire sont jugés moins intelligibles que les enfants normo-entendants, et 3) une meilleure intelligibilité chez les enfants implantés précocement (avant 20 mois) mais pas d’effet de la durée d’utilisation de l’implant cochléaire sur l’intelligibilité.Ce travail montre donc le bénéfice apporté par l’implant pour la communication orale, mais aussi l’existence de difficultés persistantes, qui doivent être prises en compte dans la rééducation et l’accompagnement familial, scolaire et social des enfants.Notre étude fournit en outre un ensemble de données de référence sur le développement phonologique tardif des enfants francophones, et un corpus de parole utilisable pour d’autres travaux de recherche sur le développement typique et pathologique. / As of 2010, cochlear implant has been used by over 200 000 persons (adults and children) worldwide and by 10 000 persons in France. Technology has largely improved since the first devices were put on the market in the 1980’s, and it now provides its user with more and more detailed acoustical information about the sounds of their environment in general, and about speech sounds in particular. However, perception with a cochlear implant remains limited, which leads to persisting difficulties in producing some speech sounds, even after several years of implant use. These difficulties in speech production can translate into a lower intelligibility, with effects on interactions with family and community members for its users, especially for children.A large body of studies in the literature focusses on short-term effects and gains of cochlear implant for young children and infants, but fewer studies in speech production in school-age children are available, especially in French-speaking children. The goal of this project is to assess the difficulties in the production of selected phonological contrasts in cochlear-implanted children, several years after cochlear implantation, and the factors influencing their intelligibility.For this thesis, we recorded thirteen 6;6-to-10;7 year old, pre- or perilinguistically deaf children wearing cochlear implants since they were 1;1 to 6;6 years old, with more than a year of use, and twenty normal-hearing age-matched children (chronological age ranging from 5;7 to 10;6 years).In a first experiment, we compared the acoustical characteristics of ten oral vowels, six stops and three fricatives of French. We also studied the realization of coarticulation in plosive-vowel sequences in these two groups of children.Our results show a high degree of similarity in typical and implant using children, and several differences, for example, for front rounded vowels, alveolar fricatives and velar stops. These differences can be explained by the implant’s technology and its use by the child. They also show the importance of several factors in phonological development: articulatory constraints, perceptual constraints, characteristics of language input and mother tongue.In a second experiment, we designed a method to perceptually assess the intelligibility of speech: 9 expert and 17 naïve French-speaking listeners participated in this experiment.Our perceptual assessment of intelligibility shows 1) no effect of expertise since grades given by expert and naïve listeners are correlated, 2) an effect of hearing level on intelligibility since cochlear-implanted children are less intelligible than their normal-hearing peers, and 3) a better intelligibility in early implanted children (before 20 months) but no effect of duration of implant use on intelligibility.This work emphasizes the benefits for oral communication provided by cochlear implants, but also the remaining difficulties, that need to be taken into acount for rehabilitation and support from the child’s family, school and society.Our study also provides both reference data on late stages of phonological development in French-speaking children, and a corpus of speech production which can be used for further research on typical and pathological speech development.

La LPC ou Cued Speech est un augment manuel qui permet au sourd de désambiguïser l'information phonologique visible sur le visage. L'efficacité de ce système pour l'acquisition de la phonologie de la langue est bien établie. Mais la production du code LPC n'avait jamais été étudiée, et nous l'avons fait par une technique de suivi des mouvements labiaux et manuels de quatre codeuses professionnelles. Notre résultat comportemental majeur est que le geste de la main - contre toute attente - précède le geste des lèvres. Cette anticipation donne un rôle inattendu à la parole visible: celui de venir désambiguïser le geste manuel, conçu au départ pour désambiguïser la parole... Notre hypothèse est que le système de Cornett a été recodé en termes neuralement compatibles pourle contrôle des gestes des voyelles et des consonnes dans la LPC et la parole. Ainsi le contrôle des contavts vocaliques manuels va se trouver en phase avec celui des contacts consonantiques visibles. Ce phasage est assez précis pour que, quelles que soient les variations de la durée de l aproduction de la syllabe CV, l'aboutissement de la détente (stroke) du système main-bras se produise dans la phase de tenue de l'attaque consonantique. L'icorporation de la main et de la face dans un espace de contrôle neural commun peut être ainsi pleinement réalisée dans la LPC.

