L'objectif principal de ce projet était de comprendre et d'identifier les paramètres et conditions influençant la pénétration de microparticules dans la peau afin d'améliorer l'efficacité de l'injecteur sans-aiguille. De toute évidence, les modèles présents dans la littérature ne conviennent pas pour décrire, de façon analytique, les phénomènes qui se produisent lorsque les microparticules pénètrent dans la peau ni même lorsqu'un projectile sphérique est projeté dans un gel. Pour atteindre l'objectif du projet, il a d'abord été nécessaire d'avoir une vue d'ensemble de ce qu'est l'injection sans aiguille et de son fonctionnement ainsi que de connaître les particularités de la peau. Ensuite, l'étude des différents modèles présents dans la littérature, pour l'injection sans aiguille, mais aussi dans le domaine de la balistique a apporté des pistes de réflexion afin de développer le modèle analytique. Face aux imprécisions des paramètres reliés aux microparticules ainsi qu'à la peau et face à l'absence d'outils pour raffiner les paramètres, le modèle a été développé avec un système macroscopique. Ainsi, des projectiles macroscopiques ont été tirés dans des gels transparents afin de visualiser les phénomènes qui se produisent et de suivre la position du projectile dans le gel en temps réel. Ces données ont ensuite été utilisées afin d'établir un système de forces pouvant décrire correctement les forces appliquées sur le projectile et prédire la profondeur maximale atteinte par celui-ci. Des tests d'indentation quasi-statiques et dynamiques ont aussi été effectués sur les gels afin de caractériser leurs propriétés mécaniques et viscoélastiques et d'approfondir la compréhension de leur mécanisme de rupture. Les trois contributions significatives de cette thèse sont le développement d'un modèle analytique de pénétration de projectiles dans des gels, une méthode de caractérisation de la viscosité et de la contrainte ultime à la rupture à de hauts taux de déformation ainsi que l'estimation de la vitesse limite pour qu'un projectile pénètre le gel en fonction des paramètres intrinsèques du projectile et du gel. En ce qui a trait à la peau, le modèle prédit correctement la profondeur finale atteinte par les microparticules ayant un diamètre plus grand ou égal à celui des cellules (pénétration extracellulaire), mais n'est pas valide pour les microparticules ayant un diamètre plus petit que la cellule, car le mécanisme de pénétration est différent (pénétration intracellulaire).

La plupart des environnements de navigation de gestes interventionnels utilisant des aiguilles font l'hypothèse que celles-ci ne se déforment pas durant l'intervention. En pratique, cette hypothèse n'est pas toujours vérifiée car les aiguilles intéragissent avec les tissus lors des insertions et subissent alors des déformations parfois importantes. Cet effet provoque une perte de précision sur le geste réalisé. Ma thèse fait partie du projet ANR GAME-D dont l'objectif est de répondre à cette problématique par l'étude et le prototypage d'une aiguille instrumentée qui permettra à terme aux cliniciens de visualiser la déformation de l'aiguille en 3D et en temps réel. Mes travaux de recherche se focalisent sur la reconstruction de la déformée d'une aiguille instrumentée à partir des capteurs de déformations fixés à sa surface. L'impératif de précision nécessaire à une utilisation clinique du dispositif se heurte alors aux limitations techniques qui restreignent fortement le nombre de capteurs de déformation implantable sur une aiguille. Les méthodes développées pour résoudre cette problématique s'articulent autour de deux thématiques: l'obtention des données de capteurs et leurs exploitations. L'utilisation de la théorie des poutres permet, par l'etude des déformations des capteurs, d'obtenir des informations de déformations supplémentaires tel que la torsion. Elle permet également de développer des méthodes de reconstruction capables d'exploiter ces nouvelles informations et qui se révèlent donc plus précises. Une méthode d'optimisation des positions de capteurs fondée sur des données expérimentales de piqués d'aiguille est proposée. Les positions optimales calculées permettent d'augmenter la significativité des données renvoyées par les capteurs. Le traitement statistiques réalisé à partir des données expérimentales permet d'extraire les caractéristiques des déformations des aiguilles dans les tissus et de les utiliser dans une méthode de reconstruction spécifiquement développé. La représentativité de ces caractéristiques aide alors à la reconstruction de la déformée. / Most of navigation system dedicated to interventional radiology make the assumption that needles stay straight during insertions in tissues. In practice, this hypothesis is not verified as the interactions between needles and surrounding tissues cause the needles to bend, resulting in a loss of accuracy. My PhD thesis is a part of the national projet GAME-D whose goal is to solve that problem by developing and studying instrumented needles which should eventually provide 3D deformed shape of the needle to clinicians in real-time. My reasearch work focus on reconstruction of deformed needle shape from its strain sensors data. Precision needed for clinical use faces technical limitations which restraint number of sensors embedded on the needle. Methods developped to adress this issue fall into one of these two categories: sensors data retrieving and sensors data processing. Use of beam theory to study sensors deformations gives strain information such as torsion. It also allows to develop reconstruction methods able to use these informations to gain accuracy. An optimization method of the sensors positions based on needle insertions experimental data is proposed. Sensors optimal positions make sensors data much more significant. A statistical processing of experimental data is performed to extract deformation features of needles in tissue. It is further used in a a specially built reconstruction method. Representativeness of these features improve the reconstrution of the deformed shape of the needle.

