Crèmes, shampooings, savons, gels douche, ces produits cosmétiques quotidiennement utilisés, ont en commun la présence d'une matière première essentielle à leur formulation, à savoir le tensioactif ou émulsionnant. Ces molécules sont donc fréquemment en contact avec la peau. En effet, de par sa structure amphiphile particulière, le tensioactif aide à la stabilisation des émulsions, permet la formation de mousse et apporte les propriétés détergentes des produits cosmétiques nettoyants, en solubilisant les corps gras présents en surface. Ces molécules peuvent également interagir avec les composants de la peau. Une des premières preuves évidentes de l'interaction des tensioactifs avec la peau est l'observation des signes cliniques suite à l'exposition prolongée ou chronique à des formules riches en tensioactifs. Ces molécules sont maintenant connues pour engendrer des dermatites de contact d'irritation et font l'objet d'un véritable problème de santé publique concernant les maladies professionnelles aux détergents. Cependant, devant la multitude de tensioactifs présents sur le marché, les mécanismes d'action des tensioactifs sur la peau sont encore mal connus, surtout pour les tensioactifs non ioniques, très utilisés dans les produits de soin et souvent considérés comme non toxiques. Le sodium lauryl sulfate, tensioactif anionique reste à ce jour, la molécule modèle couramment étudiée. La toxicité cutanée est le plus souvent reliée à l'interaction du tensioactif avec les protéines, molécules chargées. De ce fait, les tensioactifs ioniques sont considérés comme étant les plus toxiques pour la peau. De plus, la forme monomérique du tensioactif est décrite comme l'entité responsable de la toxicité cutanée, s'insérant plus facilement dans la bicouche lipidique et pouvant ainsi pénétrer plus facilement dans la peau que sous la forme de micelles. La toxicité du tensioactif est donc également reliée à sa concentration micellaire critique. L'objectif de ce projet de recherche était d'approfondir les connaissances sur différentes propriétés physicochimiques de nombreuses classes de tensioactifs, afin de mieux comprendre leurs interactions ainsi que leurs effets sur la peau. Plusieurs niveaux d'études ont été développés. Après une analyse physicochimique des tensioactifs détaillée, des mesures in vitro ont permis d'évaluer l'effet du tensioactif sur la toxicité cutanée. L'étude portant sur la fonction barrière de la peau (propriétés de surface/détergence, organisation de la matrice lipidique et évaluation de l'extraction lipidique) a été menée via des expérimentations ex vivo. Nos études ont montré une toxicité notable de certains tensioactifs non ioniques et a contrario certains tensioactifs ioniques se sont révélés parfaitement bien tolérés. Les paramètres soulignés dans la littérature tels que la CMC et la charge des tensioactifs ont été remis en question. Plusieurs explications ont été mises en avant considérant l'organisation du tensioactif dans l'eau et son comportement vis-a-vis de la fonction barrière cutanée apportant ainsi de nouvelles pistes pour une meilleure compréhension de l'effet du tensioactif sur la peau. De plus La toxicité des tensioactifs a pu être reliée à un des trois niveaux de perturbation de la barrière cutanée: la désorganisation de la matrice lipidique / Creams, shampoos, soaps, shower gels, these cosmetics daily used, have in common the presence of a raw material essential to their formulation, namely the surfactant or emulsifier. These molecules are therefore frequently in contact with the skin. Indeed, because of its particular amphiphilic structure, the surfactant helps the stabilization of emulsions, allows the formation of foam and provides the detergent properties of cleansing cosmetic products, by solubilizing the fatty substances present on the surface. These molecules can also interact with the components of the skin. One of the first obvious evidence of the interaction of surfactants with the skin is the observation of clinical signs following prolonged or chronic exposure to surfactant-rich formulas. These molecules are now known to cause irritant contact dermatitis and are the subject of a real public health problem regarding professional detergent diseases. However, considering the multitude of surfactants on the market, the mechanisms of action of surfactants on the skin are still poorly known, especially for nonionic surfactants, widely used in skincare products and often considered non-toxic. Sodium lauryl sulfate, anionic surfactant remains to this day, the model molecule currently studied. The cutaneous toxicity is most often