Ce travail de thèse étudie la production de la parole à l'âge de 4 ans, en comparaison avec l'adulte, sous l'angle du contrôle moteur. Un intérêt particulier a été porté à deux indices : la variabilité liée à la répétition de voyelles isolées et la coarticulation anticipatoire intra et extra-syllabique dans le cadre de la production de séquences de type V1-C-V2. Des données acoustiques et articulatoires ont été enregistrées via l'échographie linguale et le dispositif HOCUS. Les données acoustiques ont été analysées pour 20 enfants et 10 adultes et les données articulatoires ont été analysées pour 6 de ces enfants et 2 de ces adultes. En accord avec de nombreuses études de la littérature, la variabilité liée à la répétition est plus importante chez les enfants que chez les adultes. Une forte anticipation de V2 dans la réalisation de V1 a été observée pour tous les adultes. Chez les enfants, cette anticipation n'est pas systématique, et lorsqu'elle est observée, elle est d'amplitude plus faible que chez les adultes. Ainsi, seulement 5 enfants parmi les 20 étudiés montrent des signes d'anticipation, majoritairement dans la dimension antéropostérieure, manifestée dans l'espace acoustique par la dimension F2. La coarticulation anticipatoire intra-syllabique semble également être d'amplitude plus faible chez les enfants. Enfin, les gestes de parole des enfants sont plus lents que ceux des adultes. Dans leur ensemble, ces résultats sont interprétés comme la preuve de l'immaturité du système moteur pour la production de la parole chez l'enfant, selon deux perspectives : des patrons moteurs insuffisamment stables pour la production de gestes vocaliques et un manque d'efficacité dans l'anticipation les gestes futurs lors de la production d'une séquence de sons de parole. Selon une perspective empruntée aux théories du contrôle moteur optimal, nous proposons que la coarticulation anticipatoire repose sur l'usage de modèles internes, représentations sensori-motrices du système moteur de la parole dans le système nerveux central, et que son amplitude reflète la maturation progressive de ces représentations sensori-motrices à mesure que la production de la parole se développe. / This thesis work investigates speech production in 4-year-old children, in comparison with adults, from a speech motor control perspective. It focuses on two indices: measures of token-to-token variability in the production of isolated vowels and on anticipatory intra and extra-syllabic coarticulation within V1-C-V2 sequences. Acoustic and articulatory data were recorded thanks to ultrasound tongue imaging within the HOCUS system. Acoustic data from 20 children and 10 adults have been analyzed. Ultrasound data have been analyzed from a subset of these participants: 6 children and 2 adults. In agreement with former studies, token-to-token variability was greater in children than in adults. Strong anticipation of V2 in V1 realization was found in all adults. In children, anticipation was not systematic, and when observed, it was of smaller amplitude than in adults. In more details, only 5 children among the 20 studied showed a small amount of anticipation, mainly along the antero-posterior dimension, manifested in the acoustic F2 dimension. Anticipatory intra-syllabic coarticulation also seems to be of smaller amplitude in children than in adults. Last, children's speech gestures are slower than those of adults. These results are interpreted as evidence for the immaturity of children's speech motor control from two perspectives: insufficiently stable motor control patterns for vowel production, and a lack of effectiveness in anticipating forthcoming gestures. In line with theories of optimal motor control, we assume that anticipatory coarticulation is based on the use of internal models, i.e. sensori-motor representations of the speech production apparatus in the central nervous system, and that the amplitude of anticipatory coarticulation reflects the increasing maturation of these sensori-motor representations as speech develops.

