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La fatigue mentale : marqueurs électrophysiologiques et stratégies de compensation

Composition du Jury :

Pr. Romuald LEPERS, Président du jury, Université Bourgogne Franche-Comté
Pr. Michel AUDIFFREN, Rapporteur, Université de Poitiers
Pr. Stéphane PERREY, Rapporteur, Université de Montpellier
Dr. Mathieu GRUET, Examinateur, Université de Toulon 
Ass. Pr. Bart ROELANDS, Examinateur, Vrije Universiteit Brussel (Belgique) 
DR. Bénédicte POULIN-CHARRONNAT, Directrice de thèse, Université Bourgogne Franche-Comté

Résumé

La fatigue mentale est un phénomène courant dans la société actuelle provoquant une altération des performances cognitives comme physiques. Elle peut conduire à une augmentation des risques d’accident, une baisse de productivité, et à certaines pathologies comme la dépression. L’objectif de ce travail de thèse était d’étudier le phénomène de fatigue mentale en examinant plus spécifiquement ses marqueurs électrophysiologiques, ainsi que de trouver des stratégies de compensation pour limiter et/ou éviter ses effets délétères.

La première étude a identifié des modulations de l’activité cérébrale lors d’une tâche prolongée de Stroop modifiée. Une augmentation globale des ondes thêta et alpha, ainsi qu’une diminution de l’amplitude des ondes N100 et P300 interprétées comme reflétant une baisse de l’attention ont été observées. La seconde étude a mis en évidence que l’augmentation de la perception de l’effort lors d’un exercice physique d’endurance en présence de fatigue mentale était liée à une augmentation de l’activité des aires motrices et prémotrices (lors de contractions réelles et imaginées). Dans une troisième étude, nous avons montré que les effets de la fatigue mentale persistaient dans le temps. Les performances lors d’une tâche de pointage étaient de plus en plus altérées après la tâche mentalement fatigue, et ce malgré un effet de récupération sur le niveau de fatigue mentale perçue. La quatrième étude a montré que l’utilisation de stratégies de compensation, comme l’écoute de musique agréable ou la pratique d’une activité physique durant 15 min étaient efficaces pour contrer les effets liés à la fatigue mentale et maintenir le niveau de performance motrice. Ces travaux ont montré que la fatigue mentale engendre des modifications de l’activité cérébrale au cours d’une tâche cognitivement exigeante mais également lors d’une exercice physique subséquent. De plus, le phénomène de fatigue mentale semble persister dans le temps et impacter de plus en plus nos performances. Cependant des stratégies de compensation comme l’écoute de musique ou la pratique d’une activité physique semblent efficaces pour contrecarrer ses effets délétères.

Mots clés : fatigue mentale, électroencéphalographie, compensation, performance physique, conflit vitesse/précision, perception de l’effort.

Abstract

Mental fatigue is a common phenomenon in modern society, causing an alteration in both cognitive and physical performances. It can lead to an increased risk of accidents, a drop in productivity, and certain disorders such as depression. The objective of this thesis work was to study this phenomenon of mental fatigue by investigating more specifically its electrophysiological markers, and to find compensatory strategies to limit and/or avoid its deleterious effects.

The first study identified brain activity modulations during a prolonged modified Stroop task. An increase in theta and alpha waves, as well as a decrease in N100 and P300 amplitude reflecting a decrease in attention were observed. The second study showed that the increase in the perception of effort during physical endurance exercise in the presence of mental fatigue was linked to an increase in the activity of the motor and premotor areas (during actual and imagined contractions). In a third study, we highlighted that the effects of mental fatigue were persistent over time. Performance during an arm-pointing task was increasingly impaired after the mentally fatiguing task, despite a recovery effect on the level of perceived mental fatigue. Finally, the fourth study showed that the use of compensatory strategies such as listening to pleasant music or practicing a physical activity for 15 min were effective in countering the effects of mental fatigue and maintaining the level of motor performance. This work showed that mental fatigue leads to changes in brain activity during a cognitively demanding task, and during subsequent physical exercise. Moreover, the phenomenon of mental fatigue seems to persist over time and increasingly impact performance. However, compensatory strategies such as listening to music or practicing a physical activity seem to be effective in counteracting its deleterious effects.

Keywords: mental fatigue, electroencephalography, compensation, physical performance, speed/accuracy trade-off, perception of effort.