Berthoz, pionnier des neurosciences du mouvement, de la perception-action et de la simplexité

Les travaux d’Alain Berthoz occupent une place centrale dans la compréhension des liens entre perception, mouvement et cognition. Neurophysiologiste de formation, il a profondément renouvelé l’approche scientifique du mouvement en montrant que le cerveau n’est pas un simple organe de traitement sensoriel, mais un système prédictif et actif. Ses contributions aux neurosciences du mouvement — en particulier ses théories sur la simulation interne, le cerveau anticipateur et la simplexité — sont aujourd’hui des références incontournables pour les chercheurs, les cliniciens et les praticiens travaillant en sciences du mouvement, en pédagogie ou en rééducation neurologique.

Qui est Alain Berthoz ?

Alain Berthoz (né en 1939) est un neurophysiologiste français dont la carrière s’est construite à l’intersection de l’ingénierie, de la psychologie et des sciences biologiques. Diplômé de l’École nationale supérieure des mines de Nancy en 1963 et titulaire d’une licence en psychologie la même année, il oriente rapidement ses travaux vers la physiologie du mouvement et de la perception.

Chercheur au CNRS dès les années 1960, il dirige le Laboratoire de Physiologie de la Perception et de l’Action (LPPA) du CNRS, qui devient un centre de référence internationale pour les neurosciences du mouvement. En 1993, il est nommé professeur au Collège de France où il occupe la chaire de Physiologie de la Perception et de l’Action jusqu’en 2009, avant de devenir professeur honoraire. Il est également membre de l’Académie des sciences et de l’Académie des technologies.

Ses contributions portent notamment sur le contrôle multisensoriel du regard et de l’équilibre, la mémoire spatiale, la locomotion et le contrôle du mouvement volontaire. Ses ouvrages — en particulier Le Sens du mouvement (1997) et La Simplexité (2009) — ont largement diffusé ses idées au-delà des cercles académiques.

Les recherches d’Alain Berthoz sur la perception et l’action

L’un des apports fondamentaux d’Alain Berthoz est d’avoir remis en cause la séparation classique entre perception et action. Contre une vision où les sens se contenteraient de transmettre passivement des informations au cerveau, il défend l’idée d’un couplage perception-action : percevoir, c’est déjà agir, ou du moins se préparer à agir.

Ce couplage repose sur une intégration sensorimotrice permanente. Le cerveau ne traite pas les signaux visuels, vestibulaires ou proprioceptifs de manière indépendante : il les combine pour construire une représentation cohérente du corps dans l’espace et anticiper les conséquences du mouvement.

Berthoz a accordé une importance particulière au rôle du système vestibulaire — l’organe de l’équilibre situé dans l’oreille interne — qu’il considère comme bien plus qu’un simple détecteur d’accélération. En interaction avec la vision et la proprioception (la sensibilité musculaire et articulaire), il contribue à la construction d’un référentiel spatial stable, indispensable au contrôle du mouvement et à la navigation dans l’environnement.

Ce que ça change en pratique : pour un enseignant ou un éducateur, cela signifie que supprimer le mouvement du contexte d’apprentissage n’est pas neutre — le corps et ses sensations participent activement à la construction des représentations mentales.

Le cerveau anticipateur et la simulation interne

L’une des idées les plus importantes développées par Alain Berthoz est celle du cerveau anticipateur : le cerveau ne se contente pas de réagir aux événements — il les prédit et y prépare une réponse avant même qu’ils se produisent. Ce mécanisme repose sur des modèles internes — des représentations neuronales permettant de simuler les conséquences probables d’une action.

Ces modèles internes sont au cœur de la simulation interne et de la prédiction sensorimotrice : le cerveau génère en permanence des prévisions sur les informations sensorielles attendues en retour de l’action. Si la réalité correspond à la prédiction, le mouvement se déroule sans correction. Si un écart apparaît, le système génère une erreur de prédiction qui déclenche un ajustement.

Ce mécanisme est essentiel à l’apprentissage moteur : à mesure que la pratique s’accumule, les modèles internes s’affinent, permettant des gestes de plus en plus précis et économiques.

Trois exemples concrets d’anticipation cérébrale

• Attraper une balle : avant même que la balle n’arrive, le cerveau a calculé sa trajectoire, sélectionné les muscles impliqués et organisé la posture de réception. La main est donc déjà en mouvement bien avant que la moindre décision consciente n’ait eu lieu.
• Monter un escalier : à chaque pas, le pied se lève spontanément à la hauteur exacte requise, sans que l’on ait besoin d’y penser. C’est le résultat d’une anticipation posturale automatisée, nourrie par la mémoire spatiale et les modèles internes affinés par l’expérience.
• Coordination œil-main : lors d’un geste de saisie précis, le regard se pose sur l’objet cible avant que la main ne se mette en mouvement. En effet, le cerveau a déjà planifié l’ensemble de la séquence motrice — la vision ne guide pas le geste en temps réel, elle en prépare l’exécution.

Le concept de simplexité selon Alain Berthoz

Présenté dans l’ouvrage La Simplexité (Odile Jacob, 2009), ce concept désigne l’ensemble des principes biologiques élaborés par l’évolution pour permettre aux organismes vivants d’agir efficacement malgré la complexité du monde réel. La simplexité n’est ni une simplification (qui réduirait la réalité) ni une complexification (qui paralyserait l’action) : c’est une stratégie d’efficience fondée sur des solutions économiques et élégantes.

