Université de Toulouse · CBI / CRCA / CAB

Comprendre l’émergence d’un comportement grâce à la mécano-éthologie

De la fourmi à l’homme
De la locomotion au transport collectif de charge
De l’exosquelette aux systèmes bioinspirés

Ce site présente les recherches, projets, enseignements et responsabilités que j’ai développés ou coordonnés au cours de ma carrière universitaire.

La recherche et l’enseignement universitaires reposent sur un effort collectif. Ce site est une manière de rendre compte des travaux que cet engagement et les financements publics rendent possibles. Il s’adresse aux citoyens qui souhaitent en comprendre les enjeux, aux étudiants et aux collègues de toutes disciplines.

Portrait de Pierre MORETTO, professeur des universités en biomécanique
Professeur des universités · Université de Toulouse

Mécano-éthologie

Recherche

CNRSANRANRTRégion OccitanieInstitut Carnot CognitionUnion européenneMédicapteursStade ToulousainColomiers Rugby

Comprendre comment les propriétés mécaniques des organismes et leurs interactions contribuent à l’émergence des comportements, puis explorer leur transfert vers des systèmes bioinspirés.

Biomimétisme et approche adimensionnelle

Deux projets complémentaires : comprendre la locomotion et le transport de charge chez l’homme et la fourmi, puis utiliser les lois de changement d’échelle pour transférer ces connaissances vers la robotique et les exosquelettes.

Projet CAB 7

Locomotion et transport de charge

Biomécanique de la locomotion et du transport de charge chez l’homme et la fourmi, avec une attention portée aux coordinations individuelles et collectives.

En savoir plus sur le projet CAB 7 →
Rattachement. Centre de biologie intégrative (CBI) · Centre de Recherche sur la Cognition Animale (CRCA) · équipe Collective Animal Behaviour (CAB).
Université de Toulouse

Onglet 02

Enseignements

J’enseigne à l’Université de Toulouse, à la Faculté des sciences du sport et du mouvement humain (F2SMH) et à la Faculté sciences et ingénierie (FSI).

Mon enseignement s’appuie sur une approche interdisciplinaire du mouvement, à l’interface entre biologie, biomécanique, neurosciences, physique, modélisation et robotique. Au-delà de l’acquisition de connaissances, je cherche à placer les étudiants en situation de comprendre, modéliser, expérimenter et résoudre un problème.

Cette démarche m’a conduit à faire évoluer régulièrement mes enseignements, tant dans leurs contenus que dans leurs formats pédagogiques : analyse de données expérimentales, programmation, simulation, robotique, confrontation entre systèmes biologiques et artificiels, ou encore apprentissage par problèmes.

Les propositions pédagogiques que je porte s’adressent également aux écoles doctorales de l’Université de Toulouse, pour initier des doctorants de différentes disciplines au biomimétisme. Nous avons également obtenu des financements TIRIS dans le cadre de l’appel à projets « Minor Programs » afin de développer une offre d’enseignements consacrée au biomimétisme et au dialogue entre les disciplines dès la licence (Projet porté par Loic TEN-HAGE). Découvrir le programme de formation TIRIS ↗

Les supports de cours restent réservés aux étudiants inscrits aux enseignements. Cette page présente en revanche les principes pédagogiques, thématiques et dispositifs originaux développés au fil de mes enseignements.

Domaines enseignés

  • Biomécanique et analyse du mouvement
  • Programmation scientifique et Python
  • Traitement du signal et données expérimentales
  • Biomimétisme, éthologie et biorobotique
  • Performance sportive, santé et réhabilitation

Transmission et encadrement

De la licence au doctorat, les enseignements s’appuient sur les capteurs, l’analyse vidéo, la modélisation et des situations expérimentales concrètes.

Les exemples ci-dessous illustrent des dispositifs pédagogiques fondés sur l’expérimentation et la résolution de problèmes.

Biomécanique · Mesure · Programmation

Du laboratoire au smartphone : mesurer et comprendre le mouvement

À partir d’articles scientifiques qui les intéressent, les étudiants choisissent une habileté motrice à étudier et construisent leur démarche expérimentale. En salle d’analyse du mouvement, ils confrontent un système professionnel de référence, Vicon, utilisé comme « gold standard », à des moyens plus accessibles : vidéo sur smartphone et capteurs embarqués.

Les acquisitions Vicon sont couplées aux prises de vue d’un téléphone portable. Les croix orange placées sur le sujet servent de repères pour l’analyse du mouvement sur ces vidéos. Un second téléphone, porté par le sujet, enregistre les signaux inertiels : les accélérations linéaires et les données de rotation permettent d’étudier les différentes phases du mouvement.

Passage assis–debout avec déambulateur. Repérer les phases du transfert et les changements d’appui.
Mise en situation de boiterie. Étudier les asymétries et les différentes phases de la marche.
Marche avec une canne. Mettre en relation le mouvement du corps et l’utilisation d’une aide à la marche.

