L' objet d'étude de cette thèse est l' origami d' ADN. Le nombre important d'applications utilisant cette technique, et leurs diversités, sont des preuves que ces structures présentées en 2007 sont une avancée importante pour la technologie ADN. Dans cette thèse nous présentons dans un premier temps les résultats de simulations sur les propriétés mécaniques de ces nouvelles structures. Les résultats d'expériences et de simulations sur le processus de formations pour de petites structures d'ADN et sur des origamis d'ADN sont présentés dans une deuxième partie. Finalement une application de ces structures à la détection SERS est proposée, et les résultats expérimentaux concernant la réalisation de cette structure sont discutés. / DNA origami are new nanostructures (2006) whose physical properties are still to be understood. In this work we were first interested in their mechanical properties. The first approach of this study was through the use of polymer physics, as it is the classical way to study DNA. We then used computer simulations to model the system in a more detailed manner and to extract general rules on the mechanical behaviour of DNA constructs. The other aspect that we studied is the process of formation of DNA origamis. We first realised an experimental study of the process of formation of the simplest origami that we could envision. This study was intended to investigate basic principles on the process of formation of DNA structures. A coarse grain model is then developed to have a first insight onto the formation process. Then an experimental study on large origamis follows with a modeling of the annealing and melting curves based on the principles determined from the study of the simplest origami. We also worked on the development of a SERS platform.

Le moussage du polypropylène (PP) et du polystyrène (PS) par le scCO2 est étudié de manière systématique avec l’accent sur la relation entre le procédé, la microstructure et les propriétés mécaniques. La première partie de cette thèse porte sur l’amélioration de la résistance au choc du PP par cristallisation induite par le scCO2. Dans un deuxième temps, le PP fortement orienté avec des structures shish-kebab et sphérolite est utilisé pour étudier l’influence de la structure cristalline sur la nucléation et la croissance des cellules pendant le procédé de moussage sous le scCO2. Ensuite, les influences des conditions de moussage ainsi que celles des paramètres structuraux de la mousse de PS ont été étudiées. Les mousses de PS à cellules isotropes ont été comparées avec celles de PS à cellules orientées. Enfin, un procédé de moussage discontinu en deux étapes est développé afin de produire des mousses de PS à cellules bi-modales en utilisant le scCO2 en tant qu’agent de moussage. Cette structure unique de petites et grandes cellules réparties de manière homogène au travers de l’ensemble du volume de la mousse confère à cette dernière des propriétés particulières. / In this work, scCO2 induced foaming of PP or PS is systematically studied with emphasis on the relationship between process, microstructure and mechanical properties. The first part of the thesis deals with the toughening of iPP by scCO2 induced crystallization for the fine separation of rigid crystalline domains and soft amorphous ones in the polymer matrix. The highly oriented iPP with “shish-kebab” and “spherulite” are then used for CO2 foaming to investigate the effect of crystalline structure on the formation of cell nucleation and growth. In addition, the effect of the foaming conditions and the cell structural parameters of PS foams on the mechanical properties are studied systematically. PS foams with isotropic cell morphology and oriented cell one are prepared. Finally, a two-step depressurization batch process is developed to produce bi-modal cell structure PS foams by using scCO2 as the blowing agent. This unique cell structure with both small and large cells homogenously distributed throughout the entire volume of the foam sample might have particular properties.

