Thèse Vunérabilité Cognitive Effort et Fatigue H/F Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Toulouse II Jean Jaurès École doctorale : CLESCO - Comportement, Langage, Éducation, Socialisation, Cognition Laboratoire de recherche : SCoTE- Sciences de la Cognition, Technologie, Ergonomie (EA 7420) Direction de la thèse : Cédric ALBINET ORCID 0000000177434948 Début de la thèse : 2027-09-01 Date limite de candidature : 2026-11-23T23:59:59 Comprendre les mécanismes responsables de la dégradation de performance et de l'erreur humaine est essentiel pour le management de la santé et du bien-être, en contexte professionnel comme dans la vie quotidienne. C'est le cas par exemple dans des situations professionnelles à forte pression temporelle ou décisionnelle (pilotage, contrôle aérien, travail à la chaîne cadencé, milieu médical, travail éducatif ou social), mais également dans des situations quotidiennes (conduite de véhicules, activités sportives, situations de multitâches, accumulation de décisions quotidiennes à prendre).
Ces manifestations sont une signature de la vulnérabilité, qui peut être endogène (liée aux caractéristiques de la personne, comme une pathologie, le vieillissement ou un état de fatigue), exogène (liée aux caractéristiques de l'environnement ou de la situation, comme une forte charge mentale, physique ou émotionnelle) ou mixte (liée au deux).
Majoritairement examinée séparément sous un seul angle, endogène ou exogène, la vulnérabilité doit pourtant être étudiée sous le double angle, mixte, afin de comprendre et de prévenir quand les capacités, l'effort ou la motivation ne sont plus suffisants pour faire face aux exigences d'une situation. Elle n'est pas liée aux seules caractéristiques de l'individu ou de la situation, mais bien à l'interaction entre les deux.
L'objectif de cette thèse est d'examiner l'influence croisée de facteurs endogènes (fatigue, douleur, effort investi et âge) et exogènes (charge mentale, physique, émotionnelle), sur l'évolution des performances comportementales et cognitives dans des situations plus ou moins exigeantes. L'étude de l'avancée en âge permettra de mieux comprendre et caractériser l'influence du vieillissement dans le développement de la vulnérabilité.
Une approche multimodale intégrant des mesures comportementales, physiologiques et subjectives, permettra de distinguer plusieurs facteurs souvent confondus dans la littérature, comme la fatigue, l'ennui, l'effort ou la motivation. Elle visera aussi à identifier des marqueurs précoces permettant d'anticiper et prévenir les épisodes de dégradation de performance ou d'erreur de décision.
Une série d'études expérimentales chez l'être humain sera menée conjointement et en complémentarité à l'Institut National Universitaire Champollion d'Albi (France) et à l'Université de Montréal (Canada). Cette collaboration reposera sur les expertises complémentaires des deux codirecteurs concernant le contrôle cognitif et sensori-moteur, l'effort, la fatigue et le vieillissement ainsi que leurs corrélats comportementaux, physiologiques et subjectifs.
Basé sur les méthodologies complémentaires des deux laboratoires, les protocoles induiront, à un niveau individuel, un état de fatigue et examineront l'évolution des réponses comportementales, cognitives et physiologiques dans des situations où varieront les exigences cognitives, motrices ou émotionnelles. L'induction de douleur pourra également être utilisée pour manipuler la charge cognitive et émotionnelle.
Les enregistrements simultanés des marqueurs comportementaux (niveau de performance), subjectifs (perception de la fatigue, de l'effort investi, du niveau de motivation) et physiologiques (activité cardiaque, activité musculaire, activité cérébrale) permettront d'examiner l'influence des différents facteurs et de déterminer la chaine causale responsable de la vulnérabilité aux dégradations de performance ou d'erreur de décision. Les études porteront principalement sur des adultes jeunes et une étude examinera spécifiquement ces questions sur une population plus âgée d'adultes de 55 à 75 ans.
L'objectif ultime de la thèse est de mieux comprendre les mécanismes responsables de la vulnérabilité cognitive et comportementale et de proposer un cadre théorique et méthodologique permettant la détection précoce et la prévention des situations de désadaptation amenant à la dégradation de la performance et à l'erreur humaine.
Comprendre les mécanismes responsables de la dégradation des performances cognitives et comportementales et de l'erreur humaine constitue un enjeu majeur pour la santé, le bien-être et la sécurité. Ces phénomènes peuvent survenir lorsque les ressources d'un individu ne suffisent plus à répondre aux exigences cognitives, physiques ou émotionnelles d'une situation, créant ainsi une vulnérabilité.
Dans des domaines scientifiques différents (psychologie, (neuro)ergonomie, sciences de l'activité physique, physiologie), de nombreuses études ont récemment permis de définir, documenter et évaluer expérimentalement les concepts de charge mentale, effort, fatigue ou motivation.
Ces études ont utilisé des méthodologies comportementales (mesures des performances en termes de justesse, précision, vitesse), subjectives (perception personnelle auto-rapportée), psychophysiologiques (activité cardiovasculaire, activité électrodermale, activité oculaire) ou neurophysiologiques (activité cérébrale électrique ou métabolique).
Chacune a permis d'apporter une vision précise mais parcellaire ou isolée de ces phénomènes. Cependant, ces approches ne permettent pas de comprendre pleinement la vulnérabilité, qui résulte de l'interaction dynamique entre les caractéristiques de l'individu et celles de la situation. Par ailleurs, plusieurs phénomènes associés à la dégradation des performances, notamment la fatigue, l'effort, la motivation ou l'ennui, restent souvent confondus dans la littérature. Ces phénomènes sont en effet distincts mais partagent des points communs, parfois confondus. Leur intégration nécessite de clairement les définir pour les distinguer et les manipuler indépendamment ou conjointement afin d'étudier leur implication respective ou conjointe dans la compréhension des états de vulnérabilité à la dégradation de performance comportementale et cognitive et aux erreurs de décision.
En se positionnant dans une approche interdisciplinaire intégrant la psychologie, les sciences de l'activité physique et la neuroergonomie, cette thèse a pour but d'examiner l'influence croisée de facteurs individuels et situationnels sur l'évolution des performances. Une approche multimodale permettra de mieux distinguer les mécanismes impliqués et d'identifier des marqueurs précoces de vulnérabilité, afin d'anticiper les situations de désadaptation et d'erreur.