Cette recherche se propose d’aborder la façon dont les créatrices oeuvrent dans le champ de la sculpture depuis 1950. Quelle que soit la multiplicité des voies plastiques qu’elles ont choisies d’explorer, et des productions sculptées auxquelles elles ont donné naissance, il s’agit de saisir la teneur de la rencontre entre l’œuvre conçue par une femme sculpteur, et le regard extérieur. Cette rencontre marque la confrontation de deux mondes, celui de l’observateur, aux prises avec ses perceptions, offrant une interprétation et une lecture souvent orientée de la création, et celui de la femme qui sculpte, dont la forme édifiée est soumise aux jugements. Les décalages, voire même les incompréhensions générées par ces mises en perspective des œuvres sculpturales élaborées par des femmes aux yeux de l’extérieur, conduisent à s’interroger plus profondément sur le cheminement artistique, plastique et intellectuel des créatrices dans le champ de la sculpture. Quels sont les éléments matériels et symboliques qui les guident dans l’expérimentation de ce domaine plastique ? A quelles sources puisent-elles leur inspiration ? Que souhaitent-elles exprimer à travers leurs alternatives artistiques ? S’il est difficile de répondre à ces questionnements, ils permettent de pénétrer au cœur de la création, et notamment d’entrevoir ses processus. Bien que les sentiers artistiques parcourus par les femmes sculpteurs soient pluriels, il semble pourtant que certaines d’entre elles se sont particulièrement attachées à développer plus qu’un mode d’expression plastique, un langage, afin de dévoiler les vérités qui les habitent. Ce langage, dont elles connaissent les arcanes, repose sur la mise en forme de la matière textile, essentiellement à partir de deux principes constructeurs : le fil et l’aiguille. Au-delà d’une approche purement matériel, les femmes sculpteurs entrent en lien avec un territoire imaginaire, déployé dans les récits mythologiques sur le thème du tissage et les personnages qu’ils mettent en scène, tels Arachné, Pénélope, Clotho ou encore Atropos. Dans ces dimensions entrecroisées, mêlant l’intensité du travail créateur à partir du textile et le contact avec un univers symbolique, le tissage, les créatrices tracent un des chemins signifiants qu’elles empruntent dans le champ de la sculpture depuis 1950. / This research addresses the ways in which female artists have been working in the field of sculpture since 1950. Irrespective of the medium of expression they have chosen to explore, and of the works they have given rise to, the aim here is to understand the meeting between a work of art conceived by a female sculptor and the way in which it is viewed externally. This meeting marks the confrontation of two worlds: that of the observer − subject to his or her own perceptions and offering an often slanted interpretation and reading of the work − and that of the sculptress whose constructed work is subjected to judgement. The differences, and even misunderstandings, caused by these perspectives on sculptural works by women viewed externally lead to a deeper questioning of the artistic, material and intellectual routes followed by creative females in the area of sculpture. What are the material and symbolic elements that guide their searches in this art form? What are their sources of inspiration? What are they seeking to express via their artistic alternatives? Answering these questions may be difficult, but it can lead to the core of creation and, notably, to a perception of its processes. Although female sculptors have followed numerous paths, it nonetheless appears certain that some of them have striven to develop, over and above a physical mode of expression, a language that will reveal the truths within them. The expression of this language, of which they know the mysteries, is based on giving form to textile materials, using two principles of construction: needle and thread. Beyond a purely material approach, female sculptors come into contact with an imaginary territory of mythical tales that surround weaving, and the characters that people those tales such as Arachne, Penelope, Clotho or Atropos. In these inter-linked dimensions, where the intensity of working creatively with textiles melds with the contact with a world of symbols, weaving, creative women are continuing to trace out one of the significant paths they have been following in sculpture since 1950.