Caractériser les réseaux de fractures dans les réservoirs de subsurface est un challenge majeur. En effet, les fractures contrôlant en grande partie la perméabilité dans les réservoirs, il est nécessaire aujourd’hui d’en prédire l’organisation. Or, la prédiction des fractures en subsurface est difficilement contraignable du fait (1) de données limitées en termes de résolution (sismique), ou de continuité spatiale (imagerie de puits, carottes), et (2) d’un manque de compréhension des facteurs contrôlant la fracturation. Les analogues de terrain sont une bonne alternative aux données de subsurface, permettant d’accéder à la complexité du réseau de fractures, et aux hétérogénéités des carbonates en 3D. Pour chaque affleurement sélectionné, une étude pluridisciplinaire est réalisée, combinant géologie structurale, sédimentologie, diagenèse et pétrophysique. Ainsi, les conditions, le « timing » et les facteurs contrôlant la fracturation peuvent être précisés à travers l’histoire de l’encaissant carbonaté. La fracturation diffuse dans les carbonates est régie par (1) le faciès de dépôt qui contrôle les hétérogénéités mécaniques et la susceptibilité de la roche à la diagenèse, (2) la diagenèse que contrôle l’acquisition précoce du caractère cassant et l’inhibition de la fracturation tardive, et (3) l’enfouissement, responsable des variations de contraintes verticales et de l’apparition des fractures et stylolites. / Characterizing fracture networks in Naturally Fractured Reservoirs (NFR) is a major challenge for hydrocarbon exploration and production. Because fractures control most of the permeability through the reservoir, there is a necessity to predict their organization. However, at present-day, fracture prediction in the subsurface is poorly constrained because: (1) of limited data from seismic, well imaging and cores, and (2) of lack of understanding of controls on fracture occurrence. Outcrop analogues are good alternative to subsurface data for a full 3D fracture characterization. It enables to access the spatial complexity of fracture patterns, and to the 3D heterogeneities of carbonates. In each selected outcrop, a multidisciplinary approach has been undertaken, There, the conditions, timing and controlling factors on fracturing can be precised through the geodynamic history of the host carbonate. Diffuse fracturing in carbonates is governed by (1) the depositional facies which controls mechanical heterogeneities and rock diagenetic susceptibility, (2) the diagenesis which controls the early rock embrittlement and the late fracture inhibition, and (3) the burial, responsible for vertical stress variation and fracture–stylolite occurrence.

Ce mémoire traite de la synthèse et des propriétés thermiques et mécaniques de polyesteramides statistiques et quasi-alternés obtenus à partir de l’ε-caprolactone et d'acides aminés naturels (β-alanine, glycine et α-alanine). Les polyesteramides statistiques ont été obtenus par ouverture de cycle et polycondensation simultanée des deux monomères par une méthode monotope, tandis que les polyesteramides quasi-alternés ont été élaborés par polyestérification d’un dimère à extrémités hydroxy et ester, préalablement synthétisé par réaction entre ε-caprolactone et ester d'acide aminé. La structure et la microstructure de ces polyesteramides ont été étudiées par spectroscopiques IRTF et RMN 1D et 2D. Les polyesteramides obtenus en deux étapes présentent, comme attendu, une forte tendance à l'alternance, alors que ceux obtenus par synthèse monotope sont complètement statistiques. L’étude des propriétés thermiques par DSC et ATG montre que ces polyesteramides sont semi-cristallins et qu'ils présentent une meilleure stabilité thermique que celle de la poly(ε-caprolactone). Les polyesteramides statistiques contenant des fractions croissantes en β-alanine et supérieures ou égales à 50 mol-% présentent des valeurs de module d’Young et de contrainte à la rupture en traction croissantes et plus élevées que celles de la poly(ε-caprolactone). Les polyesteramides quasi-alternés présentent une cristallinité et des propriétés mécaniques nettement supérieure à celles de leurs homologues statistiques. / This thesis reports the synthesis and thermal and mechanical properties of random or quasi-alternating polyesteramides obtained from ε-caprolactone and natural aminoacids (β-alanine, glycine and α-alanine). The random polyesteramides were obtained by one-pot simultaneous ring-opening and polycondensation of the two monomers, while the alternating ones were prepared by polyesterification of hydroxy- and ester-terminated dimers, previously synthesized by reaction between ε-caprolactone and aminoacid esters. The structure and microstructure of these polyesteramides were studied by FTIR and 1D and 2D NMR spectroscopies. As expected, polyesteramides synthesized by the two-step method present a quasi-alternating structure, while those synthesized by the one-pot method are completely random. The study of their thermal properties by DSC and TGA shows that these polyesteramides are semi-crystalline and present a better thermal stability than poly(ε-caprolactone). For the random polyesteramides with β-alanine fractions greater than or equal to 50 mol-%, increasing β-alanine fractions leads to increasing Young's modulus and tensile strength, larger than those of poly(ε-caprolactone). The quasi-alternating polyesteramides exhibit thermal and mechanical properties well above than those of their random counterparts.

