Comme l’a montré l’utilisation de sarin en Syrie en 2013, les agents chimiques de guerre restent une menace. L’exposition de populations est une situation d’urgence qui nécessite des moyens rapides et efficaces. La décontamination et le soin des personnes exposées restent une priorité. Les cheveux représentent une matrice couramment utilisée dans le domaine médico-légal. Dans ce travail, notre intérêt se porte sur la capacité du cheveu à capter et libérer des composés dans l’air, notamment l’ypérite, ainsi que sur l’efficacité de décontamination de cette matrice. Pour ce travail, nous avons utilisé deux composés aux propriétés physiques/chimiques proches de celles de l’ypérite : le salicylate de méthyle et le 2-chloroéthyl éthyl sulfure. Les deux similis ont été retenus par le cheveu avec une plus grande affinité pour le salicylate de méthyle. Nous avons observé une corrélation entre l’intensité d’exposition (influence de la dose et du temps) et la teneur en contaminants retrouvés sur les cheveux. Ces résultats montrent qu’il est possible d’utiliser le cheveu pour détecter une exposition individuelle. Après exposition, la teneur dans des cheveux laissés à désorber a été mesurée avec le salicylate de méthyle. Les résultats obtenus ont montré que les cheveux contaminés sont susceptibles de libérer les toxiques. Cela peut poser un problème sanitaire, qui implique donc que la décontamination des cheveux soit étudiée. Les protocoles de décontamination testés montrent une efficacité partielle (élimination de 40 à 80%). Ces résultats impliquent la nécessité d’optimiser les procédures actuelles ou de définir de nouveaux outils pour la décontamination du cheveu après exposition. / As shown by sarin use in Syria (2013), chemical warfare agents remain a threat. Chemical exposure of populations is an emergency situation, where quick and efficient means are mandatory. Decontamination and care of the victims are a priority. Scalp hair is routinely used as a biological matrix in forensic sciences. In this thesis work, interest focuses on hair capacity to trap and release compounds from atmosphere, especially sulphur mustard, as well as decontamination of this matrix. For this work, two molecules with similar physical/chemical properties to sulphur mustard were used: methyl salicylate and 2-chloroethyl ethyl sulphide. Both simulants were trapped by scalp hair, with higher affinity towards methyl salicylate. We observed a correlation between exposure intensity (influence from dose and time) and simulant content recovered from hair analysis. Results suggest that hair can be used to assess individual contamination. After exposure, evolution of methyl salicylate hair content has been measured. Results pointed out that contaminated hair can thereafter release the simulants. This can lead to health issue, highlighting the fact that hair decontamination must be investigated. Tested decontamination protocols showed a partial efficacy (40-80% removal). Those results evidenced the need to optimise current procedures or define new tools for hair decontamination after chemical exposure.

Les agents chimiques de guerre et leurs dérivés pesticides sont des molécules toxiques qui provoquent une incapacité temporaire ou des dommages permanents allant jusqu’à la mort de l’individu. Une des voies majeures de la contamination est la pénétration cutanée. La protection de la peau semble donc importante pour prévenir de ces dangers. Cette thèse concerne l’élaboration de nouveaux topiques protecteurs cutanés contenant des polymères HASE fluorés greffés avec des nanoparticules de silice, cérine ou titane. Dans un premier temps les actifs ont été synthétisés en grosse quantité et leurs propriétés de mouillabilité améliorées. Les tests toxicologiques ont montré que les actifs n’étaient pas irritants pour la peau et non toxiques pour l’environnement. La formulation de ces polymères a permis le développement de deux nouvelles crèmes barrières contre la pénétration du paraoxon dont l’efficacité est dépendante de la présence des nanoparticules. Le greffage des nanoparticules à un polymère HASE fluoré et leur formulation a donc permis le développement de nouveaux topiques efficaces. L’évaluation de l’efficacité a été réalisée sur membranes artificielles et confirmée sur explants de peaux humaines. Enfin, le peu de disponibilité des explants de peaux humaines a motivé le développement d’un modèle d’efficacité utilisant des épidermes humains reconstruits. / Chemical warfare agents and pesticides are toxic molecules causing temporary incapacitation or permanent harms leading to the death of people. One of the major routes of contamination is the percutaneous penetration. Skin protection is important to prevent these dangers. The aim of this thesis is to develop new active topical skin protectants based on nanoparticular networks containing fluorinated HASE polymers grafting with silica, cerium or titanium nanoparticles. First, polymers were synthesized in larger quantity and their wettability properties improved. Toxicological studies have showed that these compounds are non-irritant and non-toxic for the environment. The formulation of these polymers has led to the elaboration of two new barrier creams against paraoxon penetration whose efficiency is dependent on the presence of nanoparticles. Therefore, the grafting of nanoparticles to fluorinated HASE polymer and their formulation have enabled the development of new active topical skin protectant. Efficiency evaluation was done using artificial membranes and was confirmed on ex vivo human skin. The limited availability of human skin explants has motivated the development of a new efficiency model using reconstructed human epidermis.