Le contrôle moteur a traditionnellement été étudié séparément des autres processus cognitifs qui sous-tendent la parole, dans la lignée de théories de la cognition présentant le cerveau comme un ensemble de modules relativement indépendants (Fodor & Pylyshyn, 2007). Cependant les recherches autour de la cognition incarnée (Varela, Thompson, & Rosch, 1991) et située (Barsalou, 2008), ainsi que des systèmes dynamiques (Smith & Thelen, 2003), menées ces trois dernières décennies soulignent que la cognition ne peut pas être considérée séparément d’un corps et de son environnement. Ce cadre constitue une source d’inspiration pour cette thèse et une motivation pour étudier les processus sensorimoteurs de la parole en lien avec les autres processus cognitifs.La parole peut-être décomposée en séquence d’unités linguistiques structurées sous forme d’une hiérarchie. Nous soutenons que ces unités sont ancrées dans des représentations sensorimotrices, associant une structure linguistique avec des informations perceptives et motrices. Ces unités correspondent-elles à des mots ? Des syllabes ? Des phonèmes ? Pour sonder les représentations assurant l’articulation de la parole, nous proposons d’utiliser un paradigme d’apprentissage auditorimoteur basé sur la perturbation du retour auditif (Caudrelier & Rochet-Capellan, accepté). Ce paradigme permet de modifier chez un locuteur des représentations sensorimotrices spécifiques, les représentations qui sous-tendent la production d’un item d’entrainement, par exemple un mot. Nous faisons ainsi l’hypothèse que si cette modification affecte la prononciation d’un autre mot, cela veut dire que la production de ce mot s’appuie sur une partie de ces représentations. Ainsi, l’observation du transfert d’apprentissage permet de révéler la structure de représentations qui assurent la production de parole.Une première étude chez l’adulte montre que le transfert d’apprentissage auditorimoteur a lieu à la fois aux niveaux du phonème, de la syllabe et du mot (Caudrelier, Schwartz, Perrier, Gerber, & Rochet-Capellan, 2018). Ces observations suggèrent que ces unités co-contribuent à l’articulation de la parole chez l’adulte. Les résultats sont mis en perspective par rapport aux théories et modèles de production de parole. Une 2ème expérience suggère que la modalité de présentation du stimulus (un mot à lire ou une image à dénommer) peut influencer le transfert d’apprentissage auditorimoteur (Caudrelier, Perrier, Schwartz, & Rochet-Capellan, 2018). Une 3ème étude chez des enfants de 4-5 ans et de 7-8 ans montre que les représentations du phonème émergent avant l’acquisition de la lecture (Caudrelier et al., en révision). De plus, un lien entre adaptation à la perturbation auditive et conscience phonologique est mis en évidence dans les deux groupes d’âge. Le potentiel caractère prédictif ou causal de ce lien est discuté.En conclusion, cette thèse exploite un outil original et productif pour explorer les représentations de la parole et étudier leur développement. Ce travail pourrait avoir des implications cliniques, pour la rééducation de la parole, et pour la dyslexie développementale. Il met en évidence des liens entre les niveaux sensorimoteurs, linguistiques et contextuels qui questionnent la nature des représentations qui sous-tendent la parole. / Speech motor control has traditionally been studied apart from other cognitive processes underlying speech production, since first cognitive theories presented the brain as a set of relatively independent modules (Fodor & Pylyshyn, 2007), taken apart from the body. However developments in embodied cognition (Varela, Thompson, & Rosch, 1991), grounded cognition (Barsalou, 2008) and dynamic systems (Smith & Thelen, 2003) occurred in the last three decades underline that cognition cannot be considered separately from a body and its environment. These frameworks constitute an inspiration for this thesis and a motivation to study motor control and sensorimotor processes in relation to other cognitive processes. Whether linguistic structures are grounded in sensorimotor processes will be an underlying question.A spoken message can be decomposed into sequences of linguistic units hierarchically structured. We argue that these speech units are grounded in sensorimotor representations, associating linguistic structures with auditory and motor information. Do these units correspond to words? Syllables? Phonemes? To probe the building blocks of speech production, we propose to use a paradigm of auditory-motor learning based on auditory feedback perturbation (Caudrelier & Rochet-Capellan, in press). This paradigm actually enables to change specific internal sensorimotor representations in speakers. Adaptation induces updating sensorimotor representations underlying the production of the training item. We assume that if this change affects the pronunciation of another word, it means that this word uses some of these updated representations. Thus, transfer patterns may reveal the structure of representations at stake.A first study in adults shows that transfer of auditory-motor learning occurs at word, syllable, and phoneme levels in parallel (Caudrelier, Schwartz, Perrier, Gerber, & Rochet-Capellan, 2018). These observations suggest that all these units may co-contribute to the organization of speech articulation in adult speakers. Experimental results are discussed in the light of existing theories and models of speech production. A second experiment suggests that whether a speaker reads a word aloud or names a picture may have an influence on the transfer of auditory-motor learning (Caudrelier, Perrier, Schwartz, & Rochet-Capellan, 2018). A third study in 4- to 5-year-old and 7- to 8 year-old children investigates whether phoneme sensorimotor representations may emerge during reading acquisition, or prior to it (Caudrelier et al., in revision). The observed transfer patterns suggest that phoneme representations emerge before reading acquisition, as a consequence of speech experience. Moreover, we found a relationship between adaptation to auditory perturbation and phonological awareness scores in both age groups. This suggests a link between sensorimotor representations and more explicit phonological representations. The potential causal or predictive nature of this link is discussed.Overall, this work exploits an original and fruitful tool to probe speech representations and study their development. It may have clinical implications with regards to speech rehabilitation, as well as developmental dyslexia. It also highlights connections between speech sensorimotor level and higher linguistic and contextual levels that further question the nature of speech representations.

