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Mental fatigue is a common phenomenon in modern society, causing an alteration in both cognitive and physical performances. It can lead to an increased risk of accidents, a drop in productivity, and certain disorders such as depression. The objective of this thesis work was to study this phenomenon of mental fatigue by investigating more specifically its electrophysiological markers, and to find compensatory strategies to limit and/or avoid its deleterious effects.The first study identified brain activity modulations during a prolonged modified Stroop task. An increase in theta and alpha waves, as well as a decrease in N100 and P300 amplitude reflecting a decrease in attention were observed. The second study showed that the increase in the perception of effort during physical endurance exercise in the presence of mental fatigue was linked to an increase in the activity of the motor and premotor areas (during actual and imagined contractions). In a third study, we highlighted that the effects of mental fatigue were persistent over time. Performance during an arm-pointing task was increasingly impaired after the mentally fatiguing task, despite a recovery effect on the level of perceived mental fatigue. Finally, the fourth study showed that the use of compensatory strategies such as listening to pleasant music or practicing a physical activity for 15 min were effective in countering the effects of mental fatigue and maintaining the level of motor performance. This work showed that mental fatigue leads to changes in brain activity during a cognitively demanding task, and during subsequent physical exercise. Moreover, the phenomenon of mental fatigue seems to persist over time and increasingly impact performance. However, compensatory strategies such as listening to music or practicing a physical activity seem to be effective in counteracting its deleterious effects., La fatigue mentale est un phénomène courant dans la société actuelle provoquant une altération des performances cognitives comme physiques. Elle peut conduire à une augmentation des risques d’accident, une baisse de productivité, et à certaines pathologies comme la dépression. L’objectif de ce travail de thèse était d’étudier le phénomène de fatigue mentale en examinant plus spécifiquement ses marqueurs électrophysiologiques, ainsi que de trouver des stratégies de compensation pour limiter et/ou éviter ses effets délétères.La première étude a identifié des modulations de l’activité cérébrale lors d’une tâche prolongée de Stroop modifiée. Une augmentation globale des ondes thêta et alpha, ainsi qu’une diminution de l’amplitude des ondes N100 et P300 interprétées comme reflétant une baisse de l’attention ont été observées. La seconde étude a mis en évidence que l’augmentation de la perception de l’effort lors d’un exercice physique d’endurance en présence de fatigue mentale était liée à une augmentation de l’activité des aires motrices et prémotrices (lors de contractions réelles et imaginées). Dans une troisième étude, nous avons montré que les effets de la fatigue mentale persistaient dans le temps. Les performances lors d’une tâche de pointage étaient de plus en plus altérées après la tâche mentalement fatigue, et ce malgré un effet de récupération sur le niveau de fatigue mentale perçue. La quatrième étude a montré que l’utilisation de stratégies de compensation, comme l’écoute de musique agréable ou la pratique d’une activité physique durant 15 min étaient efficaces pour contrer les effets liés à la fatigue mentale et maintenir le niveau de performance motrice. Ces travaux ont montré que la fatigue mentale engendre des modifications de l’activité cérébrale au cours d’une tâche cognitivement exigeante mais également lors d’une exercice physique subséquent. De plus, le phénomène de fatigue mentale semble persister dans le temps et impacter de plus en plus nos performances. Cependant des stratégies de compensation comme l’écoute de musique ou la pratique d’une activité physique semblent efficaces pour contrecarrer ses effets délétères.

National audience

The SiGe:C HBT reliability is an important issue in present and future practical applications. To reduce the designtime and increase the robustness of circuit applications, a compact model taking into account aging mechanismactivation has been developed in this thesis. After an aging test campaign and physical TCAD simulations, onemain damage mechanism has been identified. Depending on the bias conditions, hot carriers can be generatedby impact ionization in the base-collector junction and injected into the interfaces of the device where trapdensity can be created, leading to device degradation. This degradation mechanism impacting the EB/spacerinterface has been implemented in the HICUM compact model. This compact model has been used to performreliability studies of a LNA circuit. The CPU simulation time is not impacted by the activation of the degradationcompact model with an increase in computation time lower than 1%. This compact model allows performing areliability analysis with conventional circuit simulators and can be used to assist the design of more robustcircuits, which could help in reducing the design time cycle., Le sujet de cette thèse est l’analyse de la fiabilité des transistors bipolaires à hétérojonction SiGe:C et descircuits intégrés associés. Dans ce but, un modèle compact prenant en compte l’évolution des caractéristiquesdes transistors SiGe:C a été développé. Ce modèle intègre les lois de vieillissement des mécanismes dedéfaillance des transistors identifiés lors des tests de vieillissement. Grâce aux simulations physiques TCADcomplétées par une analyse du bruit basses fréquences, deux mécanismes de dégradations ont été localisés. Eneffet, selon les conditions de polarisation, des porteurs chauds se retrouvent injectés aux interfaces dutransistor. Ces porteurs chauds ont suffisamment d’énergie pour dégrader l’interface en augmentantprogressivement leurs densités de pièges. L’une des deux interfaces dégradées se situe au niveau del’’’espaceur’’ émetteur-base dont l’augmentation de la densité de piège dépend des porteurs chauds créés parionisation par impact. L’autre interface dégradée se situe entre le silicium et le STI dont l’augmentation dedensité de pièges dépend des porteurs chauds générés par ionisation par impact et/ou par génération Auger.En se basant sur ces résultats, une loi de vieillissement a été incorporée dans le modèle compact HICUM. Enutilisant ce modèle, l’étude de l’impact des mécanismes de défaillance sur un circuit amplificateur faible bruit aété menée. Cette étude a montré que le modèle compact intégrant les lois de vieillissement offre la possibilitéd’étudier la fiabilité d’un circuit complexe en utilisant les outils de conception standard permettant ainsi dediminuer le temps de conception global., L’affidabilità dei transistori a eterogiunzione SiGe:C è un aspetto molto importante nella progettazione circuitale,sia per le tecnologie attuali che per quelle in fase di sviluppo. In questo lavoro di tesi è stato sviluppato un modellocompatto in grado di descrivere i principali meccanismi di degrado, in modo da contribuire alla progettazione dicircuiti relativamente più robusti rispetto a tali fenomeni, ciò che potrebbe favorire una riduzione dei tempi diprogetto. A seguito di una campagna sperimentale e di un’analisi con tecniche TCAD, è stato identificato unmeccanismo principale di degrado. In particolari condizioni di polarizzazione, i portatori ad elevata energiagenerati per ionizzazione a impatto nella regione di carica spaziale, possono raggiungere alcune interfacce deldispositivo e ivi provocare la formazione di trappole. Solo la generazione di trappole relativa allo spaceremettitore-base è stata considerata nella formulazione del modello, essendo il fenomeno più rilevante. Ilmodello è stato utilizzato per effettuare alcuni studi di affidabilità di un amplificatore a basso rumore. Il tempocomputazionale non è significativamente influenzato dall’attivazione del modello di degrado, aumentando solodell’1%. Il modello sviluppato è compatibile con i comuni programmi di simulazione circuitale, e può essereimpiegato nella progettazione di circuiti con una migliore immunità rispetto ai fenomeni di degrado,contribuendo così a un riduzione dei tempi di progetto.