Numéro national de thèse

2026UTLSJ037

Titre en français

Comprendre et favoriser le flow dans les jeux vidéo : mesures psychophysiologiques et ajustement dynamique de la difficulté

Titre en anglais

Understanding and Fostering Flow in Video Games: Psychophysiological Measures and Dynamic Difficulty Adjustment

Auteur

Pujol, Morgane

Directeur de recherche

Lemercier, Céline (19..-.... ; enseignante-chercheuse en psychologie)

Co-directeur de recherche

Caroux, Loïc (19..-....)

Date de soutenance

30 juin 2026

Établissement

Université de Toulouse

Université Toulouse-Jean Jaurès

École doctorale

CLESCO : Comportement, Langage, Éducation, Socialisation, Cognition

Diplôme

Doctorat en Ergonomie

Unité de recherche

Cognition, Langues, Langage, Ergonomie - CLLE

Sujet

Sciences cognitives

Mots-clés en français

Engagement optimal

Psychophysiologie

Pupillométrie

Ajustement Dynamique de la Difficulté

Systèmes interactifs

Jeux vidéo

Mots-clés en anglais

Optimal engagement

Psychophysiology

Pupillometry

Dynamic difficulty adjustment

Interactive systems

Video games

Résumé en français

Le flow est une expérience d’engagement optimal caractérisé par une concentration intense, un sentiment de contrôle et un équilibre entre les exigences d’une activité et les compétences mobilisées pour y répondre. Depuis les travaux fondateurs de Csikszentmihalyi, le flow a fait l’objet de nombreuses recherches qui ont mis en avant sa nature multidimensionnelle et dynamique. Toutefois, cette complexité soulève encore des questions quant à sa conceptualisation, sa mesure et son maintien au cours de l’activité. Cette thèse vise à contribuer à la compréhension du flow à trois niveaux complémentaires. Premièrement, elle propose de caractériser le flow en tant qu’expérience dynamique intégrant des composantes cognitives, comportementales, affectives et physiologiques. Deuxièmement, elle examine de manière critique les outils d’évaluation existants et développe des approches permettant d’en saisir la dynamique en continu, notamment à travers l’articulation de mesures subjectives et physiologiques. Troisièmement, elle explore les implications de ces avancées pour la conception de systèmes interactifs capables de s’adapter à l’état de l’utilisateur. Les jeux vidéo ont été choisis comme terrain d’investigation en raison de leur capacité à manipuler finement la difficulté de la tâche, constituant ainsi un environnement particulièrement pertinent pour l’étude du flow. Ainsi, la première étape de cette thèse a consisté en une revue systématique et méta-analyse visant à identifier les facteurs favorisant l’émergence du flow dans ce contexte interactif. Quatre études expérimentales ont exploré les relations entre difficulté, flow, effort et états affectifs à travers des manipulations expérimentales de la difficulté et l’enregistrement simultané de mesures subjectives, comportementales et physiologiques (activité électrodermale, fréquence cardiaque, variabilité cardiaque, pression artérielle, pupillométrie). Ces travaux ont permis de mettre en évidence un profil psychophysiologique spécifique du flow, caractérisé par un niveau d’activation modéré et un plaisir élevé. Par ailleurs, une approche innovante a été utilisée pour suivre la dynamique de l’expérience de flow sans interrompre le joueur. Enfin, dans l’étude finale de la thèse, un jeu adaptatif ajustant sa difficulté selon la taille de la pupille a été conçu pour en évaluer l’impact sur le flow. En articulant contributions théoriques, méthodologiques et appliquées, cette thèse propose une approche intégrative du flow et ouvre des perspectives pour la conception de systèmes sensibles à l’état de l’utilisateur, au-delà du seul domaine du jeu vidéo, notamment dans les contextes d’apprentissage et de formation.

Résumé en anglais

Flow is an experience of optimal engagement characterized by intense concentration, a sense of control, and a balance between the demands of an activity and the skills required to perform it. Since the seminal work of Csikszentmihalyi, flow has been widely studied, highlighting its multidimensional and dynamic nature. However, this complexity still raises questions regarding its conceptualization, measurement, and maintenance throughout an activity. This dissertation aims to contribute to the understanding of flow at three complementary levels. First, it characterizes flow as a dynamic experience involving cognitive, behavioral, affective, and physiological components. Second, it critically examines existing measurement tools and develops approaches to capture the dynamics of flow continuously, notably through the integration of subjective and physiological measures. Third, it explores the implications of these advances for the design of interactive systems capable of adapting to the user’s state. Video games were chosen as the experimental context because they allow precise manipulation of task difficulty, making them particularly suitable environments for studying flow. The first stage of this research consisted of a systematic review and meta-analysis aimed at identifying factors that promote the emergence of flow in interactive contexts. Four experimental studies then explored the relationships between difficulty, flow, mental effort, and affective states through controlled manipulations of task difficulty combined with the simultaneous recording of subjective, behavioral, and physiological measures (electrodermal activity, heart rate, heart rate variability, blood pressure, and pupillometry). These studies revealed a specific psychophysiological profile of flow characterized by moderate physiological activation and high levels of enjoyment. In addition, an innovative approach was used to track the temporal dynamics of flow without interrupting the player’s activity. Finally, the last study of this dissertation involved the design of an adaptive game that adjusted its difficulty based on pupil diameter in order to evaluate its impact on flow. By combining theoretical, methodological, and applied contributions, this dissertation proposes an integrative approach to the study of flow and opens new perspectives for the design of systems sensitive to the user’s internal state, beyond the domain of video games, particularly in learning and training contexts.