related to the interaction of the surfactant with the proteins, charged molecules. As a result, ionic surfactants are considered to be the most toxic to the skin. In addition, the monomeric form of the surfactant is described as the entity responsible for cutaneous toxicity, fitting more easily into the lipid bilayer and thus able to penetrate the skin more easily than in the form of micelles. The toxicity of the surfactant is therefore also related to its critical micelle concentration. . The objective of this research project was to expand knowledge on different physicochemical properties of many classes of surfactants, to better understand their interactions and their effects on the skin. Several levels of studies have been developed. After detailed physicochemical analysis of the surfactants, in vitro measurements were used to evaluate the effect of the surfactant on skin toxicity. The study on the skin barrier function (surface properties / detergency, lipid matrix organization and evaluation of lipid extraction) was conducted via ex vivo experiments. Our studies have shown significant toxicity of some nonionic surfactants and conversely some ionic surfactants have been found to be perfectly well tolerated. Parameters highlighted in the literature such as CMC and surfactant charges have been questioned. Several explanations were put forward considering the organization of the surfactant in the water and its behavior on the skin barrier function thus bringing new tracks for a better understanding of the effect of the surfactant on the skin. In addition, the toxicity of the surfactants could be related to one of the three levels of disruption of the cutaneous barrier: the disorganization of the lipid matrix

De nombreux systèmes nanoparticulaires ont été développés pour modifier la délivrance de molécules par la voie cutanée. Dans ce travail de thèse, nous nous sommes intéressés aux nanoparticules lipidiques type Janus (JNP), une forme galénique innovante caractérisée par la combinaison de deux compartiments, de polarité chimique opposée, un compartiment aqueux accolé à un compartiment lipidique. L’objectif principal a été la caractérisation des JNP. La spectroscopie ATR-FTIR a permis de mettre au point un descripteur IR permettant de suivre la stabilité physique des JNP à l’air libre et en fonction du temps. Le même descripteur a permis de suivre leur devenir à la surface de la peau, et de constater une pénétration significative à partir de 3 heures d’application. Nous avons prouvé que l’AFM-IR est une technique prometteuse pour étudier la nanostructure de la peau. De plus, elle a permis de montrer qu’après 24 heures d’application, les JNP se sont accumulées dans les premières couches du SC avec un gradient dans les couches plus profondes du SC. En revanche, il n’a pas été possible de déterminer si elles ont pénétré à l’état intact ou dégradé. Les JNP semblent avoir une influence sur la pénétration cutanée de l’acide hyaluronique, elles ont permis une augmentation significative de son flux de pénétration. La caractérisation de la phase lipophile des JNP par différentes techniques (LC-MS, DLS, Cryo-TEM, diffraction des rayons X…) a permis de mieux comprendre leur instabilité aux températures élevées (32°C - 43°C). / Many nanocarriers have been developed to improve the delivery of molecules into the skin. In this PhD thesis, we are interested in lipid-based Janus nanoparticles (JNP), an innovative galenic form characterized by the combination of two compartments of opposite chemical polarity, an aqueous compartment associated to a lipid compartment. The main aim was the characterization of JNP. ATR-FTIR spectroscopy allowed to identify an infrared descriptor to follow the physical stability of JNP in open air and over time. The same descriptor allowed to follow their behavior on the surface of the skin, and to note a significant penetration from 3 hours of application. AFM-IR has been shown to be a promising technique for studying the nanostructure of the human skin. In addition, it has shown that after 24 hours of application, JNP were accumulated in the first layers of the SC with a gradient in the deeper layers of the SC. However, it was not possible to conclude if they have penetrated in the intact or degraded form. JNP seem to have an influence on the cutaneous penetration of the hyaluronic acid, they allowed a significant increase of its penetration flux. The characterization of the lipophilic phase of JNP by different techniques (LC-MS, DLS, Cryo-TEM, X-ray diffraction...) allowed to better understand their instability at high temperatures (32°C - 43°C).