L'Organisation des Nations Unies vise à moderniser les industries afin de les rendre durables et plus respectueuse de l'environnement d'ici 2030. Afin de répondre à ces attentes, il faut mettre en place des voies d'améliorations des procédés de fabrication d'un point de vue environnemental. Cette démarche nécessite une connaissance fine des flux entrants et sortants lors de la fabrication d'un produit. Néanmoins, ce n'est pas le cas pour les procédés de fabrication additives ou les impacts environnementaux générés lors de la fabrication d'un produit sont encore méconnus. Par conséquent, il est primordial de bien "compter" les différentes sources de consommations et de rejets. Pour cela, une évaluation quantitative des flux intervenants pendant la fabrication de pièces est nécessaire pour améliorer la connaissance de la performance environnementale d'un procédé. Les travaux de cette thèse portent sur la proposition d'une méthodologie d'évaluation multicritère pour les procédés de fabrication additive afin de pouvoir prédire, dès l'étape de conception d'un produit, des informations sur les aspects techniques, économiques et environnementaux du couple pièce/procédé. Afin de proposer aux concepteurs la possibilité d'évaluer un produit dès son étape de conception, des modèles de consommation fins traduisant le comportement du procédé ont été mis en place. La méthodologie développée s’intéresse à l'ensemble des sources de consommation et de rejets ainsi qu'à l'ensemble des étapes nécessaires à la fabrication d'une pièce mécanique.Ce manuscrit est divisé en six chapitres qui permettent de présenter le contexte général de l'étude, l'état de l'art, la méthodologie d'évaluation multicritère, l'application sur les procédés de fabrication additive et l'exploitation sur un cas industriel. Le dernier chapitre se consacre à la conclusion sur les apports de ces travaux et propose des perspectives de recherche. / The United Nations aims to modernize industries in order to make them sustainable and more environmentally friendly by 2030. In order to meet these expectation, it is necessary to put in place ways of improving production processes from an environmental point of view. This approach requires a detailed knowledge of the incoming and outgoing flows during the manufacturing of a product. However, this is not the case for additive manufacturing processes where the environmental impacts generated during this stage are still unknown. For that, a quantitative evaluation of the flows involved during the manufaturing of parts is necessary in order to improve the knowledge of the environmental performance of a process. The work of this thesis focuses on the development of methodology for additive manufacturing processes in order to predict information on the technical, economic, and environmental aspects of a product during the design stage of a part. The methodology developped is increasingly interested in all the sources of consumption as well as all the stages necessary for the manufacturing of a mechanical part.This manuscript is divided into six chapters that can present the general context of the study, the state of the art, the methodology developped, a application of the methodology to additive manufacturing processes and the computer tool developed during this thesis. The last chapter is devoted to the conclusion on the contributions of this work and provides research perspectives.