Les neurotoxiques organophosphorés sont appelés agents chimiques de guerre car ils sont une menace à la fois pour les militaires et pour les populations civiles. La voie percutanée est l’une des principales voies d’entrée pour ces agents, et plus particulièrement pour le VX, très peu volatil. La décontamination des surfaces exposées est alors cruciale afin d’éviter l’intoxication des victimes. En cas d’attentat terroriste, le cuir chevelu humain pourrait être un site préférentiel d’exposition. Cette partie du corps, riche en follicules pileux, pourrait nécessiter des produits et des processus de décontamination adaptés. Ce travail est divisé en 4 parties : 1) Validation d’un modèle de peau in vitro pour le cuir chevelu humain ; 2) Détermination des stratégies de décontamination ; 3) Formulation de nouveaux systèmes de décontamination ; 4) Évaluation de leur efficacité de décontamination. La peau d’oreille de porc est un modèle pertinent pour l’étude de la pénétration percutanée in vitro du VX à travers le cuir chevelu humain. La peau de dessus de tête de porc représente un bon modèle de cuir chevelu humain pour l’étude de l’affinité du VX avec la tige pilaire. L’étude de distribution du VX selon différents temps d’exposition a montré que la majorité du toxique reste à la surface de la peau jusqu’à 2h d’exposition. Il est donc intéressant de décontaminer la peau même après 2h d’exposition aux agents chimiques de guerre. Les microémulsions comprenant un actif détoxifiant (oxime) sont les systèmes les plus efficaces car ils pénètrent en profondeur afin de venir détruire le toxique in situ dans la peau. Les poudres et les émulsions de Pickering ont une action de surface et permettent d’extraire le toxique présent à la surface de la peau et dans les couches superficielles. Les résultats de nos études in vitro ont montré que ces formulations sont significativement plus efficaces que la terre à foulon pour une décontamination après 45 min d’exposition au VX / Organophosphorous nerve agents are designed as chemical warfare agent because they represent a threat both for the military and the civilians. Due to its low volatility, VX mainly remains in its liquid form and mostly presents a contamination by skin contact. Decontamination of exposed body surface is therefore crucial to prevent victims' poisoning. In case of terrorist acts, civilian human scalp could be a preferential site of exposure. This body region, rich in hair follicles, may require adapted decontamination products and procedures. The aims of this work are: 1) Validation of a relevant in vitro human scalp skin model; 2) Determination of decontamination strategies; 3) Formulation of new decontamination systems; 4) Evaluation of their decontamination efficacy. Pig ear skin is a relevant model when studying the in vitro percutaneous penetration of VX through human scalp. Pig skull roof skin could be used when studying the affinity of VX for hair. This study has shown that most of the nerve agent remains on the skin surface up to 2h of exposure, which means that it is worth decontaminating even if contamination occurred 2h before. Microemulsions loading a detoxifying agent (oxime) are the most efficient systems because they are able to penetrate deeper into the skin to neutralize the agent in situ. Adsorbing powders and Pickering emulsions could interact with the agent present on the skin surface and in the superficial layers. Our results from the in vitro experiments have demonstrated that these formulations are more efficient than Fuller's earth for skin decontamination after 45 min of VX exposure