Centre Borelli modélise le corps humain pour innover dans les neurosciences et en cyberpsychologie

POC Media a visité le campus parisien du Centre Borelli, un centre de recherche interdisciplinaire dédié aux interfaces des mathématiques. L’occasion, notamment, de découvrir sa plateforme d’étude de la sensorimotricité (PES), qui se penche sur la modélisation des mouvements du corps humain à des fins d’applications en neurosciences. La visite a également contribué à mieux cerner le potentiel de champs émergents, comme la cyberpsychologie, la science des interfaces entre humains, machines et algorithmes ou, encore, les sciences de l’orientation. Des compétences à l’origine de plusieurs collaborations industrielles.

Développer de nouvelles connaissances à l’aide des données du terrain. Telle était la vocation du Centre Borelli (CNRS), officiellement créé en janvier 2020. Cette unité mixte de recherche (UMR 9010) est rattachée à quatre tutelles – l’École normale supérieure Paris-Saclay, le CNRS, l’Université Paris-Cité et le Service de santé des armées – auxquelles s’ajoute celle de l’Inserm en tant que partenaire. Le Centre Borelli réunit des expertises en sciences mathématiques et informatiques, en neurosciences et en sciences humaines et sociales (SHS) pour développer des études interdisciplinaires ; celle-ci s’articule en quatre axes thématiques de recherche : la modélisation et la simulation de phénomènes physiques, la perception et l’apprentissage artificiels, les neurosciences et la psychologie du comportement, et enfin les liens entre complexité, humanités, arts et sociétés.

« Des projets structurants irriguent chacun de ces axes. Le LRC MESO, laboratoire commun avec le CEA-DAM, travaille depuis vingt ans sur la modélisation de phénomènes physiques et leur simulation. Sur le deuxième axe, la chaire IDAML (Industrial Data and Machine Learning), créée en 2017 et associant aujourd’hui le CEA, Michelin et la SNCF, joue un rôle pivot. Le développement de chaînes légères de mesure du comportement fait le lien entre les deuxième et troisième axes, avec des déploiements expérimentaux à l’HNIA Percy. Les travaux de l’équipe Inserm U1299, “Trajectoires développementales et psychiatrie”, s’inscrivent également à l’interface de ces deux axes. Enfin, la thématique “Interfaces mathématiques et SHS” (Chart[s]), créée en 2025, s’organise autour de la LabSchool Pareo, lieu de recherche-action, d’innovation et de formation consacré aux sciences de l’orientation.», précise Nicolas Vayatis, directeur du Centre Borelli.

Une plateforme de pointe sur les neurosciences

Le campus Saint-Germain-des-Prés, au sein du Centre Borelli, héberge un plateau technologique de pointe pour l’observation du comportement humain et de l’ergonomie : la plateforme d’étude de sensorimotricité (PES). « Il s’agit d’un outil de recherche ayant nécessité un investissement d’un million d’euros pour explorer les différentes dimensions des neurosciences fonctionnelles », indique Pierre-Paul Vidal, directeur de recherche émérite au Centre Borelli. L’infrastructure qui s’étend sur près de 200 m² vise à quantifier les fonctions physiologiques, ergonomiques, cognitives ou, encore, liées à la robotique, à l’aide d’un panel d’équipements et de capteurs. « Pour la capture de mouvements en 3D, nous bénéficions de quatre dispositifs Codamotion permettant de recueillir les coordonnées x, y et z et de les synchroniser pour en déduire un mouvement actif », détaille Danping Wang, responsable technique de la PES.

La mesure du centre de gravité s’effectue au moyen de deux plateformes de forces synchronisées avec les systèmes Codamotion. En outre, le plateau bénéficie de capteurs permettant de mesurer plusieurs dimensions : force musculaire, posture, température cutanée, oculométrie, etc. À cela s’ajoutent d’autres équipements, tels que des écrans immersifs, des casques de réalité virtuelle, un fauteuil pivotant motorisé, un stimulateur vestibulaire ou un casque d’électroencéphalogramme (EEG) 64 voies. « Cela nous a permis de publier 66 articles scientifiques depuis 2019. Outre la recherche, ces équipements servent à la formation des étudiants et à la sensibilisation du grand public et de la presse », poursuit Danping Wang.

De la recherche à l’innovation biomédicale

Les travaux menés à l’aide de la PES du Centre Borelli vont avoir un impact dans le monde réel grâce à des collaborations avec des acteurs privés, via des chaires ou des laboratoires communs. Dans le domaine de la santé, les travaux vont directement enrichir les projets de recherche clinique en neurosciences menés au sein de l’HNIA de Percy. Par exemple, le projet Smartcheck étudie l’équilibre et la marche chez des patients atteints de troubles neurologiques : sclérose en plaques, maladie de Parkinson, etc. Le Centre Borelli coopère aussi avec d’autres établissements de santé de l’AP-HP (Lariboisière, Necker, Cochin ou La Pitié-Salpêtrière) en participant à des projets d’acquisition, d’analyse et de traitement de signaux et/ou d’images. Les travaux vont aussi explorer le domaine de l’ergonomie et de l’adéquation entre l’opérateur et son environnement direct sous un angle nouveau). « Nous allons nous pencher sur l’aspect psychologique en nous intéressant à l’interface homme-machine, aux usages, aux critères de compatibilité ou d’acceptabilité des patients », explique Lise Haddouk, maître de conférences en télépsychologie et membre du Centre Borelli. Des expertises qui vont notamment servir un champ en plein essor en France : la cyberpsychologie. « Le principe consiste à se servir de la réalité virtuelle pour travailler sur des phobies, sur des états dépressifs, mais aussi sur les effets sur l’apprentissage », détaille Lise Haddouk.