La mesure du bisphénol-S (BPS) et de son glucurono-conjugué (BPSG) dans l’urine peut être utilisée pour la biosurveillance de l’exposition dans les populations. Cependant, cela nécessite une connaissance approfondie de la toxicocinétique de ces composés alors qu’à ce jour, il existe peu de données à cet effet chez l’humain. L’évolution dans le temps du BPS et du BPSG a été évaluée dans des matrices biologiques accessibles et représentatives comme l`urine et le sang de volontaires exposés par voie orale et cutanée. Suite à l’approbation du comité d’éthique de la recherche de l’Université de Montréal, six volontaires ont été exposés par voie orale à une dose deutérée de BPS-d8 de 0,1 mg/kg de poids corporel. Un mois plus tard, 1 mg/kg pc de BPS-d8 ont été appliqués sur 40 cm2 de l’avant-bras puis lavés 6 h après l’application. Des échantillons de sang ont été prélevés avant le dosage et à des intervalles de temps fixes sur une période de 48 h après traitement ; des collectes urinaires complètes ont été recueillies avant l’exposition et à des intervalles préétablis sur 72 h après dosage. Après exposition par voie orale, les profils temporels des concentrations plasmatiques de BPS-d8 et de BPSG-d8 évoluaient en parallèle et ont montré une apparition et une élimination rapides. Les valeurs maximales de BPS-d8 et BPSG-d8 dans le plasma ont été atteintes en moyenne (± écart-type [ET]) à 0,7 ± 0,1 et 1,1 ± 0,4 h après le dosage et les demi-vies d’élimination apparentes (moyenne ± ET) (t ½) de 7,9 ± 1,1 et 9,3 ± 7,0 h ont été calculées à partir de la phase terminale, respectivement. La fraction de BPS-d8 atteignant la circulation systémique inchangée (c’est-à-dire la biodisponibilité) a en outre été estimée à 62 ± 5 % en moyenne (± ET) et la clairance plasmatique systémique à 0,57 ± 0,07 L/kg pc/h. Toujours après exposition orale, les profils temporels des taux d’excrétion urinaire évoluaient aussi de manière parallèle aux concentrations plasmatiques et étaient similaires pour tant pour le composé parent que le métabolite. Le pourcentage moyen (± ET) de la dose administrée récupérée dans l’urine sous forme de BPS-d8 et BPSG-d8 au cours de la période de 72 h après le dosage était de 1,72 ± 1,3 et 54 ± 10 %. Après application cutanée, les niveaux plasmatiques étaient inférieurs à la limite inférieure de quantification (LLOQ) à la plupart des points dans le temps. Cependant, les valeurs maximales étaient atteintes entre 5 et 8 h selon les individus, suggérant un taux d’absorption plus lent par rapport à l’exposition orale. De même, des quantités limitées de BPS-d8 et de son conjugué, estimées en pourcentage de dose, de l’ordre 0,004 ± 0,003 et 0,09 ± 0,07 %. En somme, cette étude a fourni une plus grande précision sur la cinétique du BPS chez l’humain. Ces données seront utiles pour développer un modèle toxicocinétique pour une meilleure interprétation des données de biosurveillance. Pour la voie orale, le taux d’absorption apparent similaire du BPS-d8 et BPSG-d8 après une exposition par voie orale suggère que les formes libres et conjuguées du BPS atteignent la circulation sanguine systémique à peu près dans le même intervalle de temps. Ceci indique un effet de premier passage hépatique, c’est-à-dire une conjugaison du BPS-d8 dans le foie avant d’atteindre la circulation systémique. Néanmoins, malgré l’effet de premier passage, la biodisponibilité du BPS-d8 et donc la forme active non conjuguée du BPS dans le sang est relativement élevée. Celle-ci est en fait largement plus importante que celle du BPA. Le BPS libre s’est aussi avéré avoir a un temps de résidence plasmatique plus long que le BPA. Pour la voie cutanée, les données ont montré que le BPS atteignait rapidement la circulation sanguine systémique et était donc rapidement absorbé par peau. Par contre, son élimination du corps semble être plus lente après exposition cutanée comparativement à son élimination après exposition orale. Par ailleurs, malgré le fait que le BPS serait rapidement absorbé au niveau de la peau, la fraction d’absorption cutanée était très faible par rapport à la fraction d’absorption orale. / The measurement of bisphenol-S (BPS) and its glucurono-conjugate (BPSG) in urine may be used for the biomonitoring of exposure in populations. However, this requires a thorough knowledge of their toxicokinetics. The time courses of BPS and BPSG were assessed in accessible biological matrices of orally and dermally exposed volunteers. Under the approval of the Research Ethics Committee of the University of Montreal, six volunteers were orally exposed to a BPS-d8 deuterated dose of 0.1 mg/kg body weight (bw). One month later, 1 mg/kg bw of BPS-d8 were applied on 40 cm2 of the forearm and then washed 6 h after application. Blood samples were taken prior to dosing and at fixed time periods over 48 h after treatment; complete urine voids were collected pre-exposure and at pre-established intervals over 72 h