Training avec un simulateur de conduite

La Réalité Virtuelle (RV) représente une simulation informatique interactive immersive, visuelle, sonore et/ou haptique, d’environnements réels ou imaginaires. Le simulateur de conduite fait donc partie des outils utilisés en RV et, de ce fait, a bénéficié du véritable essor qu’a connu la RV dans le monde de la recherche. En effet, la RV est de plus en plus reconnue par les cliniciens et les chercheurs, qui la considèrent comme un véritable outil pour l’évaluation et la rééducation des processus cognitifs (Schultheis & Rizzo, 2001). Ces auteurs listent les avantages liés à la RV dans ces deux champs d’application (évaluation et rééducation) : environnement plus réaliste, contrôle de la présentation des stimuli et de la mesure de la réponse, évaluation sécurisée lors de situations dangereuses, amélioration de la généralisation de l’apprentissage, amélioration de la standardisation des protocoles de rééducation, amélioration de la motivation des participants.

Une simulation de conduite peut être réalisée de plusieurs façons : il peut s’agir d’un ordinateur équipé d’un volant et d’un pédalier permettant de simuler une route virtuelle sur l’écran de l’ordinateur, ou d’une cabine de conduite similaire au vrai poste de conduite d’une voiture, équipée d’un volant, d’un tableau de bord, d’un pédalier, d’un levier de vitesse, d’un frein à main, etc, permettant de simuler l’activité de conduite sur plusieurs écrans d’ordinateur représentant une large scène visuelle. La première façon de simuler la tâche de conduite semble moins réaliste étant donné que le participant est face à un ordinateur, contrairement à la deuxième dans laquelle il rentre à l’intérieur d’un habitacle qui se rapproche au plus près de l’intérieur d’un vrai véhicule. De ce fait, nous parlerons de simulateur « de table » pour les études qui ont utilisé le premier type de simulation et de simulateur de conduite lorsqu’il s’agissait d’un vrai poste de conduite.

Lengenfelder et al. (2002) ont mené une étude pilote sur un petit échantillon de patients traumatisés crâniens (N=3) pour observer le bénéfice potentiel offert par la RV et étudier la relation existante entre l’attention divisée et la performance de conduite automobile. Ils ont utilisé un simulateur de conduite « de table », leur permettant d’enregistrer le comportement de conduite des patients en simple tâche (tâche de conduite seule) puis en double tâche (tâche de lecture en plus de la conduite). Les résultats ont montré que les patients faisaient plus d’erreurs en double tâche comparés à un groupe de sujets sains appariés

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(N=3). De plus, les auteurs observent une augmentation de la vitesse de conduite lors de la double tâche comparée à la simple tâche, pour les deux groupes de participants. Ils concluent alors que lorsqu’un conducteur doit diviser son attention entre plusieurs tâches, il dispose de moins de ressource attentionnelle pour le contrôle et l’adaptation de la vitesse kilométrique. Les auteurs suggèrent ainsi, que la RV est un moyen unique pour pouvoir évaluer une fonction cognitive particulière (attention divisée par exemple) et son impact en vie quotidienne (conduite par exemple), contrairement aux tests neuropsychologiques traditionnels.

