De nouveaux produits et services jouissent aujourd'hui d'un succès surprenant, alors qu'ils ne s'intègrent pas dans les canons traditionnels de l'innovation. Sans proposer de ruptures technologiques ni d'usages clairement identifiés, ces biens suscitent toutefois une large exploration d'usages nouveaux et inconnus, à l'image du service web Twitter ou du téléphone iPhone qui viennent bouleverser les pratiques quotidiennes de leurs usagers dans de nombreux domaines, y compris professionnels.La littérature apporte des réponses partielles aux enjeux soulevés par cette classe de biens, mais semble limitée par une vision des biens comme systèmes de découplages de la conception d'usages : celle-ci aurait lieu au sein de la firme par des approches de type analyse d'usage ou bien auprès d'usagers-concepteurs très compétents.Nous proposons ici une théorie qui veut intégrer ces différents apports tout en soulevant les hypothèses que nous jugeons trop restrictives sur les usagers, les biens et leurs rapports à la conception d'usage. Ce projet nous amène à rediscuter la notion de biens pour les considérer comme des espaces de conception d'usages, à destination d'acteurs à la fois usagers et concepteurs.Ce nouveau paradigme suppose en revanche de réinterroger le rôle de la firme dans l'organisation de cette action collective de conception d'usages. La confrontation de notre modèle théorique à trois études de cas révèle que les succès que l'on connait aujourd'hui reposent sur une organisation sophistiquée des relations entre la firme et ses usagers concepteurs, ainsi qu'une ingénierie spécifique de dispositifs de conception, de formation et de coordination. / De nouveaux produits et services jouissent aujourd'hui d'un succès surprenant, alors qu'ils ne s'intègrent pas dans les canons traditionnels de l'innovation. Sans proposer de ruptures technologiques ni d'usages clairement identifiés, ces biens suscitent toutefois une large exploration d'usages nouveaux et inconnus, à l'image du service web Twitter ou du téléphone iPhone qui viennent bouleverser les pratiques quotidiennes de leurs usagers dans de nombreux domaines, y compris professionnels.La littérature apporte des réponses partielles aux enjeux soulevés par cette classe de biens, mais semble limitée par une vision des biens comme systèmes de découplages de la conception d'usages : celle-ci aurait lieu au sein de la firme par des approches de type analyse d'usage ou bien auprès d'usagers-concepteurs très compétents.Nous proposons ici une théorie qui veut intégrer ces différents apports tout en soulevant les hypothèses que nous jugeons trop restrictives sur les usagers, les biens et leurs rapports à la conception d'usage. Ce projet nous amène à rediscuter de la notion de biens pour les considérer comme des espaces de conception d'usages, à destination d'acteurs à la fois usagers et concepteurs.Ce nouveau paradigme suppose en revanche de réinterroger le rôle de la firme dans l'organisation de cette action collective de conception d'usages. La confrontation de notre modèle théorique à trois études de cas révèle que les succès que l'on connait aujourd'hui reposent sur une organisation sophistiquée des relations entre la firme et ses usagers concepteurs, ainsi qu'une ingénierie spécifique de dispositifs de conception, de formation et de coordination.

