Étude de l’impact biomécanique et perceptuel d’une incarnation dans un avatar possédant une déformation asymétrique des membres inférieurs en réalité virtuelle

Résumé

La réalité virtuelle immersive permet aux utilisateurs d’incarner des avatars présentant une anthropométrie altérée, modifiant potentiellement la manière dont ils perçoivent leur propre corps. De nombreuses études montrent que les utilisateurs peuvent ressentir un fort sentiment d’incarnation même lorsque les proportions morphologiques de l’avatar diffèrent de celles de leur corps réel. Cette plasticité souligne l’adaptabilité des représentations corporelles internes, incluant l’image corporelle et le schéma corporel, en réponse aux différents signaux sensoriels. Or, le schéma corporel joue un rôle central dans la planification et l’exécution des mouvements, ce qui suggère qu’une morphologie virtuelle déformée pourrait influencer la motricité. Cependant, la littérature actuelle décrit encore peu la manière dont l’intégration sensorimotrice prend en compte une déformation localisée d’un membre virtuel, en particulier lorsque celle-ci concerne les membres inférieurs. Pour combler cette lacune, cette thèse propose d’examiner de manière systématique les conséquences perceptuelles, attentionnelles et biomécaniques d’une altération morphologique du corps virtuel. À travers trois études expérimentales, nous avons développé un ensemble de protocoles intégrant divers systèmes de capture cinématique et cinétique au sein d’une application Unity 3D automatisant la collecte de données et l’application des déformations corporelles. L’objectif principal de ces travaux est d’étudier comment une modification précise de la morphologie de l’égo-avatar affecte les représentations internes du corps et les réponses motrices associées. La première étude évaluait l’impact d’une jambe virtuellement élargie sur la préparation et l’exécution d’un mouvement d’initiation de la marche, une tâche reposant fortement sur l’intégration multisensorielle. Trente participants ont incarné un avatar comportant soit une jambe oscillante élargie, soit une jambe d’appui élargie, soit deux jambes non déformées. Les mesures du centre de masse, du centre de pression et de la marge de stabilité ont permis de caractériser les ajustements biomécaniques, tandis que le sentiment d’incarnation était évalué à l’aide d’un questionnaire validé. Les résultats n’ont mis en évidence aucune différence significative dans les indicateurs biomécaniques liés à la stabilité dynamique, bien que le sentiment d’incarnation soit resté comparable entre conditions. L’absence d’effet pourrait s’expliquer par une forte variabilité interindividuelle, possiblement due à des interprétations divergentes de la déformation. La deuxième étude explorait un autre type de modification morphologique, en allongeant cette fois une jambe virtuelle. Vingt-cinq participants ont initié une marche avec une jambe oscillante allongée, une jambe d’appui allongée ou deux jambes non déformées. Les analyses biomécaniques ont révélé un déplacement initial du centre de pression vers la jambe non déformée, entraînant des modifications dans les amplitudes de mouvement, les trajectoires, la stabilité dynamique et le placement latéral du pied. Le sentiment d’incarnation est resté comparable entre conditions, ce qui montre que les utilisateurs peuvent accepter une déformation pourtant marquée lorsque les stimulations visuomotrices et visuotactiles demeurent congruentes. Cette seconde étude met en évidence une influence directe de l’allongement virtuel sur le schéma corporel, avec des effets biomécaniques proches de ceux observés chez des patients hémiparétiques initiant la marche, suggérant des perspectives intéressantes en rééducation. Enfin, la troisième étude s’intéressait aux conséquences perceptives et attentionnelles lors de l’allongement de la jambe virtuelle. Cette étude examinait la proprioception, l’incarnation et le balayage visuel mesuré via l’entropie visuelle spatiale et l’entropie de transition du regard. Un niveau d’incarnation élevé ou faible était induit par des stimulations visuotactiles congruentes ou incongruentes. Chez les vingt-six participants, le sentiment d’incarnation est resté élevé malgré la déformation, qu’elle soit appliquée du côté dominant ou non. Une dérive proprioceptive marquée, correspondant à 78% de l’allongement imposé, a été observée indépendamment des conditions de congruence. La déformation n’a pas modifié les entropies visuelles, tandis que les stimulations incongruentes ont à la fois réduit l’incarnation et diminué les entropies, témoignant d’une modulation des signaux descendants impliqués dans le contrôle du regard. L’ensemble de ces résultats montre que même des déformations importantes des membres inférieurs virtuels peuvent être intégrées dans les représentations corporelles sans perturber l’intégration multisensorielle. La réalité virtuelle constitue ainsi un moyen puissant de modifier le schéma corporel, d’influencer les mouvements qui en découlent et d’altérer l’intégration pro prioceptive en manipulant la morphologie de l’ego-avatar. Ces travaux ouvrent des perspectives prometteuses pour la rééducation, notamment dans l’accompagnement de patients présentant des déficits proprioceptifs ou des asymétries motrices.

Date	2 avr. 2026
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	David Labbé (Directeur(-trice)) & Rachid Aissaoui (Codirecteur(-trice))