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" L'essentiel est invisible pour les yeux"
Antoine de St Exupéry
Mes premiers remerciements sont adressé aux professeurs Michel Denis et Daniel Thalmann pour avoir accepté d'être rapporteurs de cette thèse, ainsi qu'aux différents membres du jury, notamment pour l'intérêt qu'ils ont porté à mon travail.
Cette thèse n'aurait pu être réalisée sans le soutien et l'aide d'un grand nombre personnes.
Je tiens à remercier le professeur Rémy Versace, directeur de ma thèse, pour son encadrement, sa patience et sa compréhension.
J'aimerais ensuite exprimer ma gratitude et remercier le Docteur Patricia Champelovier, encadrant scientifique au sein de l'INRETS, pour m’avoir encouragée, guidée et soutenue, mais aussi pour la confiance qu'elle m'a accordée depuis nos premiers travaux au LSEE.
Je souhaite remercier également Monsieur Julien Maillard du CSTB pour la réalisation des montages audiovisuels, mais aussi Monsieur Michel Jamet pour le travail d'infographie et la conception des Environnements Virtuels, ainsi que Mademoiselle Christine Trindade pour son aide et son avis éclairé dans le traitement de mes données. Merci à Monsieur Christophe Pruvost pour sa disponibilité et enfin à Monsieur Jacques Lambert responsable de l’équipe Evaluation Environnementale du Laboratoire Transport et Environnement, pour ses conseils et son accueil.
Je n'aurais pu parvenir à accomplir ce travail sans l'encouragement et le soutien de mes proches. Parmi eux, je remercie plus particulièrement ma mère, ma sœur, Cédric, mon mari, et mon ami Jean-Philippe sans qui je n'aurais probablement pas repris mes études.
Merci aux enseignants que j'ai pu rencontrer et qui ont cru en mes capacités et en mon travail malgré mon parcours atypique.
Merci à ma belle-famille, ainsi qu'à tous mes amis, ceux de toujours comme ceux rencontrés plus récemment, qui, par leur enthousiasme et leur générosité de cœur ont été d'un soutien précieux. Je m'excuse par avance de ne pouvoir tous les citer, et j'espère qu'ils se reconnaîtront. Toutefois, je ne saurais finir ces quelques mots sans adresser un message particulier à Guillemette Badard, Thierry Goger et Norbert Maïonchi-Pino pour les relectures, les conversations animées toujours enrichissantes et porteuses de nouvelles idées, et surtout pour l'affection sans faille.
J'aimerais enfin souligner que cette thèse de doctorat n'aurait pu être réalisée sans le concours de l'ADEME et de l'INRETS, qui ont financé ce travail et permis la mise à disposition de tout le matériel et de tous les moyens dont j'ai pu avoir besoin.
"Il ne faut pas voir pour croire, mais croire pour voir…"
Jose Antonio Bayona
Dans le cadre des recherches sur l’évaluation environnementale, le travail expérimental en laboratoire est un complément essentiel aux études in situ. En permettant de contrôler, de séparer et de décupler les effets des facteurs, il est source d’un apport de données riches et précises, et permet même d’évaluer les environnements a priori, c'est-à-dire avant qu’ils ne soient concrétisés dans la réalité.
Les techniques actuelles de simulation permettent chaque jour de pallier davantage l’écart entre le travail de recherche sur le terrain et celui en laboratoire. La psychologie cognitive, dont l’un des principaux sujets d’étude est la façon dont l’être humain prend connaissance et interagit avec son environnement, ne peut négliger un domaine de compétence permettant d’imiter la réalité. En effet, la Réalité Virtuelle, continuellement plus crédible, représente un véritable ‘atout’ pour la recherche en psychologie en permettant de créer des environnements à la fois contrôlés et constamment plus écologiques ; sans oublier qu’elle occupe une place de plus en plus importante, voire prépondérante, dans notre quotidien.
Ce doctorat s’inscrit dans le cadre des thèmes de recherche sur la mémoire et la perception de la réalité virtuelle, appliqués à l’étude des impacts environnementaux des transports.
Dans la perspective d’assurer une plus grande pertinence de l’utilisation des environnements virtuels, il paraît fondamental de s’interroger sur leurs apports et leurs limites.
En effet, l’évolution progressive des laboratoires et des techniques informatiques offre la possibilité de simuler la réalité avec une précision et une finesse toujours croissantes. Cependant, la validation des résultats obtenus dans les laboratoires de simulation pour envisager leur reproductibilité dans le monde réel et prédire la perception de modifications de l’environnement réel a priori, c’est-à-dire n’existant pas encore, implique d’attester de l’adéquation entre situation simulée et situation réelle. L’étude de cette comparaison entre simulation et réalité suppose de comprendre différents concepts liés à la notion de Réalité Virtuelle, et soulève plusieurs questions relatives aux mécanismes cognitifs impliqués dans la perception des environnements simulés. L’un des concepts au centre de ces questions est le sentiment de Présence, à savoir le sentiment « d’être dans le lieu simulé ». C’est à la seule condition que le sujet, utilisateur de la simulation, croit « y être », que l’expérimentateur pourra observer en laboratoire un comportement semblable à celui qu’il aurait pu étudier dans la réalité.
De même, définir les aspects de l’environnement simulé qui induisent une perception en tant que « réel », devrait permettre de comprendre et préciser les processus perceptifs, mnésiques et évaluatifs mis en jeu.
Enfin, mieux comprendre les mécanismes de perception impliqués dans un environnement semi-virtuel bimodal (visuel et sonore), permet de mieux appréhender les processus cognitifs à la base de la perception et de l’évaluation des environnements multimodaux.