postdosing. Following oral exposure, the plasma concentration–time courses of BPS-d8 and BPSG-d8 over 48 h evolved in parallel and showed a rapid appearance and elimination. Average peak values (±SD) were reached at 0.7 ± 0.1 and 1.1 ± 0.4 h postdosing and mean (±SD) apparent elimination half-lives (t½) of 7.9 ± 1.1 and 9.3 ± 7.0 h were calculated from the terminal phase of BPS-d8 and BPSG-d8 in plasma, respectively. The fraction of BPS-d8 reaching the systemic circulation unchanged (i.e. bioavailability) was further estimated at 62 ± 5% on average (±SD) and the systemic plasma clearance at 0.57 ± 0.07 L/kg bw/h. Plasma concentration–time courses and urinary excretion rate profiles roughly evolved in parallel for both substances, as expected. The average percent (±SD) of the administered dose recovered in urine as BPS-d8 and BPSG-d8 over the 0–72 h period postdosing was 1.72 ± 1.3 and 54 ± 10%. Following dermal application, plasma levels were under the lower limit of quantification (LLOQ) at most time points. However, peak values were reached between 5 and 8 h depending on individuals, suggesting a slower absorption rate compared to oral exposure. Similarly, limited amounts of BPS-d8 and its conjugate were recovered in urine and peak excretion rates were reached between 5 and 11 h postdosing. The average percent (±SD) of the administered dose recovered in urine as BPS-d8 and BPSG-d8 was about 0.004 ± 0.003 and 0.09 ± 0.07%, respectively. This study provided greater precision on the kinetics of this contaminant in humans and, in particular, evidenced major differences between BPA and BPS kinetics with much higher systemic levels of active BPS than BPA, an observation explained by a higher oral bioavailability of BPS than BPA. These data should also be useful in developing a toxicokinetic model for a better interpretation of biomonitoring data. Overall, this study provided greater precision on the kinetics of this contaminant in humans. These data will be useful in developing a toxicokinetic model for a better interpretation of biomonitoring data. For the oral route of exposure, the apparent similar absorption rate of BPS-d8 and BPSG-d8 after oral exposure suggests that free and conjugated forms of BPS reach the systemic blood circulation at about the same time interval. This indicates a first-pass effect in the liver, i.e. a conjugation of BPS-d8 in the liver before reaching the systemic circulation. Nevertheless, despite the first-pass effect, the bioavailability of BPS-d8 and therefore the proportion of unconjugated active form of BPS reaching the systemic bloodstream is relatively high. It is actually much higher than that of BPA. Free BPS was also found to have a longer plasma residence time than BPA. For the dermal route of exposure, data show that BPS quickly reaches systemic blood circulation and is therefore rapidly absorbed by skin. On the other hand, its elimination from the body appears to be slower after dermal exposure compared to its elimination after oral exposure. Furthermore, despite the fact that BPS is rapidly absorbed through the skin, the dermal absorption fraction was very small compared to the oral absorption fraction.

Cette thèse met en évidence l'importance des transporteurs lipidiques et leurs implications pharmaceutiques dans la délivrance de principes actifs de nature différente, par voie orale et/ou par voie cutanée. L'introduction générale de cette thèse donne un aperçu des différents types é en mettant l'accent sur les nanoparticules lipidiques solides ( SLN ) et les nanocapsules lipidiques ( LNC ). Dans la première partie, les SLN chargées avec le propionate de clobétasol ( CP ), ont été développées et formulées en un hydrogel pour une long terme corticothérapie topique. Les études du transport ex vivo ont indiqué que le CP maintenu par la peau était plus élevé pour les SLN gel par rapport au produit commercial. La deuxième partie met l'accent sur les nanocapsules lipidiques ( LNC ). Chapitre 1 de cette partie vise à obtenir des LNC chargées d'un principe actif hydrophile le pentasaccharide, fondaparinux ( F ) à partir de deux microémulsions ( ME ) selon un brevet qui a été déposé. Les résultats obtenus par les LNC préparés de la ME1 contenant les tensio-actifs non ioniques ( Imwitor/Span ) ont été les meilleurs ( 59.87 nm, 48.62 % taux d'encapsulation ). Le chapitre 2 vise à encapsuler le F par la stratégie de l'intéraction cationique pour réaliser une association efficace élevée ( 80-100%). L'impact de cette formulation sur la pharmacocinétique du médicament après administration orale chez le rat a montré une amélioration de la biodisponibilité de F d'une mode dépendante de la dose. Les LNC cationiques chargées en F ont démontré une potentialité thérapeutique intéressante pour l'administration d'un pentasaccharide dérivé de l'héparine par voie orale comme une première preuve de concept comme une solution alternative à l'administration de F.