Cette étude s’est donc appropriée la RV dans un but d’évaluation du comportement cognitif chez des patients avec traumatisme crânien. D’autres auteurs l’ont ensuite utilisé dans une approche plus rééducative (Rizzo, Schultheis, Kerns, & Mateer, 2004; Rose, Brooks, & Rizzo, 2005). Rizzo et al. (2004) montrent l’intérêt de la RV dans le champ spécifique de la neuropsychologie. En effet, la neuropsychologie s’efforce d’utiliser des mesures sensibles et valides pour évaluer les processus cognitifs indépendamment les uns des autres et ceci dans un contexte qui soit le plus proche possible des activités naturelles. La RV s’est donc imposée comme une évidence dans ce champ d’application. La revue de littérature de Rose et al. (2005) confirme bien l’engouement des neuropsychologues pour la RV puisqu’elle contient une centaine d’articles relatifs à cet outil. Les auteurs abordent deux points importants concernant la RV : (1) elle peut être utilisée de manière spécifique pour entraîner plusieurs types de processus cognitifs : l’attention, les fonctions exécutives, la mémoire, etc. ; (2) elle peut être utilisée de manière générale auprès de population avec lésion cérébrale dans un but de rééducation des activités de vie quotidienne, comme par exemple : réapprendre à traverser une rue, prendre les transports en commun, préparer à manger (Christiansen, et al., 1998), s’orienter dans l’espace (pour des personnes ayant la maladie d’Alzheimer) et évidemment conduire un véhicule. Selon Rose et al. (2005) le premier point permettrait une rééducation basée sur les déficits (restauration de la fonction déficitaire) alors que le deuxième point permettrait une rééducation basée sur le handicap (limitations en vie quotidienne dues à la lésion).

Cependant, l’interprétation des résultats obtenus lors d’une expérimentation avec RV doit être faite avec vigilance. En effet, du fait de l’implication multiple des processus cognitifs dans les activités de vie quotidienne, il devient difficile lors d’un échec de connaître le mécanisme cognitif déficitaire sous-jacent. Selon Juillerat Van der Linden (2008), les outils de simulation devraient répondre à un double critère de validité écologique et de mise en perspective théorique, pour permettre de formuler des hypothèses quant aux processus déficitaires. Autrement dit, il faudrait prendre en considération un modèle cognitif large impliquant la neuropsychologie de la vie quotidienne et donc les facteurs autres que cognitifs, comme les facteurs émotionnels et motivationnels par exemple.

Sur un plan expérimental, les chercheurs s’intéressant à la problématique de la rééducation de la compétence de conduite se sont tournés vers le simulateur de conduite car il apporte trois avantages principaux (Chapon & Chalme, 2006) :

 La reproductibilité des situations expérimentales : un scénario de conduite établi au préalable permet à chaque participant de conduire dans le même environnement routier (route, trafic, etc.).

 L’observation des comportements de conduite lors de scénarios spécifiques : certaines situations de conduite sont difficilement analysables en situation réelle du fait de leur faible occurrence.

 La sécurité du contexte expérimental : la simulation permet d’étudier une situation considérée comme « à risque » sur route réelle sans que le participant soit pour autant en danger.

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Enfin, l’avantage principal lié au simulateur de conduite et qui est plutôt inhérent à la RV, est le caractère immersif de cet outil. En effet, une des grandes caractéristiques de la RV, et donc du simulateur de conduite, est le fait que le sujet soit en totale immersion. En d’autres termes, le sujet est captivé et plongé dans un environnement qui lui est familier, la conduite automobile, à des fins d’entraînement. L’état immersif induit par la simulation permet entre autre d’inculquer des réflexes à l’utilisateur qui pourront lui servir en situation réelle de conduite. De plus, la simulation de conduite permet de mettre en œuvre des habiletés acquises. Cependant, le degré d’immersion est variable d’un individu à l’autre.

Malheureusement, le simulateur de conduite présente aussi quelques inconvénients, le « mal du simulateur » en est le principal. Ce syndrome est souvent assimilé au mal des transports, à tord car il touche une population bien plus large et il n’y a pas forcément de corrélation entre les deux (Brooks, et al., 2010). Cependant, il s’agit des mêmes symptômes : nausées, vomissements, vertiges, sueurs froides, mal de tête, désorientation. Ainsi, le mal du simulateur peut limiter l’efficacité d’un training. Les caractéristiques individuelles (âge, sexe, pathologie, instabilité posturale…) jouent un rôle clé pour déterminer si un participant va être malade ou non (Brooks, et al., 2010). Par exemple, le mal du simulateur ne s’exprime pas de la même façon pour toutes les populations. Il serait plus important chez les sujets sains comparativement à des patients avec lésions cérébrales (Schultheis, Rebimbas, Mourant, & Millis, 2007), ainsi que chez les personnes âgées comparées aux sujets jeunes (Brooks, et al., 2010; Roenker, et al., 2003).