Les nanostructures ont des propriétés mécaniques qui diffèrent de celles des matériaux massifs. La compréhension des propriétés mécaniques aux échelles nanométriques requièrent la mise en place d’essais mécaniques combinés à des observations structurales. Au cours de cette thèse nous avons développé un microscope à force atomique (AFM) dédié permettant de solliciter mécaniquement un nano-objet unique sur une ligne de lumière synchrotron. Les possibilités offertes par cette nouvelle approche expérimentale sont démontrées sur deux exemples de sollicitation mécanique in situ: (i) la nanoindentation in situ de cristaux d’or combinée à la diffraction cohérente des rayons X; (ii) la flexion trois points de nanofils d’or associée à la micro-diffraction de Laue. Ces expériences permettent d'accéder au comportement élastique ainsi qu’au comportement plastique du nanomatériau et permettent de déterminer la limite d'élasticité et le type de défauts induits par le chargement mécanique. / Nanostructures were found to exhibit different mechanical properties compared to their bulk counterpart. For obtaining further insight into the mechanical behaviour on the nanoscale, mechanical tests are combined with observation techniques allowing for monitoring the structural evolution. Within this thesis a special atomic force microscope has been developed which is compatible with different X-ray diffraction techniques at synchrotron sources for in situ mechanical testing on single nano-objects. The great potential of the new experimental approach is demonstrated on two kinds of in situ mechanical tests: (i) in situ nano-indentation on Au crystals with coherent X-ray diffraction. (ii) In situ three point bending tests on Au nanowires with μLaue diffraction. These experiments give access to the elastic as well as the plastic behavior of the nanomaterial and allows for determining the elastic limit and the type of defects induced by the mechanical loading.

L’indentation instrumentée est largement utilisée pour la détermination des propriétés mécaniques des matériaux, principalement la dureté et le module d’élasticité. Pour obtenir des données fiables, plusieurs corrections comme la prise en compte du défaut de pointe et la complaisance de l’instrument doivent être apportées dans la méthodologie d’analyse des données de l’essai. Malgré tout, ces corrections ne suffisent plus pour la caractérisation de matériaux fragiles et poreux, qu’ils soient sous une forme massive ou de revêtement. En effet, d’autres sources d’erreurs peuvent provenir de la fragilité de ces matériaux, mais aussi de la représentativité des mesures locales dans le cas des matériaux hétérogènes, ou de l'influence du substrat dans le cas des revêtements. Pour limiter ces effets, l’indenteur Knoop semble être un bon candidat car, à charge équivalente, sa surface de contact est plus grande et la profondeur d’indentation plus faible. Toutefois, par rapport aux indenteurs habituels, le retour élastique du matériau au voisinage de l'empreinte Knoop, qui doit être pris en compte dans les calculs des propriétés, n’est pas bien connu. Ceci constitue donc un frein à son utilisation. C’est pourquoi, nous proposons d’adapter la méthodologie conventionnelle proposée par Oliver et Pharr pour obtenir des résultats fiables par indentation Knoop. Pour atteindre cet objectif, nous analysons d’abord des résultats obtenus par indentation de différents matériaux céramiques denses en comparant les indentations Knoop et Vickers, ce dernier étant utilisé comme référence. Tout d’abord, nous analysons le retour élastique en indentation Knoop et nous montrons qu’il est possible de retrouver les mêmes valeurs qu’en indentation Vickers en intégrant un facteur correctif lié simplement à des grandeurs géométriques de l’empreinte. Cette approche est valable qu’il s’agisse de la détermination du module d’élasticité ou de la dureté. Toutefois, pour cette dernière propriété, il est nécessaire de bien préciser la définition utilisée pour son calcul. Nous en justifions le choix. Ensuite nous appliquons la méthodologie d’analyse ainsi établie pour l’étude de la réponse mécanique des matériaux poreux sous forme massive et de revêtement où non seulement le paramètre de porosité joue un rôle important sur la réponse du matériau, mais aussi son hétérogénéité, sa rugosité et son épaisseur. De manière