Soutenance de thèse de Pascaline LANTOINE

La posture en voiture est contrainte par la tâche de conduite et par la nécessité d’accéder aux commandes. De plus, elle est caractérisée par les caractéristiques de chaque individu qui, associées à l’environnement et à la durée de conduite, peuvent induire de l’inconfort voire des douleurs. Pour limiter ces effets néfastes, optimiser la conception des sièges est une solution intéressante puisque ce dernier est un élément primordial du cockpit jouant un rôle dans le maintien du corps et dans les actions motrices du conducteur. L’objectif principal de cette thèse a été d’étudier les effets de différentes conceptions de siège en situation de conduite longue durée (simulée puis réelle) par le biais de 3 expériences. La 1ère a démontré des effets de la dureté de mousse de deux sièges (S1–souple ; S2–ferme) sur la posture et les réglages du siège. Ensuite, les deux suivantes ont analysé les effets de 3 sièges (S1, S2 et S3-suspendu) et de 4 types de route (ville, départementale, autoroute, montagne) sur la pression (P) et la surface (S) de contact, l’activité musculaire, le temps limite d’endurance des trapèzes, l’inconfort général et local. Nos principaux résultats indiquent, tout d’abord, une stabilisation de la P et de la S sur l’assise, 25 à 45 minutes après le début de la conduite pour les 3 sièges ainsi que des répartitions asymétriques de P et S pour le dos et les fessiers. Ils révèlent aussi, que les types de route reconnus comme monotones (i.e. autoroute et départementale) causent une répartition de P moins homogène et une augmentation des ajustements musculaires (AM) au niveau du dos. Par ailleurs, des variations (±) des valeurs de RMS normalisées des trapèzes, des érecteurs spinaux lombaires et des multifides sont observées à partir d’1h de conduite pour S2 et S3, alors que l’activité musculaire pour S1 reste stable. La plupart de ces AM apparaissent du côté droit, reflétant également une asymétrie. Ces profils s‘expliquent par l’utilisation d’une boite de vitesses automatique dans nos expériences et, donc, uniquement par des actions du pied droit sur les pédales. Les évolutions de ces paramètres sont spécifiques de chaque siège et se traduisent par un niveau d’inconfort local plus faible et par un meilleur temps limite d’endurance pour S3. Ce siège permet donc de réduire localement l’inconfort et limite l’altération des capacités des trapèzes. Néanmoins, l’inconfort général augmente avec le temps de conduite, quel que soit le siège. Ce constat a servi de base de réflexion pour concevoir 2 prototypes de sièges dynamiques (P1–poches gonflables ; P2–mousse amovible) dans le but de réduire cet inconfort. Les recommandations issues de ces travaux s’orientent vers une conception se voulant ‘idéale’ en combinant : (1) de la souplesse au niveau de l’assise pour réduire les pressions exercées dans les zones des fesses et des cuisses; (2) de la fermeté au niveau du dossier et des bourrelets latéraux pour préserver la lordose lombaire grâce à un bon soutien du tronc permettant de minimiser les compensations musculaires; (3) un système suspendu pour réduire les vibrations et limiter leurs effets inconfortables et potentiellement (4) un système dynamique ‘automatique’ favorisant les mouvements du conducteur bénéfiques pour soulager les contraintes de la posture ‘statique’ imposée par la conduite. Différentes perspectives de ces travaux peuvent déjà être envisagées. Toujours dans l’optique de l’amélioration du confort, des interrogations émergent quant aux adaptations nécessaires du siège en fonction des caractéristiques du conducteur mais aussi du type de boite de vitesses utilisée. Par ailleurs, le défi de la conduite autonome, vers lequel s’orientent les constructeurs, incite à déterminer les conditions nécessaires d’un équilibre entre une posture se voulant confortable lors des phases de délégation et de conduite manuelle, tout en permettant d’optimiser la sécurité et la reprise en main du véhicule lors des phases manuelles.

Driving posture is constrained by the driving task and the need to access the controls. Moreover, it is characterized by the characteristics of each driver which, combined with the road environment and driving time, can lead to discomfort or even pain. In order to limit these adverse effects, optimizing car seat design seat is an interesting solution as it is an essential element of the cockpit playing a role in the body support and in driving movements. The main objective of this thesis was to study the effects of different seat designs during prolonged driving (simulated and real) through 3 experiments. The first one demonstrated the effects of foam hardness of two seats (S1-soft; S2-firm) on posture and seat adjustments. The next two experiments analyzed the effects of 3 seats (S1, S2 & S3 -suspended seat) and 4 types of roads (city, country, highway, mountain roads) on contact pressure (P) and surface (S), muscle activity, trapezius endurance time limit, general and local discomfort. Firstly, our main results indicated a stabilization of P and S on the cushion for the 3 seats, 25 to 45 minutes after the start of driving, as well as asymmetrical distributions of P and S for the back and buttocks. They also revealed that, the types of roads recognized as monotonous (i.e., highway and country) led to a less homogeneous distribution of P and an increase in muscular adjustments (AM) in the back. In addition, regarding muscle activity, variations (±) of the normalized RMS values of the back muscles (trapezius, lumbar spinal erectors, and multifidus) were observed from 1 hour of driving for S2 and S3, whereas muscular activity for S1 remained stable throughout the driving session. Most of these AM appeared on the right side, also reflecting asymmetry. These profiles can be explained by using an automatic gearbox in our experiments and, therefore, only by actions of the right foot on the pedals. The evolutions of these parameters were specific to each seat and resulted in a lower level of local discomfort and a better endurance time limit for the S3. This seat redeuced local discomfort and limited the alteration of trapezius capacities. Nevertheless, the general discomfort increased with the driving time, regardless the seat. This last observation led us to propose two prototypes of dynamic seats (P1-inflatable pockets; P2-removable foam) to reduce general discomfort. Based on all these results, our recommendations are oriented towards an 'ideal' seat design combining (1) softness in the seat to avoid discomfort and to reduce pressure under the buttocks and thighs; (2) firmness in the backrest and side bolsters to preserve lumbar lordosis through better support of the trunk, thus minimizing the associated muscular compensations; (3) a suspended system integrated into the backrest to reduce vibrations and limit their effects on muscle activity and local discomfort; and potentially (4) an 'automatic' dynamic system to promote beneficial driver movements to relieve the constraints of the 'static' posture imposed by prolonged driving. Various perspectives of this work can already be envisaged. Indeed, in order to improve comfort in a car, questions are emerging as to the necessary adaptations of the seat according to the individual characteristics of the driver (anthropometric and anatomical), but also the type of gearbox used. In addition, the challenge of autonomous driving, which manufacturers are now interesting, encourages the determination of the necessary conditions for a balance between a sitting posture that needs to be comfortable during the delegation and manual driving phases, while allowing safety and regaining control of the vehicle during the manual phases.