La tesi si basa sui principi della sostenibilità ambientale applicati al settore della viticultura. I principali obiettivi sono: i) analisi della letteratura riguardante gli indicatori agro-ambientali, ii) sviluppo di una metodologia innovativa per valutare l’impatto ambientale della viticultura e, iii) applicazione della metodologia in casi pratici. La parte introduttiva è dedicata all’analisi degli indicatori agro-ambientali e delle relative politiche europee, alle tematiche inerenti il vino sostenibile e i sistemi di supporto alle decisioni per una viticultura sostenibile. Nella seconda parte è presentata una rigorosa e completa metodologia per valutare il livello di sostenibilità in tutte le fasi della produzione di uva, usando sia indicatori agronomici sia l’approccio della valutazione del ciclo di vita (Life Cycle Assessment). Sono state identificate sei categorie di impatto: salute umana, aria, suolo, biodiversità, consumi energetici e uso dell’acqua. Ogni categoria è composta da sotto-indicatori, per un totale di 21 sotto-indicatori, ognuno dei quali avente un punteggio (da 0 a 5) e un peso relativo nel punteggio complessivo di sostenibilità (da 0 a 5). La terza parte riguarda l’applicazione della metodologia in casi studio all’interno del progetto europeo “InnoVine”. Il lavoro di ricerca è stato realizzato seguendo le linee guida di standard internazionali e documentate fonti di letteratura per la valutazione della prestazione ambientale ed elaborando metodologie originali per la raccolta dei dati, la quantificazione degli impatti e l’interpretazione dei risultati. Infine, i risultati ottenuti confermano: i) la validità della metodologia nel calcolare gli impatti delle differenti pratiche viticole sull’ambiente e, ii) la possibilità di implementare la metodologia in un sistema di supporto alle decisioni per una viticultura sostenibile. / The thesis focuses on environmental sustainability principles applied to the viticultural sector. The main goals are: (i) analysis of the literature background on agri-environmental indicators, (ii) development of an innovative methodology to assess environmental impacts of viticulture, and (iii) testing of the methodology in practical cases. The introduction is dedicated to the analysis of the agri-environmental indicators and the related EU policies, sustainable wine issues, and decision support systems for a sustainable viticulture. In the second part, a rigorous and complete methodology is developed to assess the sustainability level of viticulture in all the phases of the grape growing using both agronomic indicators and the Life Cycle Assessment approach. Six impact categories were identified: human health, air, soil, biodiversity conservation, energetic consumptions, and water use. Each category is composed by sub-indicators, for a total of 21 sub-indicators, each of them having a score (between 0 and 5) and a defined weight on the overall sustainability score (between 0 and 5). In the third part, the methodology was tested in practical cases within the European project “InnoVine”. The study is carried out following the guidelines from international standards and from documented literature sources for the assessment of the environmental performance and elaborating original methodologies for the input data collection, the quantification of the impacts, and the interpretation of the results. Finally, the results obtained confirm: i) the methodology validity in quantifying the impacts of different grape production practices on the environment, and ii) the possibility to implement the methodology in a decision support system for a sustainable viticulture.