générale, nous montrons que l’indenteur Knoop présente un intérêt certain par rapport aux indenteurs habituels, tout au moins dans le cas des céramiques. / Instrumented indentation is widely used for the assessment of mechanical properties, mainly hardness and elastic modulus. In order to obtain reliable results, analysis methodology has to refer several corrections, such as tip defect and frame compliance. However, these corrections are insufficient for the characterization of brittle and porous materials, whether bulk or coatings. Not only brittleness but also local surrounding in the case of heterogeneous materials and substrate influence in the case of coatings raise error concerns. To limit these unwanted effects, the Knoop indenter appears to be a favorable candidate because of the larger contact area and lower indentation depth at equivalent loads. However, compared to other commonly used indenters, radial elastic recovery near Knoop indent that has to be taken into account in the analysis methodology, is not well known. This constitutes therefore an obstacle for its use. Thereof, we propose to adapt the conventional methodology proposed by Oliver and Pharr to obtain reliable results with Knoop indentation. To achieve this purpose, we analyze the indentation data of different dense ceramic materials by comparing Knoop and Vickers indentations, this latter being used as a reference. First, we analyze the elastic recovery using Knoop indenter. We show that correlation to Vickers indentation results is possible using a geometric correction factor. This approach is valid for the determination of elastic modulus and hardness. However, for the latter property, it is necessary to specify the definition used for its calculation. The established analysis methodology was applied for studying the mechanical response of porous bulk materials and coatings, with respect to material porosity, roughness and thickness. It was confirmed that Knoop indenter may be favorable compared to the commonly used indenters, at least in the case of ceramics.

De nos jours, l’industrie de la microélectronique cherche à développer des composants toujours plus performants tout en réduisant la consommation d’énergie. Les solutions planaires ayant atteint leurs limites, desstructures 3D furent développées afin d’empiler verticalement les circuits. Cela nécessite une parfaite maitrise des différents procédés d’assemblage au sein desquels le collage direct de couches minces d’oxyde de silicium déposées par PECVD constitue une alternative intéressante en ce sens qu’elle permet l’élaboration à basse température de structures intégrant des couches isolantes composées d’oxyde de silicium.Le collage direct d’oxyde de silicium obtenu par voie thermique fut largement étudié par le passé. Cependant, l’utilisation d’oxyde de silicium obtenu par voie de dépôt PECVD fut jusqu’ici peu répandu dans les structures collées. L’objet de notre étude fut d’évaluer les particularités de l’oxyde de silicium déposé dans le cadre du collage direct ainsi que les mécanismes spécifiques mis en jeu lors du scellement de l’interface de collage. Le collage direct s’effectuant par la mise en contact de ces surfaces à température ambiante, puis étant généralement suivi d’un recuit de consolidation, des mécanismes particuliers auront lieu dans le volume de l’oxyde ainsi qu’à l’interface de collage permettant de différencier le comportement des oxydes déposés en collage.Dans cette étude, nous avons assemblés différentes configurations d’oxydes et montré l’influence primordiale de l’eau sur le collage direct. Il est apparu que, dès la température ambiante, cette dernière impactait déjà le collage en modifiant les propriétés physicochimiques et mécaniques de la subsurface de l’oxyde. A plus haute température, l’eau migre du volume de l’oxyde vers l’interface de collage permettant la fermeture de l’interface de collage en exacerbant les propriétés de l’oxyde précités. L’eau résultant de la fermeture de l’interface de collage est alors soit stockée à l’intérieur de cavités se formant à l’interface de collage, soit évacuée dans la subsurface de l’oxyde suivant la typologie de celui-ci. Il a également été montré que l’oxydedéposé disposait d’un profil de concentration d’eau relativement équilibré et qu’il pouvait contenir une quantité importante d’eau. Ces constations ont permis