La capacité à effectuer des tâches complexes est emblématique du comportement humain. Elle est essentielle dans de nombreux aspects de la vie quotidienne, ce qui est particulièrement vrai dans les contextes où la sécurité des personnes dépend de cette capacité (par exemple, les pilotes de ligne) ou pour les personnes souffrant de troubles cognitifs. L'objectif de cette thèse était double : (1) développer des outils pour prédire la performance des tâches complexes chez les personnes en bonne santé à partir de données neurophysiologiques ; et (2) développer des protocoles pour améliorer la performance des tâches complexes chez les personnes en bonne santé ou les tâches de la vie quotidienne chez les patients atteints de lésions cérébrales.Pour atteindre ces objectifs, nous avons d'abord sélectionné une tâche qualifiée de complexe (Space Fortress) car elle était décrite comme impliquant des fonctions cognitives de haut niveau telles que les fonctions exécutives. Nous avons démontré que cette tâche possède de solides qualités psychométriques, étant hautement sensible, fiable et valide, ce qui en fait une tâche appropriée reposant sur les fonctions exécutives globales.Le premier axe de recherche de cette thèse a porté sur la prédiction de la performance à cette tâche à partir de mesures neurophysiologiques. En utilisant deux techniques différentes de neuroimagerie (spectroscopie fonctionnelle dans le proche infrarouge et électroencéphalographie), nous avons pu démontrer que l'activité cérébrale intrinsèque (c'est-à-dire à l'état de repos) du réseau fronto-pariétal pouvait prédire une partie de la performance globale à cette tâche. Une perspective majeure de ce travail est qu'il pourrait exister des marqueurs neuronaux intrinsèques de tâches plus complexes (par exemple, piloter un avion ou conduire). Dans le contexte de la neuroergonomie, de tels marqueurs pourraient être utilisés soit comme un outil prédictif à des fins de sélection, soit comme une opportunité d'élaborer un entraînement cognitif individualisé.Un deuxième axe de recherche de cette thèse s'est focalisé sur l'amélioration des performances par l'utilisation de la stimulation cérébrale non invasive couplée à un entraînement cognitif. Nos résultats montrent qu'un certain type de montage (stimulation transcrânienne haute définition à bruit aléatoire) favoriserait non pas la vitesse d'apprentissage, mais le maintien des performances à long terme. Des résultats similaires, qui restent à confirmer, ont été obtenus chez des patients dysexécutifs atteints de lésions cérébrales, avec une amélioration des performances dans certaines de leurs tâches quotidiennes (par exemple, planifier des courses, gérer une boîte mail, préparer une recette).Les résultats obtenus au cours de cette thèse pourraient conduire au développement de nouveaux programmes d'entraînement cognitif ciblé. De tels programmes pourraient permettre d'améliorer la qualité de l'entraînement et de la prise en charge de certaines personnes, qu'elles soient en bonne santé, confrontées à des situations complexes ou atteintes de lésions cérébrales, confrontées à des défis quotidiens.