Le suivi de l'état de santé et de la réactivité émotionnelle chez l'individu est au cœur de la médecine de demain ; il participe notamment au développement de nouveaux services de soins en santé tels que la médecine à domicile, la médecine mobile ou encore la médecine personnalisée. Cependant il nécessite d'une part la définition d'indicateurs adaptés à la mesure en environnement complexe, et d'autre part la conception d'exocapteurs et d'instrumentations intégrés dans l'environnement de l'individu. Les travaux de cette thèse présentent la démarche nécessaire au passage de mesures physiologiques en laboratoire à celles des conditions de la vie de tous les jours, en s'articulant autour de deux axes d'étude : Le premier axe concerne la conception et le développement d'une instrumentation ambulatoire pour la mesure de paramètres physiologiques en conditions écologiques. Le système portable EmoSense conçu pour la mesure de la fréquence cardiaque, de la résistance cutanée et de la température cutanée permet l'identification de nouveaux indicateurs de la réactivité émotionnelle à partir de mesures réalisées en situations réelles. L'expérimentation présentée sur l'objectivation du stress chez les personnes aveugles pendant leur déplacement en milieu urbain a permis la construction d'un nouvel indicateur pour l'analyse de l'activité électrodermale. Par ailleurs, cette démarche met en avant l'importance de la mise en place de plateformes ayant pour objectif de fournir un support pour l'expérimentation en conditions écologiques, telles que les Living Lab. La seconde partie des travaux est consacrée à la mesure de l'activité électrodermale (résistance électrique cutanée) pendant la conduite de véhicule. Cette mesure est basée sur la conception et le développement d'un volant instrumenté. Ce travail illustre les difficultés technologiques liées à la mesure de signaux bioélectriques par exocapteurs pour leur intégration dans l'environnement de l'individu. Nous proposons ainsi une topologie innovante de placement des électrodes dans le but d'optimiser les facteurs de disponibilité et de robustesse du signal liés à la mesure de signaux bioélectriques par exocapteurs. / Improvement in quality and efficiency of health and medicine, at home and in hospital, has become of paramount importance. The solution to this problem would require the continuous monitoring of several key patient parameters, including emotional reactivity analysis, in order to assist the development of mobile Health or personalized Health. But it often requires a new definition of commonly used indicators to adapt them for an in situ monitoring, and also the design of exo-sensors and instrumentations integrated in the environment. This PhD work contributes to the definition of the steps leading experiments from laboratory to real-life conditions: First a new ambulatory device was developed to enable the measurement of heart rate, electrodermal activity and skin temperature during in situ experiments, for the definition of new indicators of emotional reactivity. Experimenting in real-life settings has led to the definition of a novel, more pertinent parameter for the evaluation of stress in the blind when walking in urban space.These results were very encouraging for the use of such ambulatory devices for experiments under real-life conditions, such as Living Labs. The second part deals with the assessment of electrodermal activity while driving. This work is based on the design and the development of a steering wheel enabling the measurement of galvanic skin resistance. This has shown the challenges and issues of the assessment of bioelectric signals with exo-sensors for their integration in the human environment. Therefore we propose a new and innovative topology of electrodes on the steering wheel, for the optimization of the amount of available data and the quality of biolectric signals.

