Soutenance de thèse : Emeric DESMAZURE

Modélisation et méthodologie pour la mesure et l'analyse de la conductivité de la peau

Doctorant : Emeric DESMAZURELaboratoire INSA : INL - Institut des Nanotechnologies de Lyon
École doctorale : n°160 EEA - Electronique, Electrotechnique, Automatique de Lyon

L'activité électrodermale (EDA) constitue une mesure reflétant l'activation de la branche sympathique du système nerveux autonome et est couramment utilisée comme un indicateur d'état psychophysiologique. La stimulation des glandes sudoripares eccrines palmaires, induite par l'activation du système nerveux sympathique, accroît la sudation locale et élève la conductivité cutanée. Dans les dispositifs actuels, la mesure est réalisée par injection d'un courant continu ou alternatif, à fréquence fixe. Néanmoins, une lecture à fréquence unique ne permet pas de distinguer de façon fiable les différents phénomènes à l'origine des variations de conductivité tels que l'interface électrode-peau, la sudation et les tissus sous­ cutanés. Afin de dépasser ces limites, un capteur de spectroscopie d'impédance multi fréquentielle et continue a été développé au sein du laboratoire. Ce nouveau dispositif ouvre ainsi la voie à l'étude de la dépendance fréquentielle des indicateurs de l'EDA ainsi qu'à la modélisation des propriétés électriques de la peau pour accroître la spécificité des composantes observées dans le signal. Le premier objectif de cette thèse porte sur la validation du fonctionnement du capteur au travers d'étapes successives. Des essais ont d'abord été conduits sur des circuits statiques représentatifs de la peau, avec comparaison des mesures aux valeurs théoriques et estimation, pour chaque fréquence, des erreurs associées. L'évaluation a ensuite été menée in vivo sur une cohorte de sujets, au cours d'un protocole au repos visant à réduire l'activité électrodermale, avec comparaison à un dispositif de référence. Le deuxième objectif concerne la conception d'un algorithme d'ajustement automatique capable de traiter un grand nombre de spectres acquis en continu. L'ajustement est initialisé selon le modèle de Cole, avec des paramètres de départ adaptés au nombre de constantes de temps, et des schémas de pondération modulables. En condition sur fantômes électroniques, des modèles basés à une, deux et trois cellules de Cole sont comparées afin d'identifier, pour chaque modèle, la pondération minimisant l'erreur et maximisant la stabilité des paramètres de Cole. Cette sélection est ensuite vérifiée sur une cohorte de sujets, de manière à retenir la méthode la plus robuste pour l'analyse in vivo. L'objectif final s'appuie sur un capteur validé et sur la méthode d'analyse la plus adaptée: les phénomènes présents sont d'abord étudiés par séparation, sur les seize fréquences acquises, des composantes tonique et phasique de l'EDA, avec pour but de déterminer, sur l'ensemble des sujets, la dépendance fréquentielle intra- et interindividuelle de ces deux composantes. Deux enregistrements synchronisés sont ensuite exploités, l'un sur un site riche en réponses EDA (main), l'autre sur un site témoin à faible densité sudorale (biceps). Les modules d'impédance et les paramètres de Cole sont comparés entre sites afin d'identifier l'impact de l'interface électrode-peau sur la qualité des indicateurs de l'EDA, dans la perspective future d'élaborer de nouvelles méthodes de traitement pour s'affranchir des perturbations qu'elle engendre.