Flexibilité motrice en environnements gravito-inertiels modifiés : réponses aux perturbations imprévues appliquées sur le geste en cours d'exécution

par Loïc Chomienne

Thèse de doctorat en Sciences du Mouvement Humain

Sous la direction de Lionel Bringoux.

Soutenue le 24-10-2022

à Aix-Marseille , dans le cadre de Ecole doctorale Sciences du Mouvement Humain (Marseille) , en partenariat avec Institut des Sciences du Mouvement Etienne Jules Marey (ISM) (laboratoire) et de Centre national d'études spatiales (France) (laboratoire) .

Le président du jury était Jean-Louis Vercher.

Le jury était composé de Jérémie Gaveau, Isabelle Siegler, Sébastien Rouquette, Guillemette Gauquelin-Koch.

Les rapporteurs étaient Bastien Berret, Frédéric Crèvecoeur.

mots clés

• Adaptation sensorimotrice
• Contrôle en feedforward
• Contrôle en feedback
• Geste d’atteinte
• Microgravité
• Hypergravité
• Gravité réduite
• Adaptation
• Activité motrice
• Gestes

Résumé

L’avènement du tourisme spatial pose la question du devenir des capacités motrices de l’être humain dans des contextes spatiaux si singuliers. Depuis les premières missions spatiales, notre compréhension des processus adaptatifs appliqués au mouvement en champ de forces modifié a considérablement évolué, mais certaines incohérences subsistent vis-à-vis de ce qui relève de l’adaptation itérative des commandes motrices (i.e., contrôle en feedforward) et des processus de régulation du geste en cours d’exécution (i.e., contrôle en feedback). Afin de mieux appréhender la nature de la relation entre ces deux modes de contrôle du geste, ce travail de thèse a cherché à les questionner simultanément en champ de forces modifié. A travers trois études, nous avons évalué les capacités de flexibilité motrice (objectivées par des corrections motrices en réponses aux perturbations soudaines et imprédictibles apparaissant durant l’exécution du geste) après adaptation à de nouvelles contraintes liées au champ de forces. L’ensemble des résultats, obtenus dans le cadre d’adaptations sensorimotrices globales (micro- et hypergravité) et locales (champ de forces type Coriolis) suggère le maintien des capacités de flexibilité motrice quelle que soit la nature de la perturbation imprédictible appliquée (visuelle ou mécanique). Finalement, nos résultats sont en accord avec les théories récentes basées sur un contrôle optimal du geste, soutenant l’hypothèse d’une imbrication forte entre les paramètres de correction motrice rapide issus du contrôle en feedback et les réorganisations du geste produites par le contrôle en feedforward.

mots clés

• Sensorimotor adaptation
• Feedforward control
• Feedback control
• Reaching movement
• Microgravity
• Hypergravity

Titre traduit

Motor flexibility and modified gravito-inertial environments : responses to unexpected perturbations applied to the ongoing movement

Résumé

The advent of space tourism raises questions about the future of human motor capacities in such singular space contexts. Since the first space missions, our understanding of adaptive processes in modified force field has considerably evolved, but some discrepancies remain between the iterative adaptation of motor commands (i.e., feedforward control) and the regulation of the movement during its execution (i.e., feedback control). In order to better understand the nature of the relationship between these two modes of control, the present doctoral work aimed to question them simultaneously in modified force field. Through three studies, we evaluated motor flexibility (expressed by motor corrections in response to sudden and unpredictable perturbations occurring during movement execution) after adaptation to new force field constraints. Our results, obtained in the framework of both global (micro- and hypergravity) and local (Coriolis-type force field) sensorimotor adaptation suggest that motor flexibility is preserved whatever the nature of the applied unpredictable perturbation (visual or mechanical). Overall, our findings are in line with recent theories based on optimal control, supporting the hypothesis of a strong nested relationship between the parameters ruling fast corrections resulting from feedback control and those governing movement reorganizations produced by feedforward control.