Les environnements actuels de navigation de gestes interventionnels avec aiguille font l'hypothèse de l'indéformabilité de celle-ci. Hypothèse non vérifiée cliniquement avec comme conséquence immédiate une perte de précision du geste réalisé et à plus long terme de potentielles conséquences morbides. En pratique, cette aiguille peut être amenée à se déformer du fait des interactions avec les tissus. Il est donc nécessaire d'incorporer dans les systèmes de navigation des données sur la déformée de l'aiguille à l'aide, par exemple, de jauges de déformation. Ces dernières permettent d'accéder en temps réel à des informations locales de déformation, a partir desquelles il sera possible de reconstruire la déformée de l'aiguille. L'objectif de ce travail consiste donc à l'élaboration d'une nouvelle génération de système de navigation permettant de localiser en 3D et en temps réel, la déformée d'une aiguille instrumentée. / The current environments of navigation of interventional gestures with needle make the assumption of the indeformability of this one. Unchecked hypothesis clinicaly with as immediate consequence a loss of precision of the gesture carried out and longer-term of potential morbid consequences. In practice, this needle can be brought to deform because of the interactions with tissues. It is thus necessary to incorporate in the navigation systems of the data on the bending of the needle to the assistance, for example, of strain gauges. These last ones allow to reach in real time local information of deformation, has to leave of which it will be possible to rebuild the deformation of the needle. The objective of this work thus consists with the development of a new generation of navigation system allowing to localize in 3D and real time, the deformation of an instrumented needle.

Le système de sécrétion de type III est présent chez plusieurs pathogènes à Gram négatif chez qui cette véritable nanomachine est impliquée dans le transport de molécules de virulence directement des bactéries vers le cytoplasme des cellules-cible. Pseudomonas aeruginosa, bactérie dont l'aiguille de sécrétion de type III est étudiée dans cette thèse, est responsable de nombreuses maladies nosocomiales ainsi que d'infections chez les patients atteints de mucoviscidose. Ce système de sécrétion est composé d'une base ancrée dans la double membrane bactérienne et d'une structure creuse en forme d'aiguille qui est un homopolymère d'une petite protéine.<br /><br />Dans le cytoplasme bactérien, la protéine PscF qui forme l'aiguille de type III chez P. aeruginosa est stabilisée avant sa sécrétion par 2 chaperonnes distinctes; PscE et PscG. Ceci est nécessaire à la fonctionnalité du système de sécrétion de type III.<br /><br />La structure cristallographique à 2.0A de résolution du complexe hétérotrimérique PscE:PscF55-85-PscG révèle que le domaine C-terminal de la protéine de l'aiguille PscF, impliqué dans le processus de polymérisation, est enfoui dans une cavité hydrophobe de la protéine PscG repliée de façon semblable à un domaine TPR. Ceci montre que le repliement macromoléculaire nécessaire pour stabiliser la protéine de l'aiguille de type III est différent de celui décrit chez le pilus de type IV et le flagelle. Les résidus qui précèdent l'hélice C-terminale de PscF sont maintenus dépliés par des interactions hydrophobes avec PscG. Ainsi, avant sa sécrétion, PscF est maintenue partiellement dépliée par ses chaperonnes. Elle transiterait ensuite sous forme partiellement dépliée à travers l'aiguille avant de se replier lors de sa polymérisation.<br /><br />La rupture des interactions spécifiques entre PscG et PscF entraîne une nette baisse de la cytotoxicité de la bactérie envers une lignée de macrophages, ce qui indique que cet hétérotrimère essentiel, qui possède des homologues chez une grande variété de pathogènes, est une cible thérapeutique attractive pour le développement de nouveaux médicaments.