La microspectroscopie Raman confocale apparait comme un outil à fort potentiel pour l'analyse in vivo de la peau, avec des applications innovantes en dermatologie et cosmétologie. Cette technique biophotonique permet d'accéder à des informations moléculaires très spécifiques d'un échantillon ; et ceci de façon totalement non destructive et sans aucun marquage ni préparation particulière. Les travaux référencés ont porté sur la caractérisation des constituants cutanés, l'évaluation du taux d'hydratation, le suivi de la perméation d'actif ou encore le diagnostic des lésions tumorales de la peau. Ces études ont été réalisées avec des configurations instrumentales très diverses. En vue de la conception d'une nouvelle micro-sonde Raman confocale, cette thèse a permis d'établir un cahier des charges précis ; les paramètres instrumentaux ont été définis et leurs effets sur la qualité des enregistrements Raman (fluorescence parasite, rapport signal sur bruit, atténuation du signal en profondeur) ont été évalués. En particulier, l'effet de la longueur d'onde d'excitation, paramètre clé en spectroscopie Raman, a été analysé. Dans nos expérimentations, la répétabilité et la variabilité du signal Raman ont également été prises en compte. Dans le but d'évaluer l'approche Raman pour l'analyse de la perméation cutanée d'actif, la diffusion cutanée de deux molécules (caféine et resvératrol) appliquées en faibles concentrations a été suivie sur un microspectromètre Raman confocal avec des paramètres d'acquisition similaires à ceux définis pour la micro-sonde. Nous avons montré la possibilité d'enregistrer des cinétiques de diffusion, et également mis en évidence des points limitatifs spécifiques de ces études expérimentales. / Confocal Raman microspectroscopy seems to be a tool with strong potential for in vivo skin analyses, and for innovative applications in dermatology and cosmetology fields. This biophotonic technique allows access to very specific molecular information non-destructively and without any particular skin labeling or sample preparation. The referenced work focused on the characterization of the cutaneous constituents, the evaluation of the rate of skin hydration, the monitoring of active ingredient permeation or diagnosis of tumoral skin lesions. These studies were performed with a variety of instrumental configurations. In view of the design of a new confocal Raman micro-probe, this thesis has established a registry of precise specifications; the instrumental parameters were defined, and their effects on the quality of the Raman records (parasite fluorescence, signal to noise ratio, signal attenuation in depth) were evaluated. In particular, the impact of the excitation wavelength, a key parameter in Raman spectroscopy, was analyzed. In our experiments, the reproducibility and the variability of the Raman signal were also considered. In order to evaluate the Raman approach for the analysis of cutaneous permeation of active ingredients, the cutaneous diffusion of two molecules (caffeine and resveratrol) applied in low concentrations were monitored by confocal Raman microspectroscopy using the acquisition parameters defined for the micro-probe. We have demonstrated the possibility of recording diffusion kinetics and at the same time unraveled specific limitations of these experimental studies.

Le nouveau-né hospitalisé est exposé de manière répétée à des procédures douloureuses ou stressantes pouvant entraîner des conséquences neurodéveloppementales à court et long terme. La prévention de la douleur procédurale est essentiellement basée sur l’utilisation de traitements non pharmacologiques parmi lesquels les solutions sucrées possèdent un niveau de preuve élevé. Cependant, leur efficacité a récemment été remise en cause et leurs mécanismes d’action restent mal compris. Enfin, la dissociation parfois retrouvée entre les réponses comportementales et corticales suggère de monitorer la douleur de manière multimodale. Les objectifs de ce travail étaient : 1) de comparer l’efficacité de l’allaitement maternel et du sucrose sur la douleur procédurale en analysant spécifiquement les réponses corticales, 2) d’étudier les effets périphériques des solutions sucrées au niveau de neurones sensoriels de ratons, 3) d’évaluer l’intérêt d’un modèle d’évaluation multimodale de la douleur chez le nouveau-né à terme et prématuré. Aucune différence entre le sucrose et l’allaitement maternel n’a pu être objectivée sur les réponses corticales(NIRS) à la douleur chez des nouveau-nés à terme à 3 jours de vie. Nous avons objectivé un effet périphérique du glucose et du sucrose sur des neurones sensoriels de ratons nouveau-nés, médié par TRPV1. L'effet du glucose était associé à une diminution de la libération de la substance P. L’évaluation multimodale de la douleur retrouvait des corrélations faibles à modérées entre le score NFCS et la conductance cutanée, le cortisol salivaire et les changements d’ [HbT] mesurés en NIRS. L’étude menée chez les nouveau-nés prématurés nous permettra de préciser l’intérêt de l’utilisation de la variabilité de la fréquence cardiaque (indice NIPE instantané) dans cette indication afin de proposer un modèle multimodal fiable pour de futurs essais randomisés contrôlés. / Hospitalized newborns are exposed to repeated painful or stressful procedures that can lead to short- and long-term neurodevelopmental sequellae.The prevention of procedural pain is essentially based on the use of nonpharmacological treatments among which the sweet solutions appear to be among the most effective. However, their effectiveness has recently been challenged and their mechanisms of action remain poorly understood. Finally, the dissociation frequently found between behavioural and cortical responses shows the importance of monitoring pain in a multimodal way. The objectives of this work were 1) to compare the efficacy of breastfeeding and sucrose on procedural pain by specifically analyzing cortical responses, 2) to study the peripheral effects of sweet solutions on sensory neurons of newborn rats and 3) to evaluate the contribution of a multimodal pain assessment model in term and preterm neonates. No difference between sucrose and breastfeeding was measured on pain-evoked cortical responses (NIRS) in term neonates at 3 days of life.We reported a peripheral effect of glucose and sucrose on afferent sensory neurons from newborns rats mediated byTRPV1. The effect for glucose was associated with a decrease of substance P release.The multidimensional assessment of pain found mild to moderate correlations between the NFCS score, skin conductance, salivary cortisol and changes in [HbT] measured in NIRS.The study conducted in preterm newborns will specify the reliability of heart rate variability (instant NIPE index) in thisindication to provide a suited multimodal pain assessment model for future randomized controlled trials.