Les nanomatériaux manufacturés (comme les nanoparticules d’oxydes métalliques, les nanotubes de carbone, les nanofibres etc.) possèdent des propriétés remarquables qui leur confèrent des applications industrielles innovantes. Néanmoins, ces nouveaux matériaux soulèvent des inquiétudes vis à vis de leurs potentiels risques. Ces nanomatériaux manufacturés connaissent une production et une commercialisation croissantes. Par conséquent, de plus en plus de personnes sont potentiellement exposées à ces nanomatériaux (aussi bien les consommateurs que les opérateurs) à travers les aérosols qui pourraient être émis au cours du cycle de vie du matériau. L’une des approches possibles de réduction de risque serait la prévention de l’émission qui consisterait en une conception réfléchie du matériau avec un compromis performance/sûreté. La thèse présentée ici suit cette approche. Il s’agit de comprendre le phénomène et les mécanismes d’émission des nanomatériaux manufacturés à l’aide d’outils théoriques et expérimentaux. Le dispositif expérimental développé au cours de cette étude vise (i) à reproduire à l’échelle laboratoire des activités en conditions réelles, (ii) à identifier les mécanismes d’émission, et (iii) à mener simultanément des analyses qualitatives et quantitatives* des nanomatériaux manufacturés émis. Pour la sollicitation mécanique, le procédé d’abrasion a été choisi ; quant au vieillissement environnemental, le choix s’est porté sur un procédé d’exposition accélérée aux rayons d’UV en présence d’humidité et de chaleur. Les résultats suggèrent que les entités microscopiques présentes à la surface d’un matériau (appelées aspérités ou rugosités) subissent globalement 4 types de mécanismes d’enlèvement pendant l’abrasion, suivant la variation de 18 paramètres (liés au matériau et au procédé). Ces mécanismes déterminent la forme, la taille et le nombre de particules de l’aérosol émis. De plus, dans le cas des échantillons testés dans les conditions expérimentales données, il a été observé, lors des essais mécaniques seuls, la génération d’aérosols dans lesquels sont retrouvées des nanomatériaux manufacturés liées à leur matrice. Il s’agit de particules nanométriques et micrométriques. Cependant, dans le cas du couplage abrasion/vieillissement environnemental, après un temps donné de détérioration, il est constaté l’émission de nanomatériaux manufacturés libres, en plus des nanomatériaux manufacturés liés à leur matrice. Les résultats expérimentaux relatifs aux sollicitations mécaniques ont été mis en corrélation avec des lois de mécanique classique utilisant des modèles analytiques. Le modèle utilise en partie des relations semi-empiriques ; après ajustement, on observe une très bonne convergence modèle-expérience. Ce modèle a été utilisé pour réaliser une étude de sensibilité sur les 18 paramètres évoqués précédemment, et ce pour une variation de 25% pour chaque paramètre. Ceci permet d'illustrer la capacité du modèle à hiérarchiser l'influence des différents paramètres sur l'émission de particules, pour des conditions données. Ainsi, ce travail a permis de développer un ensemble constitué d’une part d’outils expérimentaux et d’autre part d’un modèle. Si cet ensemble est largement perfectible, il permet toutefois d’ores et déjà d’entamer une conception “nanosafe by design”. / Engineering nanomaterials (ENM) like metal oxide nanoparticles, carbon nanotubes, nanofibers, etc. possess various innovative properties and their industrial use creates new opportunities. However, they also present new risks and uncertainties. There is an ever growing production and use of the products containing these ENM, like nanocomposites or nanocoatings, which result in an increasing number of workers and consumers exposed to ENM upon their emission (in the form of aerosols) from the products containing them. One of the most favored approaches, to minimize this emission, would be a preventive one which would focus on altering the product’s material properties during its design phase itself without compromising with any of its added benefits.This thesis advocates this approach. It attempts to understand the ENM emission phenomenon and its yielding mechanisms on the basis of combined experimental and theoretical approaches. The experimental set-up, developed during this thesis, is equipped with the necessary elements which can (i) seek to reproduce the real life activities on a laboratory scale (ii) identify the emission mechanism (iii) carry out both qualitative as well as quantitative*analysis of the emitted ENM simultaneously. Whilst the mean chosen for applying the mechanical solicitation or stress is an abrasion process, for the environmental weathering, it is an accelerated UV exposure process in the presence of humidity and heat. The results suggest that depending upon 18 material and process properties/parameters, the microscopic entities present on the surface of a product, called asperities, undergo mainly 4 types of removal mechanisms during abrasion. It is these mechanisms that decide the shape, size and the number of the aerosol particles emitted. Moreover, for the given test samples and experimental conditions studied during the thesis, application of the mechanical stresses alone was found to generate the emitted ENM aerosols in which ENM is always embedded inside the product matrix, thus, a representative product element. In such a case, the emitted aerosols comprise of both nanoparticles as well as microparticles. But if the mechanical stresses are coupled with the environmental weathering, then the eventual deterioration of the product, after a certain weathering duration, may lead to the emission of the free ENM aerosols too. All these experimental findings, pertaining to the effect of the mechanical stresses alone, have also been put into the perspective with classical material and mechanics state laws using a predictive analytical model. A close agreement** of the estimated results of this model with the experimentally measured ones has validated its functioning. This model was used to perform a sensitivity analysis on the aforementioned 18 parameters to rank the influence of a25% variation in each of their values on the particle emission for the given conditions.Thus, during the present thesis, both experimental and theoretical approaches have been developed to study the emission. Despite the fact that these approaches are perfectible, they can still be used during product design phase for the product to be “nanosafe by design”.