English version:
Understanding the mechanisms responsible for the decline in cognitive and behavioral performance and for human error is a major challenge for health, well-being, and safety. These phenomena can occur when an individual's resources are no longer sufficient to cope with the cognitive, physical, or emotional demands of a situation, thereby creating a vulnerability.
Across various scientific fields (psychology, (neuro)ergonomics, physical activity sciences, physiology), numerous recent studies have helped define, document, and experimentally evaluate the concepts of mental workload, effort, fatigue, and motivation.
These studies have employed behavioral methodologies (performance measures in terms of accuracy, precision, and speed), subjective methodologies (self-reported personal perceptions), psychophysiological methodologies (cardiovascular activity, electrodermal activity, and eye movement), and neurophysiological methodologies (electrical or metabolic brain activity).
Each has provided a precise but fragmented or isolated view of these phenomena. However, these approaches do not allow for a full understanding of vulnerability, which results from the dynamic interaction between an individual's characteristics and those of the situation. Furthermore, several phenomena associated with performance decline-including fatigue, exertion, motivation, and boredom-are often conflated in the literature. These phenomena are distinct but share commonalities that are sometimes confused. Integrating them requires clearly defining them to distinguish them and manipulate them independently or jointly in order to study their respective or combined roles in understanding states of vulnerability to declines in behavioral and cognitive performance and to decision-making errors.
Adopting an interdisciplinary approach that integrates psychology, physical activity sciences, and neuroergonomics, this dissertation aims to examine the cross-influence of individual and situational factors on performance changes. A multimodal approach will allow for a clearer distinction of the mechanisms involved and the identification of early markers of vulnerability, in order to anticipate situations of maladaptation and error. En se positionnant dans une approche interdisciplinaire intégrant la psychologie, les sciences de l'activité physique et la neuroergonomie, cette thèse a pour but d'examiner l'influence croisée de facteurs individuels et situationnels sur l'évolution des performances cognitives et comportementales de sujets adultes sains jeunes et plus âgés. Une approche multimodale permettra de mieux distinguer les mécanismes impliqués et d'identifier des marqueurs précoces de vulnérabilité, afin d'anticiper les situations de désadaptation et d'erreur.

English version:
Adopting an interdisciplinary approach that integrates psychology, physical activity sciences, and neuroergonomics, this PhD project aims to examine the cross-influence of individual and situational factors on changes in the cognitive and behavioral performance of healthy young and older adult subjects. A multimodal approach will allow for a clearer distinction of the mechanisms involved and the identification of early markers of vulnerability, in order to anticipate situations of maladjustment and error. La méthodologie générale sera expérimentale. Des études contrôlées menées en laboratoire auprès de sujet humains adultes volontaires sains (jeunes adultes de 20 à 30 ans et adultes plus âgées de 55 à 75 ans) permettront d'induire de la fatigue temporaire, de manipuler la charge de travail (variation de la quantité d'information à traiter, de la pression temporelle et événementielle, multitâches), afin de mesurer les réponses comportementales, physiologiques et de ressenti subjectif des participants.
Les situations expérimentales impliqueront des tâches informatisées permettant le recueil précis des réponses des participants. Différents enregistrements synchronisés des réponses physiologiques seront également effectués en fonction du lieu des études (France ou Canada). Ils impliqueront des mesures de l'activité cardiaque (ECG et ICG), de l'activité cérébrale (fNIRS ou EEG), de l'activité musculaire (EMG) ou de l'activité oculaire (eye-tracking). Des questionnaires et échelles d'évaluations permettront également de recueillir le ressenti subjectif des participants.
Spécifiquement à Montréal, l'induction de la douleur expérimentale permettra de manipuler la charge cognitive et émotionnelle et le protocole permettra de manipuler la fatigue physique.
Spécifiquement à Albi, la charge cognitive sera manipulée par des tâches informatisées maîtrisées par le laboratoire et la multimodalité permettra de recueillir simultanément les corrélats (neuro)physiologiques et de mener une étude sur des personnes plus âgées.

English version:
The overall methodology will be experimental. Controlled laboratory studies involving healthy adult human volunteers (young adults aged 20 to 30 and older adults aged 55 to 75) will be used to induce temporary fatigue and manipulate the workload (varying the amount of information to be processed, time and event-related pressure, and multitasking), in order to measure participants' behavioral, physiological, and subjective responses.
The experimental conditions will involve computerized tasks that allow for the precise collection of participants' responses. Various synchronized recordings of physiological responses will also be made depending on the study location (France or Canada). These will include measurements of cardiac activity (ECG and ICG), brain activity (fNIRS or EEG), muscle activity (EMG), and eye activity (eye tracking). Questionnaires and rating scales will also be used to gather participants' subjective experiences.
Specifically in Montreal, the induction of experimental pain will allow to manipulate the cognitive and emotional load, and the protocol will allow to manipulate physical fatigue.
Specifically in Albi, the cognitive load will be manipulated through computer-based tasks controlled by the laboratory, and the multimodal approach will allow for the simultaneous collection of (neuro)physiological correlates and the implementation of a study involving older adults.