La conception de nanoparticules (NPs) polymériques pour le transport de médicaments dans la peau repose sur la compréhension du rôle de leurs compositions chimiques sur leurs interactions avec la peau, notamment la peau pathologique. Ce travail s'est attaché à définir le rôle de la composante hydrophile des NPs sur l'administration cutanée d'un principe actif lipophile modèle (cholécalciférol). Il a été remarqué que la composition hydrophile de polymères amphiphiles à base de PLA conditionnait les propriétés physicochimiques des NPs, notamment la taille, la surface, et la structure, tout comme la protection du cholécalciférol. Concernant l'absorption cutanée sur peau intacte, la composante hydrophile de NPs de 100 nm a eu peu d'influence. Une absorption cutanée du cholécalciférol légèrement plus importante a toutefois été obtenue à partir des NPs très riches en PEG hydrophile en comparaison aux NPs peu PEGylées. A l'inverse sur peau lésée, les NPs hydrophobes et négativement chargées de PLA seul ont permis la meilleure absorption du cholécalciférol. D'une part, la dynamique de la structure des NPs très PEGylées a permis une meilleure mouillabilité de la peau et une possible extraction de lipides cutanés, pouvant faciliter l'absorption sur peau intacte. D'autre part, la composition de la peau a conditionné la structure des NPs, puisque, sur peau lésée, les espèces ioniques libérées de la peau ont déstabilisé les NPs peu ou non PEGylées. Par adhésion à la surface de la peau, les agrégats de PLA ont pu ainsi faciliter l'absorption sur peau lésée.Lors du développement de formulations de NPs, leur composition chimique est donc à optimiser selon l'état pathologique de la peau / The design of clinically efficient polymeric nanoparticles (NPs) for skin drug delivery is based on the understanding of the influence of NPs chemical composition on their interactions with the skin tissue, notably the pathological skin. The aim of this work was to determine the influence of the hydrophilic component of polymeric NPs on the delivery of a lipophilic model drug (cholecalciferol).It was noticed that the polymeric hydrophilic composition of amphiphilic PLA-based NPs conditioned the NPs physico-chemical properties, notably in terms of size, surface properties, structure and drug protection. With regard to absorption into intact skin, the hydrophilic composition of 100 nm NPs had little impact. Only a slightly greater skin absorption was obtained from NPs with high hydrophilic PEG content compared to weakly PEGylated NPs. On the contrary in impaired skin, hydrophobic and negatively charged non-PEGylated NPs (PLA NPs) provided the best drug absorption. On the one hand, the dynamic structure of highly PEGylated NPs providing better skin wettability and potential skin lipids extraction may have contributed for increased absorption in intact skin. On the other hand, skin condition altered the NPs structure since it was observed that a non-negligible quantity of ionic species was released from impaired skin, triggering the destabilization of weakly or non-PEGylated charged NPs. However, only PLA aggregates sedimented/adhered onto the skin surface, which could have facilitated absorption in impaired skin. The polymeric hydrophilic composition of NPs and the pathological skin condition are therefore essential points to consider when designing nanoformulations

Les réactions allergiques telles que les réactions d’hypersensibilité de contact (HSC) sont un problème de santé publique. Il s’agit d’une réaction inflammatoire aiguë qui survient suite à des expositions répétées d’une molécule allergisante avec la peau et dans laquelle les cellules dendritiques (DC) jouent un rôle essentiel. Les composés chimiques tels que le dinitrochlorobenzène (DNCB) ou le cinnamaldéhyde (CinA), responsables d'HSC, sont capables d’induire un stress chimique et de produire des espèces réactives de l’oxygène (ERO). Parmi les voies de détoxication en réponse aux xénobiotiques, la voie Nrf2/Keap1 est une voie centrale connue pour la détection de composés électrophiles. A l’état basal et en absence de stress, Nrf2 est couplé à son répresseur cytosolique Keap1 qui