Il est donc nécessaire d’étudier les activités cognitives impliquées dans la perception de l’environnement dans ce contexte expérimental, et de vérifier l’adéquation des réactions et des comportements dans le milieu simulé avec les réactions et comportements en milieu réel, au travers de différents types de tâches (mnésique, attentionnelle, ou de jugement hédonique).
La problématique de ce doctorat est donc de tenter de définir quelles sont les simulations les mieux adaptées à l’étude de la perception des impacts environnementaux des transports. Elle s’inscrit dans le cadre du développement et de la validation du Laboratoire d’Évaluation et de Simulation de l’Environnement (LSEE), équipement rattaché au Laboratoire Transports et Environnement de l’INRETS de Lyon - Bron. Le but est de déterminer si ce laboratoire de simulation bimodale (visuelle et sonore) permet ou non de rendre compte fidèlement, d’un point de vue perceptif, d’une réalité donnée selon ces modalités.
Le premier objectif est de valider les différents types de simulation pouvant être utilisés dans le laboratoire, et de définir leurs champs d’application.
Le LSEE offre la possibilité de créer une mise en situation de riverains vis-à-vis d’une, ou de plusieurs infrastructures de transport, aussi réalistes que possible. Pour cela, la pièce dans laquelle le ou les participants sont placé(s), reproduit un salon, dont la fenêtre permet la simulation de l’environnement visuel par l’intermédiaire d’un écran. La restitution de l’ambiance sonore est réalisée grâce à un système holophonique à 16 haut-parleurs. Plusieurs possibilités de simulations de l’environnement (sonore et visuel) sont concevables, par l’utilisation de séquences audiovisuelles enregistrées filmées, de films paysagers à réalité augmentée ou de films paysagers de synthèse.
Pour répondre aux objectifs de ce travail, nous avons comparé, en laboratoire, les réactions explicites et implicites que peuvent provoquer les différents niveaux de simulation (film vidéo, film de réalité augmentée et film de réalité virtuelle). Nous avons aussi comparé les comportements observés en laboratoire aux comportements observés in situ (c'est-à-dire dans la réalité). L’originalité de ce travail consiste non seulement dans le fait de s’intéresser à la perception des environnements virtuels du point de vue de la psychologie cognitive, de tenter de comparer perception, comportement et réactions observés en milieu réel et en laboratoire, mais aussi de croiser des données qualitatives recueillies de façon explicites, à des données quantitatives, implicites, a priori plus objectives. Les comparaisons et croisements de données ont de plus été réalisés sur deux groupes de sujets, l’un résidant sur le site simulé en laboratoire, le second constituant un groupe dit contrôle.
Les données explicites et qualitatives ont été recueillies par le biais de questionnaires. Les données implicites ont été obtenues par des expérimentations de psychologie cognitive.
Ainsi, plusieurs paradigmes expérimentaux ont été testés avant d’opter pour l’utilisation de deux types de tâches cognitives : une tâche de catégorisation associée à des mesures d’effet de contexte et d’amorçage, et une tâche de détection de bips sonores en double tâche pour l’étude des mécanismes attentionnels.
Le doctorat présenté a été réalisé au sein de l’équipe « Evaluation Environnementale » du Laboratoire Transports et Environnement (LTE) de l’Institut de Recherche sur les Transports et leur Sécurité (INRETS) à Bron, en coopération scientifique avec le Laboratoire d’étude des Mécanismes cognitifs (EMC) de l’Université Lumière Lyon2. Ce travail a été encadré par le docteur Patricia Champelovier au sein de l'INRETS, et dirigé par le professeur Rémy Versace du laboratoire EMC à l'université de Lyon.
Le Laboratoire d'étude des mécanismes cognitifs (EMC), dirigé par le Professeur Olivier Koenig, se compose de 4 équipes travaillant sur les différents sujets du domaine des sciences cognitives. Elles concernent la perception et les processus attentionnels, normaux et pathologiques (Equipe Perception et Attention Normales et Pathologiques), la formation, le développement et la lecture le langage (Equipe Apprentissage, Développement et Troubles du Langage), la construction des représentations multimodales dans le cerveau et comment celles-ci permettent à l'être humain d'interagir avec d'autres individus (Equipe Neuroscience Cognitive et Représentations Multimodales) et enfin la mémoire, l'émotion et les représentations (Equipe Mémoire, Représentation et Emotions). Cette troisième équipe est dirigé par le professeur Rémy Versace.
Les activités du Laboratoire Transports et Environnement (recherche, expertise, transfert de connaissances) sont essentiellement centrées sur la problématique des effets environnementaux des transports, liés aux consommations énergétiques, à la pollution de l’air et au bruit.
Cette orientation se décline au sein de l’unité de recherche selon 4 équipes qui recouvrent des compétences aussi bien en Sciences humaines et sociales qu’en Sciences Physiques et de l’Ingénieur. Cette pluridisciplinarité permet une approche globale de la problématique Environnement et Transports.
Les activités de Recherche de l’équipe Evaluation Environnementale ont pour objectifs d’appliquer les démarches des sciences humaines et sociales à l’évaluation des impacts des moyens de transports sur l’environnement et à leur prise en compte dans la définition et l’évaluation des politiques de transports et d’infrastructures tant au niveau national que local. Les 4 grandes thématiques abordées par l’équipe sont : les effets des nuisances environnementales, les coûts environnementaux, la demande sociale de protection de l’environnement, et les impacts de la réduction des nuisances environnementales.
L’évaluation des impacts environnementaux des transports a longtemps été abordée au travers d’études sur les nuisances sonores. Depuis peu, la question des atteintes aux paysages dues aux infrastructures de transport fait l’objet de travaux de recherche.
L’enjeu pour les prochaines années est l’introduction d’environnements virtuels dans les protocoles expérimentaux, notamment pour évaluer a priori la réaction humaine aux changements de situations environnementales.