Les nouvelles méthodes de navigation durant le Moyen Age. Le navire de commerce à voile est propulsé par le vent et doit donc suivre cette direction générale. La navigation peut se définir selon un aspect d'abord stratégique comme le choix d'une route en tenant compte des contraintes imposées par le vent et un aspect tactique concernant le tracé et le contrôle, en cours d'exécution de cette route. 1-Dans un premier temps, la navigation antique ne se réfère qu'au seul vent qui est le moteur mais aussi le guide du navigateur pour suivre la route fixée par l'observation des traces qu'il imprime sur la mer. C'est la navigation à vue. La limite de la méthode est atteinte quand le vent devient changeant au large, ce qui oblige alors une vérification de la direction par l'observation des astres. 2- L'apparition de l'aiguille aimantée résout en partie ce problème. L'orientation géographique entraine la mise au point, à la fin du XIIIe siècle, d'une nouvelle méthode : l'estime. L'estime est la résolution graphique des problèmes que pose le contrôle de la route choisie. Cette résolution suppose, d'une part, l'usage de la boussole et d'une orientation géographique et, d'autre part, une analyse vectorielle sur un support la carte marine qui est donc indissociable de la méthode. Le plus gros défaut de l'estime est que les positions sont définies par projection dans le futur de paramètres, cap et distances parcourues actuels. Des différences sont donc à prévoir qui entrainent une zone d'incertitude sur le point estimé. 3- Lorsqu'au début du XVe siècle les navigateurs se lancent dans l'inconnu, obligés de suivre le vent qui décrit des boucles, les voyages s'allongent sans voir la terre pour une confrontation avec des positions avérées. La taille des zones d'incertitude obligent le navigateur a préciser sa position finale par d'autres méthodes basées sur des observations astronomiques. On peut distinguer deux méthodes : Tout d'abord, la méthode des hauteurs de polaire, de 1433 à 1480 environ, qui permet de finaliser la volta et d'effectuer un atterrissage selon une route Est-Ouest. L'analyse de la technique nautique de Colomb, qui utilise cette méthode, est très semblable à celle décrite par Ibn Majid dans son traité de navigation. Il est probable qu'il y a eu transmission sans pouvoir préciser les circonstances exactes.Mais dès que les navigateurs franchissent l'équateur la polaire devient indisponible, les navigateurs doivent observer le soleil. Cette deuxième méthode est plus délicate car les paramètres du soleil changent chaque jour. Ils obligent donc le navigateur à calculer la latitude, à partir de l'observation de la méridienne de soleil et par l'usage de tables des données solaire : os regimentos do sol. C'est cette méthode qui permet à Vasco da Gama de doubler le cap de Bonne Esperance, en 1498, ce qui marque la fin de la période étudiée. Pour conclure il faut remarquer que ces deux derniers méthodes sont le fruit d'une coopération entre les usagers et les scientifiques sous l'égide du pouvoir, décidé à atteindre le but fixé. C'est donc le fruit d'une véritable recherche scientifique. En second lieu, il faut également noter que les progrès de la navigation accompagnent des progrès parallèles en architecture navale, le gouvernail d'étambot, ainsi que de nouvelles procédures dans le commerce maritime. L'étude des interactions entre ces divers domaines reste à faire.

Les environnements actuels de navigation de gestes interventionnels avec aiguille font l'hypothèse de l'indéformabilité de celle-ci. Hypothèse non vérifiée cliniquement avec comme conséquence immédiate une perte de précision du geste réalisé et à plus long terme de potentielles conséquences morbides. En pratique, cette aiguille peut être amenée à se déformer du fait des interactions avec les tissus. Il est donc nécessaire d'incorporer dans les systèmes de navigation des données sur la déformée de l'aiguille à l'aide, par exemple, de jauges de déformation. Ces dernières permettent d'accéder en temps réel à des informations locales de déformation, a partir desquelles il sera possible de reconstruire la déformée de l'aiguille. L'objectif de ce travail consiste donc à l'élaboration d'une nouvelle génération de système de navigation permettant de localiser en 3D et en temps réel, la déformée d'une aiguille instrumentée.

