Le patrimoine culturel immatériel (PCI) englobe les pratiques vivantes, l'artisanat traditionnel et les savoirs transmis par le geste, constituant une dimension essentielle mais vulnérable du patrimoine culturel humain. Contrairement au patrimoine matériel, qui bénéficie de technologies de numérisation bien établies, le PCI reste insuffisamment pris en charge par les méthodes de préservation existantes. Sa nature éphémère, incarnée et multisensorielle résiste aux approches de documentation conventionnelles, créant un besoin urgent de cadres technologiques capables de capturer et de restituer la pleine richesse sensorielle des pratiques culturelles.

Cette thèse aborde le défi de la préservation du PCI à travers le développement d'une chaîne de traitement pour la création de jumeaux numériques multisensoriels, c'est-à-dire des représentations numériques qui dépassent les dimensions audiovisuelles 2D traditionnelles pour englober l'ensemble du spectre sensoriel des pratiques culturelles, afin de les restituer en réalité virtuelle multisensorielle. En utilisant le chantier expérimental médiéval du château de Guédelon comme laboratoire vivant, au sein duquel les artisans appliquent des techniques du treizième siècle en environnement extérieur non contrôlé, nous confrontons les défis pratiques liés à la documentation de l'artisanat traditionnel dans des conditions de travail authentiques.

Au travers de nos recherches, nous proposons trois contributions technologiques complémentaires couvrant plusieurs aspects de la chaîne de préservation : capture, restitution et évaluation. Pour la capture, nous introduisons Kineo, un système de capture de mouvement sans marqueurs et sans calibration, capable de reconstruire des mouvements humains 3D haute fidélité à partir d'un nombre restreint de caméras RGB, sans nécessiter d'installation complexe, de matériel dédié ou de procédures de calibration fastidieuses et sujettes aux erreurs. Pour la restitution, nous présentons Nebula, un dispositif olfactif portable et open source offrant une stimulation olfactive précisément contrôlée dans des expériences de réalité virtuelle à six degrés de liberté, compatible avec les casques PC et autonomes. Pour l'évaluation, nous proposons PLUME, une boîte à outils logicielle pour l'enregistrement, la relecture, l'analyse et le partage de données comportementales et physiologiques multimodales issues d'expériences immersives.

Au-delà des applications directes au patrimoine, ce travail établit des fondations méthodologiques et des outils open source qui réduisent les barrières techniques pour les chercheurs de différentes disciplines, favorisant des avancées en analyse du mouvement humain, réalité virtuelle multisensorielle et évaluation de l'expérience utilisateur.

Pour promouvoir la reproductibilité et faciliter les recherches futures, tous les développements présentés dans cette thèse sont disponibles en open source, incluant les implémentations logicielles et les conceptions matérielles.