Ces mises en situation conduisent les étudiants à traiter des signaux, analyser le mouvement par la biomécanique et programmer des algorithmes pour calculer des paramètres pertinents. Ils comparent les résultats obtenus avec les différents dispositifs et en discutent les possibilités et les limites. Certains projets vont jusqu’au développement d’applications de biofeedback, qui transforment les mesures en retours d’information pour l’utilisateur.

Cette démarche développe des compétences particulièrement utiles en master Activité physique adaptée et en master Entraînement et optimisation de la performance sportive (EOPS) : concevoir une mesure, manipuler des outils d’analyse quantifiée du mouvement et exploiter de façon critique les données issues de systèmes professionnels ou de smartphones.

Éthologie · Comportement · Cognition

Programmer un comportement : une proie et un prédateur avec Thymio

En master Éthologie Cognitions Comparées (ECC), les étudiants traduisent des comportements sous forme d’algorithmes. Deux groupes programment chacun un robot Thymio, appelé à évoluer dans une enceinte close. Les rôles sont tirés au sort : un groupe conçoit le comportement du prédateur, l’autre celui de la proie.

Comment détecter l’autre robot, le poursuivre ou l’éviter, tout en tenant compte des limites de l’enceinte ? Les étudiants doivent expliciter les informations utilisées et les règles qui relient la perception à l’action, puis tester et ajuster leur programme.

La confrontation des deux robots permet d’observer comment des règles individuelles produisent une interaction. Cet exercice associe observation du comportement, modélisation, programmation et expérimentation.

Atelier proie–prédateur avec les robots Thymio. Étudiants du master 2 Éthologie Cognitions Comparées (ECC), 2025, avec José CASTILLO, LIRMM. En médaillon : robot Thymio, photographie Thymio / Mobsya.

Écoles doctorales · Biomimétisme · Conception collective

Apprendre le biomimétisme par un défi en équipe : les ateliers Biomimove

Depuis 2025, les rencontres Biomimove proposent une initiation au biomimétisme fondée sur la rencontre entre disciplines et la mise en pratique. Les conférences apportent des exemples issus du vivant ; les ateliers invitent les participants à transformer ces connaissances en pistes de conception.

Qu’est-ce qu’un hackathon ? C’est un atelier intensif, limité dans le temps, où une équipe réunit ses compétences pour répondre à un défi et présenter une proposition. Il ne nécessite pas toujours de programmer : ici, l’objectif est de concevoir à partir du vivant. Ce format prend la forme d’un créathon en 2025 et 2026.

En 2025 : découvrir la méthode, puis concevoir. Le programme associe une introduction à la démarche biomimétique, animée par David MACQUART (CeeBIOS), Magali GERINO (PU, Ecologie) et Pierre MORETTO, à un jeu sérieux et un créathon autour du mouvement, de la bioinspiration et du biomimétisme. Les groupes travaillent durant deux séquences, puis présentent leurs projets. Cette progression relie découverte des principes, échange entre participants et formulation d’une proposition commune.

En 2026 : s’inspirer du vivant pour concevoir des exosquelettes. Le programme du 20 novembre prévoit une initiation avec David MACQUART, puis deux ateliers : le choix du modèle biologique et la boucle de conception. Organisée avec la Fondation Catalyse, le Catalyseur et CEEBIOS, cette journée se terminera par la présentation des projets et un prix du jury.

L’ambition pédagogique. Apprendre à formuler un besoin, rechercher un principe biologique pertinent, en dégager le fonctionnement et discuter sa transposition dans un système artificiel. Le travail collectif développe l’écoute, la créativité argumentée et l’esprit critique : chaque équipe doit expliciter ses hypothèses, les limites de l’analogie et les étapes nécessaires pour tester sa proposition.

Ces ateliers s’inscrivent dans mon engagement pour une offre de formation au biomimétisme destinée aux étudiants de Masters et Doctorats et complètent le développement d’enseignements soutenu par TIRIS dans le cadre de l’appel à projets « Minor Programs ».

Formation · Recherche · Animation scientifique

Administration des universités

Construire des formations partagées, développer des moyens expérimentaux et animer des communautés scientifiques : trois dimensions de mon engagement collectif, à Lille, à Toulouse et au niveau national.

01 · LilleStructurer les formations

Vice-présidence et télé-enseignement.

02 · ToulouseDévelopper les moyens et les projets

Plateforme d’analyse du mouvement et stratégie scientifique.

03 · NationalAnimer les réseaux scientifiques

Master Lille-Nord de France, GDR BIOMIM, Biomimove et HAL.

01

Lille — Université de Lille 2

Responsabilités pédagogiques et coordination interuniversitaire

2006–2009 · Vice-présidence

Organiser l’offre de master à Lille 2

Vice-doyen en charge du master « Sciences, ingénierie et métiers du sport », j’ai assuré l’organisation des six options de master proposées à la Faculté des sciences du sport et de l’éducation physique. Ces responsabilités s’inscrivaient dans mon engagement au sein des instances et des formations de la faculté.