l’élaboration de structures bicouches optimisées pour le collage direct. La compréhension de ces différents mécanismes apporte un nouvel éclairage dans l’utilisation des procédés de collage direct pour les applications du futur. / Nowadays, the microelectronics industry is seeking to develop ever more efficient components while reducing energy consumption. Planar solutions having reached their limits, 3D structures were developed to vertically stack the circuits. This requires a perfect control of the different assembly processes in which the direct bonding of thin layers of silicon oxide deposited by PECVD constitutes an interesting alternative in the sense that it allows the elaboration at low temperature of structures integrating insulating layers composed of silicon oxide.The direct bonding of silicon oxide obtained by thermal oxidation has been widely studied in the past. However, the use of deposited PECVD silicon oxides has not been so far widespread in bonded structures. The purpose of our study was to evaluate the particularities of the silicon oxide deposited in the direct bonding framework as well as the specific mechanisms involved during sealing of the bonding interface. Since direct bonding takes place by bringing these surfaces into contact at room temperature and then generally followed byconsolidation annealing, special mechanisms will take place in the oxide volume and at the bonding interface to differentiate the behaviour of the PECVD deposited silicon oxides in bonding.In this study, we assembled different oxide configurations and showed the primordial influence of water on direct bonding. It appeared that, from the ambient temperature, the water was already impacting the bonding by modifying the physicochemical and mechanical properties of the oxide subsurface. At higher temperatures, the water migrates from the oxide volume to the bonding interface allowing the closing of the bonding interfaceby exacerbating the above oxide properties. The water resulting from the closing of the bonding interface is then either stored inside cavities forming at the bonding interface or discharged into the oxide subsurface dependingon the type of oxide. It was also shown that the deposited oxide had a relatively balanced water concentration profile and could contain a significant amount of water. These findings have led to the development of two-layerstructures optimized for direct bonding. Understanding these different mechanisms provides new insights into the use of direct bonding processes for future applications.

Loin d’être une simple enveloppe pour notre corps, la peau constitue une frontière mécanique, physique, chimique et immunologique d’une remarquable efficacité. Cette fonction est en grande partie assurée par la couche la plus superficielle de la peau, appelée stratum corneum. Néanmoins, dans la vie de tous les jours, le frottement répété de la peau contre des surfaces textiles peut engendrer l’apparition de sensations d’inconfort et d’irritation cutanée. En particulier, en période de rhume, les frottements à répétitions des mouchoirs en papier sur le nez fragilisent la peau et peuvent provoquer des irritations parfois douloureuses. Ce travail vise à répondre aux attentes des consommateurs en termes de confort à l’usage des papiers en cellulose. Pour cela, l’étude a été décomposée en deux grands axes. Actuellement, le confort à l’usage est évalué par des panels sensoriels couteux, chronophages et surtout subjectifs. La première partie a donc été dédiée à l’objectivation des qualités tactiles des papiers en cellulose grâce au développement d’un dispositif expérimental. La seconde s’est intéressée à l’interaction entre la peau et les papiers, et au potentiel effet « irritant » lors du frottement répété. Cette étude a été menée sur un panel de volontaires in vivo et avait pour but de trouver une méthode capable de reproduire le frottement répété de papiers en cellulose en laboratoire, dans un temps limité et avec des paramètres de frottement bien contrôlés. Dans le but de quantifier la qualité sensorielle des papiers en cellulose, nous avons développé un système de doigt artificiel capable de mimer le comportement du doigt humain. Ce dispositif permet de mesurer le coefficient de frottement à l’interface doigt/papier et les vibrations générées lors du toucher. D’une part, nos résultats ont