Les premières études qui se sont intéressées à l’entraînement sur simulateur de conduite ont utilisé cet outil comme support de démonstration et non pas comme outil permettant d’entraîner des processus cognitifs. Ainsi, les trainings étaient de courte durée, comprenant généralement une ou deux sessions, sous forme de visionnage de film. En d’autres termes, le participant n’interagissait pas avec le simulateur de conduite : il ne conduisait pas, était passif et visionnait des films de conduite sur l’écran du simulateur.

Dans cette lignée, Jacobs et al. (1997) ont comparé les performances de trois groupes de personnes âgées de plus de 55 ans (N=21) lors d’une évaluation sur route réelle qui s’est déroulée un mois après un training sur simulateur de conduite. Le premier groupe (expérimental) bénéficiait d’un entraînement sur simulateur de conduite : il visionnait quatre films sur simulateur (techniques pour améliorer sa propre conduite) et conduisait le simulateur pendant deux heures. Le deuxième groupe visionnait deux films (toujours sur les mêmes techniques) mais sur écran de projection dans une classe, enfin le troisième groupe ne bénéficiait d’aucun type de training. L’évaluation sur route réelle représentait l’unique mesure outcome et était effectuée par un ergothérapeute qui cotait le comportement de conduite des personnes âgées avec une grille caractérisant la position sur la voie, la réaction de freinage, les virages, les manœuvres, le jugement, etc. Les résultats ont montré que le degré de précision obtenu au test sur route était significativement supérieur pour le groupe ayant bénéficié du training sur simulateur comparé aux deux autres groupes. Les auteurs n’ont pas évalué le niveau des personnes âgées avant de commencer l’entraînement, il n’y a donc pas de baseline, ce qui rend l’interprétation des résultats difficile. Par conséquent, les auteurs ne sont pas en mesure de quantifier l’amélioration due au training sur simulateur, et peuvent simplement statuer sur le fait qu’un groupe est plus performant qu’un autre à un test de conduite réelle, or les groupes n’avaient peut-être pas le même niveau de départ (avant le training).

L’étude de Roenker et al.(2003), pour qui le centre d’intérêt n’était pas le simulateur de conduite, a pourtant démontré l’efficacité de cet outil. Les auteurs avaient pour objectif d’améliorer les performances de conduite des personnes âgées en entraînant leur vitesse de traitement de l’information avec l’UFOV (voir paragraphe « training avec l’UFOV » p. 97).

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Les patients du groupe contrôle (N=22) bénéficiaient quant à eux d’un entraînement sur simulateur de conduite (de courte durée). Les auteurs n’ont pas pu valider leur hypothèse selon laquelle l’UFOV permettrait d’améliorer significativement les performances à un test sur route, par contre, une amélioration a été démontrée pour le groupe qui a bénéficié du training sur simulateur de conduite (hypothèse non formulée a priori). Cependant, il ne s’agissait pas réellement d’une pratique de conduite sur simulateur mais plutôt d’une rééducation éducationnelle au cours de laquelle un instructeur parlait de la sécurité routière et faisait de la prévention des accidents à l’aide de la simulation. Malgré tout, les résultats de cette étude sont plus robustes que les précédents (Jacobs et al, 1997) car les auteurs ont réalisé une évaluation pré- et post-training permettant de mettre en évidence une amélioration.