2003–2009 · Innovation pédagogique

e-M@ster — Mutualiser le télé-enseignement

En parallèle, j’ai porté de 2003 à 2009 le projet e-M@ster, consacré au télé-enseignement à Lille 2 et dans le réseau Grand Nord. L’ensemble de ces responsabilités participait à la mise en commun des compétences pédagogiques et scientifiques entre établissements, pour structurer une formation à la recherche à l’échelle interuniversitaire.

02

Toulouse — Université de Toulouse

Infrastructure expérimentale et structuration de la recherche

2013–2020 · Création et direction

Une plateforme pour l’analyse du mouvement

J’ai créé et dirigé de 2013 à 2020 la plateforme d’analyse du mouvement de la F2SMH, en partenariat avec le CREPS de Toulouse. Cette responsabilité associait le développement des moyens expérimentaux et la construction de collaborations scientifiques et professionnelles.

La plateforme, connue sous le nom de CAAPS et aujourd’hui présentée sous le nom de PRIMH, met en relation recherche, analyse de la performance et applications dans le domaine du mouvement humain.

03

Réseaux et responsabilités scientifiques de niveau national

Fédérer une communauté, organiser ses échanges et diffuser ses travaux

2003–2009 · Réseau Grand Nord

Coordonner le master Lille-Nord de France

5 universités65 enseignants-chercheurs26 équipes et laboratoires

De 2003 à 2009, j’ai assuré la responsabilité et la coordination régionale du master recherche « Sciences du sport » du réseau Grand Nord, puis, en 2008–2009, celles du master STAPS du réseau « Lille-Nord de France ». Pilotée par Lille 2, cette formation était co-habilitée par cinq universités : Lille 2, Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis, Picardie Jules Verne à Amiens, Artois — site de Liévin — et Littoral Côte d’Opale.

Cette mission consistait à fédérer les cours et les séminaires de 65 enseignants-chercheurs (18 PU, 5 MCU HDR et 42 MCU) — rattachés à 26 Equipes d’accueil et laboratoires du Nord-Pas-de-Calais et de Picardie. Elle associait la coordination des parcours co-habilités et l’interface avec les écoles doctorales en biologie-santé et en droit, sciences humaines et sociales.

Depuis 2019 · Animation scientifique

GDR BIOMIM 2088 — Animer une communauté autour du mouvement

Impliqué depuis 2019 dans la construction du GDR CNRS 2088 « Biomimétisme et Bioinspiration », dont les activités ont débuté en 2020, je suis membre de son conseil scientifique et responsable de l’axe « Mouvement, Déplacement, Biomécanique, Biorobotique ». Cette responsabilité consiste à mettre en relation des chercheurs de différentes disciplines autour de la compréhension du mouvement animal et humain et de son transfert vers des systèmes bioinspirés.

Les questions abordées relient la perception à l’action, les propriétés mécaniques des organismes à leurs capacités de déplacement, et les coordinations individuelles aux comportements collectifs. L’animation de cet axe rapproche ainsi biologie, éthologie, biomécanique et robotique, avec une double ambition : s’inspirer du vivant pour concevoir des dispositifs et utiliser les modèles et robots pour tester des hypothèses sur le vivant.

2023 · 2024 · 2025 · 2026

Biomimove — Faire vivre les échanges

Cette mission se concrétise par l’organisation de sessions scientifiques et des rencontres Biomimove « Mouvement animal et humain, Biomécanique, Biorobotique », sous l’égide du GDR. Les conférences présentent les avancées des équipes ; les tables rondes permettent de confronter les méthodes et de dégager des questions communes ; les ateliers et jeux sérieux ouvrent la démarche biomimétique à l’expérimentation collective. Les rencontres associent chercheurs, doctorants et partenaires du transfert, notamment Ceebios et les acteurs régionaux de l’innovation.

À travers cette organisation, je contribue à la continuité des échanges entre les équipes et au développement de collaborations au-delà des journées de rencontre. Les éditions Biomimove 2023, 2024 et 2025, puis Biomimove 2026, en préparation, inscrivent cette animation dans la durée, en articulant présentations scientifiques, discussions et mise en pratique.

Science ouverte · Diffusion

HAL Biomimove — Prolonger les rencontres

La collection HAL Biomimove prolonge cette dynamique par la diffusion des travaux associés aux rencontres. Elle participe à la constitution d’une mémoire scientifique commune et à la visibilité des contributions, en permettant de retrouver les documents déposés et de poursuivre les échanges entre les éditions. L’organisation des rencontres et la diffusion dans HAL relèvent ainsi d’un même engagement : faire circuler les connaissances et rendre les travaux accessibles à une communauté interdisciplinaire.