Soutenance mémoire
Qu’est ce que le stress ?
« Fight or Flight » – Walter Cannon
Le stress est une réaction physiologique à une situation perçue comme menaçante pour l’individu stressé. C’est la réponse « Fight or Flight » originellement décrite par le physiologiste Walter B. Cannon [43], une réaction du système nerveux orthosympathique à une situation compromettant la survie de l’individu afin de préparer le corps pour une réponse offensive ou défensive pour échapper au danger. Les glandes surrénales libèrent dans le sang de l’adrénaline et du cortisol, dont l’action sur le corps favorise une réaction musculaire violente imminente : les rythmes cardiaque et respiratoire s’accélèrent et les réserves métaboliques sont libérées pour fournir au corps l’énergie dont il va avoir besoin, la circulation sanguine est modifiée pour favoriser les muscles au détriment des systèmes digestif et immunitaires, la capacité de coagulation est augmentée en prévision d’hémorragie, les glandes lacrymales et salivaires sont inhibées, et la vision périphérique et l’audition sont altérées pour concentrer l’attention sur la menace. Cette réaction, mécanisme de survie constaté chez tous les vertébrés et illustré dans la Figure 1, est un atout évolutionnaire : les individus capables de réagir rapidement à un danger et d’y échapper pourront survire et se reproduire. Mais si une réponse de stress aigüe était un avantage il y a quelques millénaires dans un environnement où les périls physiques étaient réels et ponctuels, elle devient un handicap lorsque les menaces sont figuratives et constantes. Bien que les menaces physiques restent une réalité dans certaines circonstances (conflits armés, criminalité, catastrophe naturelle, pauvreté…), les dangers auxquels nous faisons face au quotidien sont souvent le fruit de notre interprétation d’une situation : peur de l’échec professionnel lorsque nos contraintes de travail dépassent nos ressources, peur de décevoir ses proches lorsque nos décisions ne s’accordent pas aux leurs, peur du jugement de l’autre lorsque nos choix de vie ne correspondent pas aux valeurs portées par la communauté dans laquelle nous vivons… Ces peurs sont des réactions émotionnelles à des dissonances entre notre perception de la réalité et les attentes imposées par des éléments sur lesquels nous n’avons pas de contrôle : milieu socioculturel, économique ou politique. Cependant les mécanismes évolutionnaires en place y réagissent de la même façon qu’à la peur plus primaire d’un prédateur ou d’une chute mortelle.
Syndrome d’Adaptation Général – Hans Selye
La réponse physiologique qu’est le stress prépare le corps à échapper au danger, et retourne vers un état normal lorsque celui-ci est passé. Face à une menace plus diffuse dont le terme n’est jamais atteint, le corps reste en état d’alerte permanent : c’est le Syndrome d’Adaptation Général décrit par Hans Selye [282]. Selye décrit le stress comme une réaction du corps à toute demande qui lui est faite ; si cette demande n’excède pas les capacités du corps celui-ci répond à la demande puis récupère, mais si le corps épuise ses ressources les conséquences peuvent être sévères.
Les répercutions physiques du stress prolongé sont la source d’une variété de problèmes de santé [45] : l’élévation du rythme cardiaque et la coagulation augmentée provoque des maladies cardio-vasculaires, la sous-irrigation du système digestif et l’altération des réserves de glucose deviennent un dérèglement du système digestif, l’hyperactivité musculaire devient un dérèglement des cycles de sommeil, l’altération de l’audition et de la vision devient une dégradation des capacités de concentration… Le corps entre dans un cercle vicieux où ces effets néfastes sur son intégrité sont perçus comme des menaces et maintiennent la réponse de stress active alors même qu’elle est la source du problème. Au delà des conséquences physiques directes, la réponse primaire « Fight or Flight » qui se traduisait originellement par une stratégie offensive (attaquer le prédateur) ou défensive (courir dans la direction opposée) se traduit par des comportements contemporains équivalents : attitude agressive verbale ou physique envers les autres ou envers soi-même, ou au contraire fuite par l’isolation sociale ou la toxicomanie [161]. A plus grande échelle, le stress comme tout facteur dégradant la santé physique et morale des individus a un impact économique. Une enquête de 2005 de la fondation européenne pour l’amélioration des conditions de vie et de travail [93] révèle que le stress au travail touche 20% des salariés européens tout secteur d’activité confondu ; une enquête de 2009 de l’Institut National de Recherche et de Sécurité [138] estime que le stress est responsable de 50% des journées de travail perdues pour un coût de 20 milliards d’euros.