montré que les vibrations générées étaient un bon indicateur de la douceur du papier en cellulose. D’autre part, nous avons démontré que le coefficient de frottement était relié à la pilosité surfacique du papier. Ces résultats majeurs nous ont permis d’avoir une méthode quantitative de la qualité tactile des papiers. Il s’agit d’une méthode simple, rapide et reproductible qui a tout son intérêt pour l’industrie papetière qui, jusque-là utilisait des panels sensoriels onéreux et chronophage pour évaluer la qualité sensorielle de ses papiers. Dans une seconde grande partie, nous avons étudié l’irritation cutanée induite par le frottement de papiers en cellulose de différentes douceurs sur un panel de 59 volontaires. Cette partie a nécessité le développement de deux dispositifs expérimentaux. Tout d’abord, un biotribomètre rotatif a été développé pour reproduire le frottement répété de papier contre la peau. L’avantage de ce dispositif est qu’il permet de contrôler les paramètres de frottement (force normale appliquée sur la peau, vitesse de frottement et durée du test). Pour évaluer les réactions cutanées et l’endommagement du stratum corneum, nous avons développé un système d’indentation sans contact capable de mesurer les propriétés mécaniques de la peau. Les résultats ont montré que l’irritation de la peau induite par le frottement répété de papier était plus importante pour des papiers moins doux. Cette irritation est visible à travers une augmentation de la perte insensible en eau de la peau, de la rougeur et du flux sanguin et une diminution de ses propriétés mécaniques. / Far from being a mere envelope around our bodies, the skin forms a mechanical, physical, chemical and immunological barrier. This protective task falls in large part in the outermost layer, the stratum corneum. However, in our daily lives, the repeated friction of cellulose tissues against the skin surface may induce discomfort feelings and cutaneous reactions. In particular, during colds, the repeated friction of tissues could compromise the skin around the nose and induce painful irritation. This work is about meeting consumer needs in terms of softness and user comfort of cellulose tissues. To this end, the study was decomposed into two main parts. The first part was devoted to the quantification of the tactile quality of the tissues. The second one was interested in the skin/tissue interaction and the potential irritant effect during the repeated friction. In order to quantify the sensorial quality of tissues, we developed an artificial finger that mimics the human touch. This device enables the measurement of the friction coefficient of the tissue against the skin surface, and the evaluation of the generated vibrations. On one hand, the results showed that the vibrations were a good indicator of the softness of a tissue. In another hand, we showed that the friction coefficient was related to the surface texture of the tissue. These key results allowed us to have a rapid, simple and reproducible method to evaluate the tactile quality of a tissue. This method is very useful for the paper industry which was previously using expensive and time-consuming sensorial panels. In the second part of the thesis, we studied the cutaneous reactions induced by the repeated friction of tissues with different softnesses. This study was performed in vivo, on 59 volunteers of the laboratory. Two innovative devices were developed. First, an in vivo rotary tribometer was developed to reproduce the repeated friction of the tissue onto the skin. The advantage of this device is the full control of the friction parameters such as the applied normal force, the sliding velocity and the duration of the test. In order to evaluate the cutaneous reactions, we developed a contactless indentation device which is able to measure the mechanical properties of the skin. The results showed that the cutaneous reactions were higher when the paper was unsoft. The cutaneous irritation was visible through the increase of the trans-epidermal water loss, the redness and the blood flow of the skin and through the decrease of its mechanical properties. Beyond the findings, during the thesis, we developed new innovative and effective methods to characterise the tactile quality of tissues and evaluate the cutaneous reactions induced by the repeated friction of them on the skin.