Akinwuntan et al. (2005b) font partie des premiers chercheurs à avoir utilisé un simulateur de conduite (avec cabine) dans une démarche rééducative et avec pour objectif d’améliorer l’efficience cognitive des conducteurs. La population ciblée était des patients avec accident vasculaire cérébral (N=83). Ils ont mis au point un programme de rééducation cognitive intense d’une durée de cinq semaines, à raison de trois sessions d’une heure par semaine, soit quinze heures de training au total. Les patients débutaient par une évaluation pré-training très complète puisqu’elle comprenait une évaluation neuropsychologique, une évaluation sur route réelle et une évaluation sur simulateur de conduite. A l’issue des cinq semaines de training, ils étaient à nouveau évalués. L’évaluation post-training était identique aux trois mesures de la baseline. L’évaluation neuropsychologique comprenait le test UFOV et des sub-tests de la batterie Stroke Driver Screening Assessment (cf. section de chapitre « évaluation des performances de conduite après un traumatisme crânien », p. 59). L’évaluation de conduite sur route était réalisée par un expert du CARA en Belgique à l’aide de la grille TRIP, qui est un test valide (Akinwuntan, et al., 2005a) et fiable (Akinwuntan, et al., 2003) permettant d’obtenir une décision finale en trois classes : apte, inapte, ou temporairement inapte à la conduite. Le test sur route était considéré comme la mesure outcome principale. Deux groupes de patients ont été constitués, un groupe expérimental bénéficiant d’un training cognitif sur simulateur de conduite et un groupe contrôle qui bénéficiait d’un autre type de training. Le groupe expérimental était entraîné sur simulateur de conduite lors de divers scénarios de simulation s’intéressant au contrôle de la vitesse kilométrique, à la reconnaissance des panneaux routiers, à la position de la voiture par rapport à la ligne ou encore à la réaction du conducteur face à une situation imprévue avec différentes complexités. Le groupe contrôle, quant à lui, bénéficiait d’un training cognitif effectué à l’aide de jeux commercialisés faisant appel aux processus cognitifs (résolution de problème, habiletés visuo-spatiales, mémoire non-verbale, planification, prise de décision…) ou en rapport à l’activité de conduite (reconnaissance de panneaux routier, traçage d’un trajet routier). Les auteurs ont montré que les deux groupes se sont améliorés de manière comparable aux tests neuropsychologiques ainsi qu’au test sur route. Ils notent tout de même que l’amélioration observée sur route pour le groupe entraîné sur simulateur tend à être significativement supérieure à celle observée pour le groupe contrôle. La différence la plus importante réside dans l’évaluation sur simulateur de conduite, lors de laquelle seul le groupe expérimental s’est amélioré entre le pré- et le post-test. De plus, l’évaluation sur route était réitérée six mois plus tard et les résultats ont montré que les personnes entraînées sur simulateur étaient plus nombreuses (73%) à avoir réussi le test que les personnes du groupe contrôle (42%). Les auteurs concluent enfin que, le simulateur de conduite est un bon outil pour améliorer les habiletés de conduite (testée sur simulateur et sur route réelle) et que le bénéfice obtenu subsiste même six mois après le training (contrairement à un autre type de training plus traditionnel).