Peur, Anxiété, Phobie
Nous avons présenté le stress comme une réaction physiologique à une menace objective ou subjective, un mécanisme de survie à court terme mais un cycle destructeur à long terme si la menace est perçue comme inaltérable de façon prolongée. Deux états peuvent déclencher la réaction physiologique de stress : la peur, et l’anxiété. Öhman [219] suggère que la distinction entre ces deux états se fait non pas par les symptômes ressentis (et comparables), mais par des éléments subjectifs comme la certitude de la menace perçue, la forme de réponse à cette menace, et la durée prolongée de l’expérience. Sylvers et. al. [297] résument la peur comme une émotion de courte durée, vécue dans l’instant présent, déclenchée par une menace spécifique, et qui permet de fuir ou d’affronter la menace. A l’inverse, ils définissent l’anxiété comme un sentiment de longue durée, vécu dans un futur projeté, déclenché par une menace diffuse ou mal identifiée, et qui résulte en un comportement de prudence excessive vis-à-vis d’une menace potentielle, interférant avec les mécanismes de coping. Cette distinction est importante car si la peur et l’anxiété déclenchent une réponse stressée, dans le cas de la peur la menace est identifiée, tandis que dans le cas de l’anxiété les symptômes ressentis ne semblent rattachés à rien, et il est nécessaire de remonter à la source du problème avant de pouvoir envisager d’agir. Gorman [111] définit l’anxiété comme l’appréhension désagréable d’une situation qui potentiellement n’arrivera jamais. C’est par exemple la peur de ne pas parvenir à prendre la parole devant un public alors même que l’on connaît son discours par cœur et que l’on a déjà effectué l’exercice avec succès des dizaines de fois dans le passé. Généralement l’état anxieux se dissipe lorsqu’il devient apparent que la situation redoutée ne se produira pas, par exemple une fois les premières phrases prononcées sur scène. Cependant il arrive que l’état anxieux ne disparaisse pas et au contraire s’intensifie, jusqu’au point où les individus sont incapables d’affronter la situation anxiogène. On parle alors de troubles anxieux associés à une situation spécifique. Les troubles anxieux sont reconnus comme trouble mental selon le Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders (DSM) de l’American Psychiatric Association (APA) [3]. Il existe une grande variété de troubles anxieux, qui peuvent être distingués selon la manifestation de l’anxiété : symptômes épisodiques, ou symptômes continus. Les phobies sont des troubles épisodiques déclenchés par un objet ou une situation particulière, comme la coulrophobie (la peur des clowns), la geliophobie (la peur du rire), la chiraptophobie (la peur du contact physique), l’aviophobie (la peur de prendre l’avion), l’aéroacrophobie (la peur des hauteurs) ou encore l’éreutophobie (la peur de rougir).
Dans cette étude, nous nous intéressons particulièrement à la phobie sociale, trouble anxieux caractérisé par la peur du regard d’autrui et la crainte d’un jugement négatif dans des situations d’interactions sociales. Elle s’accompagne d’épisodes aigus d’anxiété lors de la confrontation aux situations redoutées, et se traduit généralement par l’adoption de stratégie d’évitement. Heimberg et. al. [125] proposent trois sous catégories de phobie sociale : phobie généralisée (crainte de toutes les situations sociales), non-généralisées (dans quelques situations sociales, le sujet n’est pas anxieux), et spécifique (crainte d’une ou deux situations sociales spécifiques). Liebowitz [183] évalue d’ailleurs la sévérité de la phobie sociale par un questionnaire évaluant la tendance à l’évitement d’une vingtaine de situations, le Liebowitz Social Anxiety Scale. La peur du jugement est souvent décorrélée de la performance effective des sujets : Hofmann et Barlow donnent ainsi l’exemple de chanteurs populaires qui révèlent être pétrifiés sur scène, et ce bien après les premières minutes « normales » de trac [131]. Il s’agit d’ailleurs d’un trouble anxieux particulièrement prévalent : Lépine et. al. [181] estiment que 2 à 4% de la population française souffre d’une forme de phobie sociale ; la prévalence au sein de la population américaine est estimée à 6,8% [152]. Il s’agit d’un trouble anxieux particulièrement handicapant pour les malades, affectant aussi bien leur vie professionnelle que personnelle de par leur tendance à éviter les situations d’interaction [264].