La dentine est l’un des principaux éléments constitutifs de la dent humaine. Elle montre une structure hiérarchique. A l’échelle microscopique, la dentine est composée de tubules (porosité naturelle du tissu), de dentine péritubulaire et de dentine intertubulaire.L’organisation de ces structures détermine fortement ses propriétés mécaniques. La connaissance de sa structure, de ses propriétés mécaniques et de ses déformations dues aux variations de l’environnement extérieur peuvent être utiles afin d’améliorer les protocoles de restauration de la dentine. Dans ce travail, quatre techniques d’observation (µCT, microscope optique, ESEM et microscope confocal) ont été explorées et comparées. En particulier, la microscopie confocale a été utilisée afin de visualiser en 3D le réseau poreux dentinaire. Comparée à l’observation 2D, elle permet d’obtenir des informations supplémentaires. Par example, les tubules montrent des structures en arbre plus complexes près de l’email que la forme en Y déduite des observations 2D. Ces résultats peuvent également nous fournir des données d’entréespour une modélisation réaliste prenant en compte la structure poreuse complexe à l’intérieur de la dentine humaine.Par la suite, un test de compression associé à la correlation d’images numérique a été mis en place avec un système qui permet de commander simultanément l’humidité et la température de l’environnement. Grâce à ce dispositif, le module d’élasticité de la dentine humaine a été mesuré (16.7GPa avec un écart-type de 5.1GPa), et le coefficient de Poisson a été estimé à 0.31. Le comportement de dilatation de la dentine humaine avec l’humidité relative a été étudié. La spectroscopie par résonance ultrasonore (RUS) a été utilisée et ses résultats comparés au test de compression mécanique. À échelle microscopique, les propriétés mécaniquesde la dentine péritubulaire et de la dentine intertubulaire ont été caractérisées par nanoindentation. Les deux méthodes utilisées (méthode dynamique CSM et méthode de déchargement statique) indiquent les mêmes tendances en matière de module d’Young pour les deux composantes de la dentine. La dentine péritubulaire a un module d’élasticité plus élevé (26.7GPa avec un écart type de 3.1GPa) que la dentine intertubulaire (16.2GPa avec un écart type de 5.5GPa). De plus, le comportement en fluage de la dentine a été étudié par nanoindentation. Il se trouve qu’un modèle de Maxwell-Voigt à quatre éléments peut être utilisé pour évaluer le comportement en fluage de la dentine.Pour résumer, une étude morphologique et mécanique du tissu dentinaire a été effectuée. De nouvelles techniques, par example, la microscopie confocale ont été utilisées et ont montré leur utilité dans le but de donner un nouvel éclairage sur le tissu dentinaire. Les protocoles d’essais mécaniques qui ont été mis en place à différentes échelles permettront de mieux comprendre la relation structure-propriété en utilisant les outils d’observation validés dans ce travail. / Human dentin is one of the main components of human tooth. It shows a hierarchicalstructure from a multi-scale point of view. Generally speaking, dentin can be seen as a hard biomaterial consisting in 3 phases: the porous phase made of tubules, the inclusion phase made of peritubular dentin and the matrix phase made of intertubular dentin. These hierarchical structures strongly determine its mechanical properties. The knowledge of its structure, its mechanical property and its deformation behavior due to the variation of the external environment may be useful to improve the dentin restoration process. In this work, four observation techniques (µCT, optical microscope, ESEM and confocal microscope) have been used and compared. Particularly, confocal microscopy is proposed to allow 3D visualization of the complex dentin porous network. Compared with usual 2D observation tool, it may provide new information. For example, near the DEJ, tubules show a more complex treestructure than the Y-shaped deduced from 2D observations. These findings may also allow to achieve more realistic modeling considering the complex porous structure inside human dentin.Later on, compression test associated with DIC was carried out within an integrated system which can control simultaneously the humidity and the temperature of the environment. Using this system, the elastic modulus of human dentin was measured to be 16.7GPa with a standard deviation of 5.1GPa. And the Poisson’s ratio was found to be 0.31. The dilatation behavior of human dentin due to relative humidity was also explored. Furthermore, resonant ultrasound spectroscopy was performed in order to compare the results with these mechanical testing. At the micro-scale, the mechanical properties of peritubular dentin and intertubular dentin werecharacterized by nanoindentation. The two methods used in this work (dynamic CSM method and the static unload method) present the same trends of elastic moduli for the two components. Peritubular dentin has a higher elastic modulus (26.7GPa with a standard deviation of 3.1GPa) than intertubular dentin(16.2GPa with a standard deviation of 5.5GPa). Besides, the creep behavior of dentin was assessed by nanoindentation. Four elements Maxwell-Voigt model can be used to model dentin’s creep behavior.To sum up, a morphological and mechanical study of the dentinal tissue has been performed. New techniques, such as confocal microscopy have been used and showed their usefulness in order to give new insight into the dentinal tissue. The mechanical testing protocols that have been set up at different scales will enable to better understand the structure-property relationship by using them associated with the observation tools validated in this work.