Le filage par voie électrostatique est une technique utilisée pour la production de fibres de diamètres extrêmement petits, de l’ordre de quelques centaines de nanomètres, possédant, sous forme de non-tissés, une grande surface spécifique. Les matériaux non-tissés composés de nanofibres sont de plus en plus utilisés pour de multiples applications, notamment dans le domaine de l’ingénierie tissulaire, pour les textiles de protection, la filtration, le biomédical, l’électronique et l’ingénierie environnementale. Le contrôle des paramètres lors du filage par voie électrostatique est primordial pour obtenir des nanofibres dont les propriétés morphologiques seront optimisées (diamètres des nanofilaments obtenus fins et contrôlés ; qualité de filage acceptable). Le but de ces travaux de thèse est d’établir la faisabilité d’électrofilage des deux solutions de polyamide-imide (le KMP et le KMT) fournies par la société Kermel. Puis, une fois la faisabilité de filage établie, de déterminer plus précisément les paramètres influençant le procédé, afin d’optimiser le procédé de filage et obtenir des nanofilaments à partir des deux solutions de polymères, à l’échelle laboratoire et sur un outil de production à l’échelle semi-industrielle. Cette thèse a fait l’objet d’une collaboration entre l'entreprise alsacienne Kermel, fabricant de fibres techniques résistantes à la chaleur et aux flammes, situé à Colmar et le Laboratoire de Physique et Mécanique Textiles (LPMT) à Mulhouse. Les nanofibres ont été définies ainsi que différentes techniques de filage permettant leur obtention. Les fournisseurs d’équipement ont été identifiés dans un souci de production semi-industrielle à terme. La technique de filage par voie électrostatique (avec ou sans aiguilles) est finalement retenue, car il s’agit de l’outil de prototypage et de compétences disponibles au laboratoire LPMT et dont le passage à l’échelle industrielle est envisageable. La technique des plans d’expériences a été utilisée afin d’optimiser le nombre d’essais de filage nécessaires à l‘étude des diamètres de nanofilaments obtenus. Les différents paramètres liés aux propriétés de la solution de polymère (température, viscosité, concentration) ont été étudiés et les aspects rhéologiques affichés. Une interprétation physico-chimique des comportements observés pour les différentes solutions de polymère est faite. Elle nous permet de conclure que le meilleur régime pour obtenir des nanofibres est le régime concentré, puisqu’il s’agit du régime où la densité de macromolécules est la plus forte. La faisabilité de l’électrofilage du polyamide-imide sur l’équipement à échelle laboratoire du LPMT a été établie. La température, l’humidité et la concentration sont étudiées. Les différentes plages d’optimisation d’électrofilage du polymère considéré ont été établies et il est possible d’envisager le passage à l’échelle semi-industrielle. Le paramètre le plus influent sur les diamètres de fibres obtenus est l’humidité relative, ce qui n’avait jusqu’à présent jamais été mis en avant dans la littérature. La même démarche d’optimisation a été réalisée sur l’équipement semi-industriel. Des applications « produit » ont pu être envisagées. Notamment une application liée à la filtration où une étude de perméabilité à l’air a été réalisée. Cette étude a permis de conclure que l’ajout d’une couche de nanofibres sur un support en tissu permet de diminuer d’1/3 à 2/3 les résultats de perméabilité à l’air. Une corrélation est faite entre les diamètres de nanofibres et les résultats de perméabilité à l’air obtenus, qui est cohérente avec le comportement attendu. Enfin des tests « qualité » ont été réalisés sur des échantillons produits : le taux de solvant résiduel obtenu dans les conditions de filage optimisées est inférieur à 8% ; et des tests de résistance à l’abrasion menés sur des non-tissés recouverts de nanofibres ont donné des résultats encourageant [...] / Electrospinning process has been widely used over the past decades for manufacturing nanofibers. The control of the electrospinning parameters is crucial to obtain nanofibers (nonwoven mats) with optimized morphological properties. The aim of this PhD work is to precisely define the electrospinnability of two meta-aramid solutions through wire-based electrospinning setup processing. Although the viscosity of polymer solution as an influent parameter for electrospinning has been widely investigated, only a few studies have yet made a connection between rheological behavior of polymer and electrospinnability. In our PhD work, rheological analyzes on three meta-aramid solutions have been conducted to confirm its electrospinnability and predict the morphological behavior of resultant nanofibers. A couple polymer/solvent of meta-aramid polymer (polyamide-imide) in