La recherche en conception de produits aboutit à des méthodologies et des outils dans le but d'améliorer innovation et créativité. Dans ce contexte, notre recherche propose un modèle de la phase d'exploration du processus de conception de produits; bien que cruciales pour la suite du processus de conception, les phases amont étaient jusqu'à présent peu décrites, en partie car elles impliquent des opérations cognitives difficilement observables. Notre recherche s'est appuyée sur la mise en œuvre d'un protocole expérimental composé de questionnaires, d'entretiens et de simulations d'activités de conception, réalisé avec la participation de designers professionnels. Cette démarche a permis de décrire les stratégies de recherche d'informations et d'images par les designers dans la phase d'exploration du processus de conception et de montrer que le raisonnement créatif amont s'appuie principalement sur les informations visuelles. L'impact des images sur la créativité en design a ensuite été étudié, en particulier en fonction du secteur d'influence de l'image (architecture, mode

Dans un contexte de prise en compte croissante des enjeux environnementaux, l'industrie de la chimie et des procédés se retrouve confrontée à des problématiques de substitution de molécules. Les méthodes de formulation inverse, qui consistent en la recherche assistée par ordinateur de molécules satisfaisant un ensemble de contraintes, répondent de manière efficace à ces problématiques. A partir de l'analyse systémique des usages et fonctionnalités nécessaires dans ce contexte, nous développons un outil logiciel de formulation inverse mettant en oeuvre un algorithme génétique. Celui-ci est capable d'explorer un espace de solutions plus vaste en considérant les mélanges et non les molécules seules. Par ailleurs, il propose une définition des problèmes très flexible qui permet la recherche efficiente de molécules issues de filières renouvelables. En s'appuyant sur l'ingénierie système et l'ingénierie d'entreprise, nous proposons un processus formel de prise de décision pour la substitution de produit dans un contexte industriel. Ce processus de décision multi-critères englobe les phases de définition des exigences, de génération de solutions alternatives, de sélection de la meilleure alternative et de mise en oeuvre du produit. Il utilise une approche dirigée par les modèles et des techniques de prises de décision qui garantissent un alignement opérationnel en complément de l'alignement stratégique. A travers un cas d'étude, nous montrons comment l'utilisation conjointe de notre outil de recherche par formulation inverse et de notre processus de décision permet une démarche environnementale de substitution de produit à la fois efficiente et conforme à la réalité de l'entreprise. / In a context where environmental issues are increasingly taken into account, the chemical related industry faces situations imposing a chemical product substitution. Computer aided molecular design methods, which consist in finding molecules satisfying a set of constraints, are well adapted to these situations. Using a systemic analysis of the needs and uses linked to this context, we develop a computer aided product design tool implementing a genetic algorithm. It is able to explore a wider solution space thanks to a flexible molecular framework. Besides, by allowing a very flexible setting of the problem to be solved, it enables the search of molecules sourced from renewable resources. Based on concepts from system and enterprise engineering, we formalize a decision making process dedicated to the product substitution in an industrial context. This multi-criteria decision process includes the phases of the requirements definition, of the generation of alternative solutions, of the selection of the best alternative and of the product application. It uses a model driven approach and decision making techniques that guaranty an operational alignment in addition to the strategic alignment across the chemical enterprise. Through a case study, we expose how the combination of our computer aided product design tool and our decision making process enables an environmentally compliant approach of product substitution which is both efficient and in adequacy with enterprise context.