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Economie

Les neurosciences au service de la sécurité aérienne

Pr. Frédéric Dehais

Les avions de transport modernes sont d’une telle complexité qu’ils peuvent désorienter les équipages les plus expérimentés en situation de crise. On considère aujourd’hui que les facteurs humains sont à l’origine de près de 70 % des incidents aéronautiques. Dans ces moments de stress intense et d’incertitude, les pilotes peuvent ignorer les signaux d’avertissement de manière non intentionnelle et prendre des décisions irrationnelles, compte tenu des circonstances. La Chaire AXA en Neuroergonomie de la sécurité aérienne a été créée afin de comprendre les mécanismes cérébraux impliqués, et de découvrir quelles solutions les chercheurs et les experts de l’aviation peuvent apporter.


Les travaux du Professeur Frédéric Dehais, titulaire de la Chaire, et de son équipe suscitent un intérêt considérable auprès des comités de sécurité aérienne, des compagnies aériennes commerciales, de l’industrie spatiale, mais aussi du secteur médical. Imagerie d’un cerveau en plein volLes chercheurs développent de nouvelles méthodes d’imagerie cérébrale mobile afin d’étudier les mécanismes neuronaux sous-jacents à l’erreur humaine. Le département pluridisciplinaire établi par la Chaire AXA à l’Institut Supérieur de l’Aéronautique et de l’Espace (ISAE-SUPAERO), une école d’ingénieurs basée à Toulouse, regroupe des experts en neuroscience, traitement des signaux et informatique. Cette diversité leur a permis de se servir des techniques d’imagerie cérébrale existantes et de développer les algorithmes nécessaires pour analyser, en situations opérationnelles, la zone d’activité cérébrale liée à l’attention et à la prise de décision. Ces recherches examinent comment ces deux phénomènes s’intègrent aux mécanismes neuronaux et comment les perturbations qu’entraîne un stress intense peuvent mener des personnes à poursuivre leur routine, alors même que des sonneries d’alarme retentissent. À ce stade, les résultats des recherches soulignent le rôle joué par le phénomène de « surdité inattentionnelle », qui se produit lorsque le cerveau doit prioriser la distribution des ressources attentionnelles limitées d’une personne. Dans un scénario aérien où les pilotes sont extrêmement sollicités, leur cerveau peut donner la priorité aux stimuli visuels, au point de ne pas entendre une alarme auditive, même très forte, signalant un problème avec la stratégie choisie.

L’équipe du Professeur Dehais a commencé les expérimentations en laboratoire à l’aide des techniques d’imagerie cérébrale par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) et par spectroscopie proche infrarouge (SPIRf). Ces expérimentations ont permis d’établir un protocole d’analyse de l’activité cérébrale lors du phénomène de surdité inattentionnelle, avant de passer à l’étude dans des stimulateurs de vol. Pour la toute première fois, la méthode a été appliquée à bord d’un avion, dans des conditions réelles de vol, en prenant comme sujets d’expérimentation divers pilotes qualifiés. L’objectif ultime des ces recherches est de concevoir des solutions qui serviront de contre-mesures cognitives capables de corriger le comportement d’un pilote et d’éviter une catastrophe. 

Vers une nouvelle génération de cockpits

Les acteurs du secteur aéronautique, les comités de sécurité aérienne, comme le National Transportation Safety Board (NTSB) aux États-Unis, et les compagnies aériennes commerciales suivent étroitement les recherches du Professeur Dehais. Les récentes expériences de son équipe en matière d’oculométrie ont révélé que les pilotes pouvaient ne pas suffisamment surveiller leur cockpit, amenant le département de Neuroergonomie à établir des recommandations sur la formation des pilotes auprès des comités de sécurité aérienne français. Le professeur Dehais est convaincu que ces travaux auront rapidement de larges incidences : l’autorité fédérale américaine de l’aviation, par exemple, a déjà mis en place une nouvelle législation qui accorde aux compagnies aériennes trois années pour définir de nouveaux programmes de formation visant à améliorer la capacité des pilotes à surveiller leur poste de pilotage. De surcroît, les résultats de ces recherches commencent à démontrer aux avionneurs que certaines mesures peuvent être prises pour améliorer les paramètres de sécurité aérienne. Les études en oculométrie (ou eye-tracking) vont notamment permettre de développer une nouvelle génération de cockpits.

Des applications qui vont de la sûreté nucléaire aux lésions cérébrales

Si les résultats de la Chaire AXA en Neuroergonomie de la sécurité aérienne serviront tout d’abord à améliorer la sécurité aérienne, les méthodes de recherche sont également applicables à tout système critique avec des opérateurs humains qui peuvent être vulnérables aux effets de l’incertitude, de la fatigue et du stress, comme dans le secteur nucléaire.

Afin d’explorer davantage les impacts de ce programme, le Professeur Dehais a collaboré avec les équipes AXA sur l’organisation d’une conférence internationale qui s’est déroulée en octobre 2016. Cet événement, intitulé 1st International Neuroergonomics Conference: The Brain at Work and in Everyday Life, a regroupé des chercheurs en neurosciences œuvrant dans des domaines d’une grande diversité. Ne s’imposant aucune limite - pas même l’espace-, le Professeur Dehais envisage également des applications dans le secteur spatial avec l’étude du cerveau en microgravité.

Dans le domaine médical, la technologie développée par l’équipe de neuroergonomie s’applique aussi au diagnostic par imagerie de patients souffrant de lésions cérébrales, avec des avancées qui étaient jusque-là inenvisageables. Dans certains cas, comme pour le syndrome dysexécutif, le trouble pouvait ne pas être observable lorsque le patient était allongé pour passer un scanner cérébral fonctionnel. Désormais, grâce à la mobilité des nouveaux dispositifs, l’activité cérébrale des patients peut être mesurée alors qu’ils se déplacent. L’équipe de neuroergonomie a entamé une nouvelle collaboration avec un institut de réadaptation situé à Toulouse, afin de leur fournir les méthodes pour réaliser de telles mesures.

Un nouveau paradigme pour la sécurité aérienne

Les travaux du Professeur Dehais ont retenu toute l’attention de la presse écrite et de la télévision, ce qui a permis à son laboratoire de devenir une référence en la matière. Tout d’abord sous l’impulsion du Fonds AXA pour la Recherche, visant à partager les observations de la recherche avec un plus large public, les médias d’information et de vulgarisation scientifique font désormais appel à l’expertise de l’équipe de manière spontanée.

A mesure que les incidences des travaux réalisés dans le cadre de la Chaire AXA ne cessent de s’étendre, avec notamment la création d’un nouveau module d’enseignement de niveau master en neuroergonomie, des collaborations avec d’autres éminents universitaires et des projets de recherche avec des institutions telle que la NASA, le Professeur Dehais souligne l’atout incomparable que le soutien AXA offre aux chercheurs. « Par rapport à la durée des contrats industriels (6 à 8 mois) ou de la plupart des subventions accordées par l’État français ou la Commission européenne (2 à 3 ans), les 20 années de financement de la Chaire AXA offrent des perspectives à long terme », précise-t-il. « Cela nous permet de nous concentrer sur la recherche, mais aussi de prendre certains risques », ajoute le Professeur Dehais. Le délai imparti ainsi que la volonté d’AXA de véritablement soutenir l’innovation sont deux ingrédients essentiels à l’exploration d’un nouveau paradigme dans l’étude de la sécurité aérienne.