a polar aprotic solvent (1,3 dimethyl-2-imidazolidinone) at 60 Pa.s in working viscosity is provided by an industrial partner (KERMEL Company). It has been highlighted through rheological study that 60 Pa.s is the best polymer viscosity to obtain good macromolecular conformation of the polyamide-imide chains while electrospinning and sufficient viscoelastic properties. Experiments have been conducted following a design of experiment to study the influence of several process and ambient parameters. Individual effects and/or combined interactions on obtained fiber diameter and general morphology have been investigated. The obtained nanofibers are expected to have thin diameters with high homogeneity of the products, which means low levels of beads, residual solvent or non-fibrous area and a narrow fiber diameter distribution, in order to validate the industrial requirements. A wide range of process parameters are available at industrial-scale with the NS® technology. The five studied process parameters are: applied voltage, relative humidity, temperature, distance between spinning electrode wire and substrate material, and airflow going through the spinning chamber. Each parameter was varied at three levels. Significant effects of parameters have been observed. The obtained results have allowed us to determine the influential factors (humidity and temperature) and reduce the domain study. Moreover, an estimation of the capacity of production for the NS500 has been calculated for the tested meta-aramid solution. Several applications have been investigated. A nanofibrous coating on 50KMP/50VFR woven media has been produced and permeability air tests have been conducted. A decrease of 1/3 to 2/3 of air permeability results has been obtained. A correlation is drawn between mean diameters of nanofibers and air permeability values, which is coherent with the expected behavior. Quality tests have been conducted through thermogravimetric analyses and proton nuclear magnetic resonance. The residual solvent rate obtained in the optimized conditions of spinning is less than 8 %. Abrasion resistance tests have been conducted on KMP non-woven media coated with nanofibrous layer. The use of the bi-layer structure does not lead to the formation of breathable particles.

Les techniques d'insertion d'aiguille font partie des interventions chirurgicales les plus courantes. L'efficacité de ces interventions dépend fortement de la précision du positionnement des aiguilles dans un emplacement cible à l'intérieur du corps du patient. L'objectif principal dans cette thèse est de développer un système robotique autonome, capable d'insérer une aiguille flexible dans une structure déformable le long d'une trajectoire prédéfinie. L’originalité de ce travail se trouve dans l’utilisation de simulations inverses par éléments finis (EF) dans la boucle de contrôle du robot pour prédire la déformation des structures. La particularité de ce travail est que pendant l’insertion, les modèles EF sont continuellement recalés (étape corrective) grâce à l’information extraite d’un système d’imagerie peropératoire. Cette étape permet de contrôler l’erreur des modèles par rapport aux structures réelles et ainsi éviter qu'ils divergent. Une seconde étape (étape de prédiction) permet, à partir de la position corrigée, d’anticiper le comportement de structures déformables, en se reposant uniquement sur les prédictions des modèles biomécaniques. Ceci permet ainsi d’anticiper la commande du robot pour compenser les déplacements des tissus avant même le déplacement de l’aiguille. Expérimentalement, nous avions utilisé notre approche pour contrôler un robot réel afin d'insérer une aiguille flexible dans une mousse déformable le long d'une trajectoire (virtuelle) prédéfinie. Nous avons proposé une formulation basée sur des contraintes permettant le calcul d'étapes prédictives dans l'espace de contraintes offrant ainsi un temps d'insertion total compatible avec les applications cliniques. Nous avons également proposé un système de réalité augmentée pour la chirurgie du foie ouverte. La méthode est basée sur un recalage initial semi-automatique et un algorithme de suivi peropératoire basé sur des marqueurs (3D) optiques. Nous avons démontré l'applicabilité de cette approche en salle d'opération lors d'une chirurgie de résection hépatique. Les résultats obtenus au cours de ce travail de thèse ont conduit à trois publications (deux IROS et un ICRA) dans les conférences internationales puis à un journal (Transactions on Robotics) en cours de révision. / Needle-based interventions are among the least invasive surgical approaches to access deep internal structures into organs' volumes without damaging surrounding tissues. Unlike traditional open surgery, needle-based