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Table des matières
Introduction Générale
Section I État de l’Art
Chapitre 1 Le Stress
1.1 Qu’est ce que le stress ?
1.1.1 « Fight or Flight » – Walter Cannon
1.1.2 Syndrome d’Adaptation Général – Hans Selye
1.2 Peur, Anxiété, Phobie
1.3 Thérapies Cognitives Comportementales, in vivo et in virtuo
1.4 Réponse au stress : coping et appraisal
1.5 Facteurs d’influence dans l’expérience et l’expression du stress
Chapitre 2 L’expression du stress
2.1 Mesures de facteurs individuels
2.2 Analyse de signaux pour la caractérisation du stress
2.2.1 Dans la physiologie
2.2.2 Dans la voix
2.2.3 Dans les expressions faciales
2.2.4 Dans la posture et les gestes
2.2.5 Dans les signaux sociaux
Chapitre 3 Apprentissage automatique pour la reconnaissance des états affectifs
3.1 Affective Computing
3.2 Corpus de stress existants et expérimentations stressantes
3.3 Algorithmes de classification pour les données affectives
3.4 Sélection de paramètres
3.5 Fusion d’information pour une classification multimodale
3.6 Evaluations de performances
Synthèse de l’État de l’Art
Section II Collecte, Annotation et Analyse de Signaux de Stress
Chapitre 4 Constitution de Corpus de Stress
4.1 Capture de données inédites
4.2 E-thérapies : public sociophobe en situation anxiogène simulée
4.2.1 Collecte ETCC-HM : interactions homme-machine
4.2.2 Collecte ETCC-HH : interaction entres humains
4.3 Comparse : public non-pathologique en situation stressante ponctuelle
4.4 Nao Fait de l’Humour: public non-pathologique en interaction sociale humoristique
4.5 Récapitulatif des corpus
Chapitre 5 Annotations
5.1 Considérations générales
5.2 Auto annotation du stress
5.2.1 Sur E-Therapies
5.2.2 Sur Comparse
5.2.3 Sur Nao Fait de l’Humour
5.3 Annotation du stress par un observateur externe
5.3.1 Protocole d’annotation du stress
5.3.2 Accord inter-annotation
5.3.3 Sur E-Thérapies
5.3.4 Sur Comparse
5.3.5 Sur Nao Fait de l’Humour
5.4 Comparaison entre auto-annotation et annotation externe
5.4.1 Sur E-Thérapies
5.4.2 Sur Comparse
5.4.3 Sur Nao Fait de l’Humour
Chapitre 6 Analyse du signal pour l’extraction d’indices du stress
6.1 Extraction d’indices
6.1.1 Observation du signal
6.1.2 Audio
6.1.3 Visage
6.1.4 Posture
6.1.5 Récapitulatif des indices
6.2 Etude de cas
6.2.1 Corrélations entre mesures audio, posturales, et évaluation de performance
6.2.2 Corrélations entre affect bursts et facteurs individuels
6.2.3 Variations des paramètres considérés pour des cas particulier de stress
Synthèse de la Collecte, Annotation et Analyse de Signaux de Stress
Section III Détection Automatique du Stress
Chapitre 7 Modèles monomodaux de reconnaissance du stress
7.1 Pré-traitements
7.2 Audio
7.2.1 Voix de sujets phobiques et non-phobiques en interaction avec des humains
7.2.2 Voix de sujets phobiques et non-phobiques en interaction avec une machine
7.2.3 Voix de sujets non pathologiques en prise de parole en public
7.3 Vidéo
7.3.1 Expressions faciales de sujets phobiques et non-phobiques en interaction avec une machine
7.3.2 Posture de sujets non pathologiques en prise de parole en public
7.4 Performances des modèles monomodaux
Chapitre 8 Fusion d’informations multimodales pour la reconnaissance du stress
8.1 Fusion de la voix et des expressions faciales de sujets phobiques et nonphobiques en interaction avec une machine
8.2 Fusion de la voix et de la posture de sujets non pathologiques en prise de parole en public
8.3 Apports de la fusion
Chapitre 9 Facteurs individuels d’influence sur la reconnaissance du stress
9.1 Phobie Sociale
9.2 Traits de personnalité
9.3 Modèles de reconnaissance du stress tenant compte des informations de profil
9.3.1 Sujets phobiques et non-phobiques
9.3.2 Sujets non-pathologiques
9.4 Implications pour la conception de logiciels de remédiation
Synthèse de la Détection Automatique du Stress
Conclusion
Bibliographie
Publications
Annexes