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Quelques années plus tard, Devos et al. (2009) ont repris les analyses de l’étude d’Akinwuntan et al. (2005b) en ajoutant quelques précisions sur les résultats obtenus à la mesure d’évaluation de la performance de conduite au test sur route. L’objectif était de préciser les variables explicatives de l’amélioration sur route après l’entraînement des patients avec accident vasculaire cérébral (N=83) et d’observer d’éventuelles différenciations entre les deux types de training en fonction des sous-scores de la grille d’observation utilisée. De plus, Devos et al. (2009) détaillent le training sur simulateur de conduite utilisé par Akinwuntan et al. (non précisé dans l’étude de 2005b). Le groupe expérimental était entraîné sur simulateur de conduite avec six scénarios de conduite répétés deux fois, une première fois en condition « normale » et une deuxième fois en condition de double tâche. Les scénarios développés s’intéressaient à six habiletés de conduite spécifiques : positionnement de la voiture sur la route, adaptation de la vitesse, anticipation, dépassement de voiture, habiletés perceptives et perception du risque, et jugement. L’entraînement focalisait ainsi les habiletés de conduite (approche fonctionnelle) avec une dimension attentionnelle en plus (approche restauratrice) étant donné que l’attention divisée jouait un grand rôle dans le programme. L’évaluation sur route était mesurée par la grille TRIP (De Raedt, 2000) qui permettait de quantifier les erreurs et les catégoriser. Akinwuntan et al. (2005b) avaient montré une amélioration pour les deux groupes de training au score TRIP entre l’évaluation pré et post ; ainsi qu’un score qui restait stable entre l’évaluation post et le follow-up (à six mois) pour le groupe « simulateur », alors que ce même score se dégradait pour le groupe contrôle. Selon Devos et al. (2009), la différence entre les deux groupes se situerait principalement au niveau des items visuo-intégratifs et des items relatifs au tourne-à-gauche. Les auteurs avaient regroupé les différentes échelles de la grille TRIP en quatre catégories d’items : groupe opérationnel, groupe tactique, groupe visuo-intégratif et groupe mixte. Ainsi, les patients se seraient améliorés à tous les items du troisième groupe visuo-intégratif : l’anticipation et la perception des signaux routiers, le comportement visuel et la communication, et la prise en considération du trafic. De plus, un item du groupe mixte aurait vu son score augmenté entre le pré et le post-test, il s’agit du tourne-à-gauche. Ils concluent que le simulateur serait un outil privilégié pour permettre une meilleure perception et intégration des informations visuelles.

Cinq ans après la première expérimentation d’Akinwuntan et al. (2005b), cette même équipe de recherche a voulu vérifier si le bénéfice obtenu par les deux groupes de training résistait dans le temps (Devos, et al., In Press). Ainsi, les mesures qui avaient été utilisées en tant que baseline (évaluation neuropsychologique, sur simulateur de conduite et sur route réelle) ont à nouveau été administrées en follow-up (à cinq ans) auprès des mêmes patients avec accident vasculaire cérébral qui ont bien voulu participer à nouveau à l’étude (N=61). Les résultats du test sur route ont montré que la différence obtenue en 2005 entre les deux groupes de traininglors de l’évaluation follow-up à 6 mois, n’existait plus cinq ans après. Les auteurs précisent tout de même que le pourcentage de patients ayant été jugés aptes à la conduite parmi le groupe expérimental était toujours supérieur au pourcentage de conducteurs jugés aptes dans le groupe contrôle, mais cette différence n’était pas statistiquement significative. Ils concluent alors qu’un training réalisé sur simulateur de conduite offre de meilleurs bénéfices qu’une rééducation cognitive classique, avec des effets durant jusqu’à six mois après le programme d’entraînement. En revanche, cet effet s’efface avec le temps et n’est pas maintenu cinq ans après le training.

Pour conclure, les études ayant utilisé un simulateur de conduite pour améliorer indirectement la performance de conduite, ont utilisé des méthodologies différentes. Concernant les études pionnières, il ne s’agissait pas de simulation de conduite au sens strict du terme dans la mesure où le participant n’interagissait pas avec l’outil. De plus, l’entraînement était dans la plupart des cas restreint (une ou deux sessions) et réalisé sur un

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simulateur dit « de table ». Ces études concerneraient alors plutôt le training éducationnel dans lequel un instructeur dispense des cours sur la sécurité routière. Concernant les études plus récentes, elles ont combiné deux types d’approche : l’approche restauratrice dans la mesure où l’attention divisée était, entre autre, stimulée au cours des sessions, et l’approche fonctionnelle dans la mesure où des habiletés spécifiques de la conduite étaient entraînées, comme le maintien du véhicule sur la voie, l’adaptation de la vitesse ou le respect de la signalisation.

Cette combinaison des approches rééducatives effectuée sur un simulateur de conduite semble pertinente auprès de patients avec accident vasculaire cérébral. En effet, elle permettrait d’améliorer les performances de conduite sur route réelle : l’effet bénéfique du training s’observerait directement après l’entraînement, resterait stable à six mois et diminuerait après cinq ans.