approaches only affect a localized area around the needle, reducing this way the occurrence of traumas and risks of complications \cite{Cowan2011}. Many surgical procedures rely on needles in nowadays clinical routines (biopsies, local anesthesia, blood sampling, prostate brachytherapy, vertebroplasty ...). Radiofrequency ablation (RFA) is an example of percutaneous procedure that uses heat at the tip of a needle to destroy cancer cells. Such alternative treatments may open new solutions for unrespectable tumors or metastasis (concerns about the age of the patient, the extent or localization of the disease). However, contrary to what one may think, needle-based approaches can be an exceedingly complex intervention. Indeed, the effectiveness of the treatment is highly dependent on the accuracy of the needle positioning (about a few millimeters) which can be particularly challenging when needles are manipulated from outside the patient with intra-operative images (X-ray, fluoroscopy or ultrasound ...) offering poor visibility of internal structures. Human factors, organs' deformations, needle deflection and intraoperative imaging modalities limitations can be causes of needle misplacement and rise significantly the technical level necessary to master these surgical acts. The use of surgical robots has revolutionized the way surgeons approach minimally invasive surgery. Robots have the potential to overcome several limitations coming from the human factor: for instance by filtering operator tremors, scaling the motion of the user or adding new degrees of freedom at the tip of instruments. A rapidly growing number of surgical robots has been developed and applied to a large panel of surgical applications \cite{Troccaz2012}. Yet, an important difficulty for needle-based procedures lies in the fact that both soft tissues and needles tend to deform as the insertion proceeds in a way that cannot be described with geometrical approaches. Standard solutions address the problem of the deformation extracting a set of features from per-operative images (also called \textit{visual servoing)} and locally adjust the pose/motion of the robot to compensate for deformations \cite{Hutchinson1996}. [...]To overcome these limitations, we introduce a numerical method allowing performing inverse Finite Element simulations in real-time. We show that it can be used to control an articulated robot while considering deformations of structures during needle insertion. Our approach relies on a forward FE simulation of a needle insertion (involving complex non-linear phenomena such as friction, puncture and needle constraints).[...]

Les nouvelles méthodes de navigation durant le Moyen Age. Le navire de commerce à voile est propulsé par le vent et doit donc suivre cette direction générale. La navigation peut se définir selon un aspect d’abord stratégique comme le choix d’une route en tenant compte des contraintes imposées par le vent et un aspect tactique concernant le tracé et le contrôle, en cours d’exécution de cette route. 1-Dans un premier temps, la navigation antique ne se réfère qu’au seul vent qui est le moteur mais aussi le guide du navigateur pour suivre la route fixée par l’observation des traces qu’il imprime sur la mer. C’est la navigation à vue. La limite de la méthode est atteinte quand le vent devient changeant au large, ce qui oblige alors une vérification de la direction par l’observation des astres. 2- L’apparition de l’aiguille aimantée résout en partie ce problème. L’orientation géographique entraine la mise au point, à la fin du XIIIe siècle, d’une nouvelle méthode : l’estime. L’estime est la résolution graphique des problèmes que pose le contrôle de la route choisie. Cette résolution suppose, d’une part, l’usage de la boussole et d’une orientation géographique et, d’autre part, une analyse vectorielle sur un support la carte marine qui est donc indissociable de la méthode. Le plus gros défaut de l’estime est que les positions sont définies par projection dans le futur de paramètres, cap et distances parcourues actuels. Des différences sont donc à prévoir qui entrainent une zone d’incertitude sur le point estimé. 