Parmi les principes identifiés par Berthoz : l’anticipation, qui permet d’agir avant de subir ; la redondance, qui assure la fiabilité du système via plusieurs mécanismes parallèles ; la vicariance, qui offre des voies alternatives lorsqu’une solution habituelle échoue ; et la réduction des degrés de liberté, qui simplifie les choix moteurs en regroupant plusieurs articulations dans un seul schème coordonné.

Quand on marche par exemple, le cerveau ne calcule pas séparément le mouvement de chaque articulation à chaque pas : il s’appuie sur des ensembles de commandes motrices déjà organisées, qui gèrent le geste global de façon automatique. En apprentissage moteur, c’est le même mécanisme qui est à l’œuvre : à mesure que la pratique s’accumule, les gestes complexes s’automatisent progressivement, ce qui permet de mobiliser son attention sur d’autres aspects de la tâche — un principe directement utile pour concevoir des séances d’apprentissage progressives.

La simplexité a aussi fait l’objet de débats dans la communauté scientifique. Certains chercheurs estiment que les principes qu’elle regroupe — redondance, anticipation, vicariance — étaient déjà bien connus avant Berthoz, et que les réunir sous un seul concept ne suffit pas à en faire une théorie rigoureusement testable. Ces critiques n’invalident pas l’intérêt du concept, mais invitent à s’en emparer avec esprit critique.

L’influence d’Alain Berthoz dans les neurosciences et les sciences du mouvement

L’impact des travaux d’Alain Berthoz dépasse les frontières de la neurophysiologie. Ses apports ont nourri plusieurs champs disciplinaires :

Neurosciences cognitives : sa théorie du cerveau projectif a contribué à l’essor des approches computationnelles du mouvement et de la cognition incarnée, aujourd’hui au cœur des recherches sur l’intelligence artificielle et la robotique.

Rééducation neurologique : le cadre théorique de la vicariance et de la plasticité cérébrale a influencé les protocoles de rééducation motrice après AVC ou traumatisme, notamment via la réalité virtuelle et les techniques de retour sensoriel augmenté — des approches que l’on retrouve en ergothérapie et en psychomotricité.

Sciences du sport : la prédiction sensorimotrice et les modèles internes éclairent les mécanismes de l’expertise motrice. Pour un coach ou un préparateur physique, cela signifie que l’entraînement perceptivo-moteur — varier les situations, enrichir les retours sensoriels — est aussi important que la répétition technique.

Pédagogie et apprentissage moteur : ses travaux soutiennent l’idée que le mouvement n’est pas séparable de la cognition et que les conditions d’apprentissage doivent intégrer l’action comme vecteur central, et non comme accessoire.

Pourquoi ses travaux éclairent les approches pédagogiques basées sur le mouvement

Les travaux d’Alain Berthoz s’inscrivent pleinement dans le cadre de ce que les sciences cognitives appellent la cognition incarnée — l’idée que la pensée ne se passe pas dans un cerveau désincarné, mais est fondamentalement ancrée dans le corps et l’action. Apprendre, dans cette perspective, ce n’est pas simplement stocker des informations : c’est construire des schèmes d’action, affiner des modèles internes et développer une sensibilité sensorimotrice au monde.

Ces principes justifient les approches pédagogiques actives : des méthodes qui placent le mouvement, la coordination et l’engagement corporel au cœur de l’apprentissage, plutôt que de le confiner à la transmission verbale ou écrite. L’apprentissage moteur est d’autant plus efficace qu’il s’effectue dans des conditions proches des situations réelles, avec une rétroaction sensorielle riche et une progressivité adaptée aux capacités des apprenants.

Concrètement, ces principes inspirent les approches pédagogiques intégrant mouvement, coordination et attention que Brain Ball® documente et explore : de l’éducation physique à la rééducation neurologique, en passant par l’apprentissage de nouvelles habiletés motrices ou l’activation cognitive par le geste. Les travaux de Berthoz offrent un cadre théorique solide pour penser la relation entre corps, cerveau et apprentissage.

Pourquoi Alain Berthoz reste une référence scientifique aujourd’hui

Plus de trente ans après ses premières grandes publications, les travaux d’Alain Berthoz conservent une actualité remarquable. Ses cadres théoriques — le cerveau anticipateur, la simulation interne, la simplexité — continuent d’être cités, discutés et appliqués dans des disciplines aussi variées que la neurologie, la robotique, les sciences du sport et la pédagogie.

Son œuvre illustre une conviction rarement aussi bien défendue en neurosciences : le cerveau ne peut être compris isolément du corps qui agit, ni du monde dans lequel il se meut. Cette vision transversale — qui rapproche physiologie, psychologie et philosophie — lui a valu une audience bien au-delà des seuls spécialistes.

En 2025, quarante-six chercheurs de disciplines différentes ont rendu hommage à l’étendue de son influence dans l’ouvrage collectif Autour d’Alain Berthoz — Franchir les frontières pour décrypter le cerveau (Mirdal, dir., Odile Jacob, 2025). Ce témoignage collectif confirme sa place dans l’histoire des neurosciences du mouvement.