3- Lorsqu’au début du XVe siècle les navigateurs se lancent dans l’inconnu, obligés de suivre le vent qui décrit des boucles, les voyages s’allongent sans voir la terre pour une confrontation avec des positions avérées. La taille des zones d’incertitude obligent le navigateur a préciser sa position finale par d’autres méthodes basées sur des observations astronomiques. On peut distinguer deux méthodes : Tout d’abord, la méthode des hauteurs de polaire, de 1433 à 1480 environ, qui permet de finaliser la volta et d’effectuer un atterrissage selon une route Est-Ouest. L’analyse de la technique nautique de Colomb, qui utilise cette méthode, est très semblable à celle décrite par Ibn Majid dans son traité de navigation. Il est probable qu’il y a eu transmission sans pouvoir préciser les circonstances exactes.Mais dès que les navigateurs franchissent l’équateur la polaire devient indisponible, les navigateurs doivent observer le soleil. Cette deuxième méthode est plus délicate car les paramètres du soleil changent chaque jour. Ils obligent donc le navigateur à calculer la latitude, à partir de l’observation de la méridienne de soleil et par l’usage de tables des données solaire : os regimentos do sol. C’est cette méthode qui permet à Vasco da Gama de doubler le cap de Bonne Esperance, en 1498, ce qui marque la fin de la période étudiée. Pour conclure il faut remarquer que ces deux derniers méthodes sont le fruit d’une coopération entre les usagers et les scientifiques sous l’égide du pouvoir, décidé à atteindre le but fixé. C’est donc le fruit d’une véritable recherche scientifique. En second lieu, il faut également noter que les progrès de la navigation accompagnent des progrès parallèles en architecture navale, le gouvernail d’étambot, ainsi que de nouvelles procédures dans le commerce maritime. L’étude des interactions entre ces divers domaines reste à faire. / New navigational methods during the Middle Ages.A sailing vessel is pushed forwards by the wind in the general direction towards it is blowing. Navigation should comply with strategic goals: i.e. the choice of a route to a port of destination, taking into account this wind constraint. A tactical aspect is involved when following this route and checking, the entire voyage long, the good guidance of the ship. 1-In the first ages of navigation, the mariner is referring to the sole element at his disposal: the wind. It gives him elements for the direction to choose, if it is a convenient time for sailing and also it supplies the means of checking and controlling the course of the ship, by observation of the marks it is printing on the surface of the sea. Variable wind is the limit of this method. In this case, only sky observation can give an indication of the direction to follow.2- The finding of the magnetic needle solves this problem and from this new tool, a new navigation method is implemented, around the end of the XIII.th century. Dead reckoning is a way to determinate ship’s position at any moment, using a vector analysis for solving graphically the problems that checking the chosen course can induce. This graphical method is using the compass indications and needs necessarily using a marine chart. The main problem of dead reckoning is that, using present data to reckon future positions , any error in assessing these data supposes an uncertainty in this position. Correction of the route is necessary by verifying with actual land falls. Longer the voyage without such confrontation and bigger the uncertainty zone to be faced.3-In the beginning of the XV.th century, Portuguese mariners started to run the open ocean. They had to follow the wind which runs along a long loop across the ocean, la volta. Therefore running in the open seas, without any land to be seen, in order to check the actual position, obliged mariners to elaborate new methods based on astronomical observations in order to reduce the size of this uncertainty zone, when arriving to the landing point. A first method is based on the observation of the pole star depth; between the years 1433 to 1480. It is based on observation of the pole star depth. Analysis of C. Columbus nautical art shows similarities with the written work of Ibn Majid, his contemporaneous Arab nautical expert. Crossing the equator line made the polar star not available any more. Therefore, the method had to be changed and the second method involved sun observations. This is more complex as the sun data are changing every day. Therefore mariners had to reckon the latitude, using the observations of the meridian line and using of sun data tables: the so called regimentos do sol. Through this method Vasco da Gama was able to reach the Indian Ocean after passing the Cape of Good Hope. This closes the period of this study.The conclusion should take into account the fact that these astronomical methods were not entirely empiric but the result of a joint research of users, mariners and scientists. This endeavor was made possible because a central power, the Infant first , then King Joao II, were willing to proceed more south and gave their mariners the technical means to do so.A second conclusion observes that progress of navigation were accompanied by parallels progresses in naval construction and maritime new contracts and ways of handling commercial matters. There are surely interactions between these three domains, but we have still to put them into evidence.