assure sa dégradation via le protéasome. En présence d’un stress chimique, Nrf2 transloque dans le noyau et induit l’expression des gènes antioxydants [hème-oxygénase 1 (ho-1), NADPH quinone oxydoréductase (nqo1), glutathione-s-transférase (gst)]. En absence de Nrf2, nous avons montré que le DNCB et le CinA induisent la mort cellulaire des DC via l'activation des caspases impliquées dans la voie mitochondriale ou intrinsèque de l'apoptose. Cette mort cellulaire induite par le DNCB est ERO dépendante tandis que celle induite par le CinA est moins sensible à la production des ERO. En présence de Nrf2, la survie des DC est régulée par l'expression de bcl-2, un gène antiapoptotique, et des gènes antioxydants. Nrf2 semblerait activer ou réprimer la transcription des gènes et ce en fonction de la molécule testée, du temps de traitement. Par ailleurs, nous avons également montré que Nrf2 joue un rôle clef dans les phases de sensibilisation et d'élicitation de la réaction d'HSC mais également au cours de l'irritation. Des transferts adoptifs de DC ont permis de montrer le rôle clef de Nrf2 dans la DC au cours de l'HSC. Enfin, notre étude montre que Nrf2 régule les Treg au niveau du tissu cutané et participe à la tolérance cutanée. / Allergic reactions such as contact hypersensitivity (CHS) are a problem of public health occurring after repeated exposures to contact sensitizers. CHS is a common skin disease involving dendritic cells (DC) playing a key role in this pathology. Contact sensitizers, like dinitrochlorobenzene (DNCB) or cinnamaldehyde (CinA) are known to induce reactive oxygen species (ROS) production. The Nrf2/Keap1 pathway is central for detoxification. In the absence of a chemical stress, Keap1 associates with Nrf2 and leading to its degradation. In the presence of an electrophilic compound like contact sensitizers, Keap1’s conformation is modified leading to Nrf2 translocation to the nucleus and transcription of its target genes [heme-oxygénase 1 (ho-1), NADPH quinone oxydoreductase (nqo1), glutathione-s-transferase (gst)]. We showed, for the first time, that Nrf2 controls the loss of mitochondrial membrane potential and caspase-3/7 activity in DC activated by contact sensitizers. In the absence of Nrf2, DNCB and CinA induced DC apoptosis via caspase activation involved in intrinsic pathway of apoptosis also called ‘mitochondrial pathway’. This apoptosis was mainly mediated by the production of ROS in response to DNCB. However, ROS faintly control CinA-induced cell death. We also showed that Nrf2 controls the transcription of the anti-apoptotic gene bcl-2 in response to DNCB or CinA and also the transcription of immune related and antioxidant genes that could be implicated in DC apoptosis.Otherwise, we also showed that Nrf2 plays a key role in sensitization and elicitation phases of CHS and even in the irritation phase. Adoptive transfer experiments showed that Nrf2 plays a crucial role in DC during CHS.Finally, we showed that Nrf2 regulates skin Treg and participates to skin tolerance.

L’eczéma allergique de contact (EAC) est une réaction inflammatoire aiguë médiée par les lymphocytes T (LT), survenant suite à l’exposition répétée de la peau avec une molécule allergisante présente dans l’environnement quotidien ou professionnel. Les molécules allergisantes sont des composés de faible poids moléculaire, appelés haptènes, qui activent les cellules dendritiques (DC). Les DC jouent un rôle essentiel dans la mise en place d’un EAC : elles acquièrent un phénotype mature, contrôlé par la voie des MAPK et la voie NF-B, leur permettant de présenter l’haptène aux LT afin d’initier ainsi une réponse immunitaire spécifique.Nous avons identifié au sein de la DC une nouvelle kinase, la protéine kinase CK2, indispensable à l’acquisition d’un phénotype mature et à la sécrétion de cytokines pro-inflammatoires clés dans l’orientation d’une réponse immunitaire. L’activité de la CK2 dans la DC est nécessaire à la génération d’une réponse Th1 en contrôlant la sécrétion d’IFN par les LT, et maintient une réponse Th17 préexistante. De plus, la CK2 permet à la DC de contrôler l’induction d’une réponse Th2 spontanée. Par ailleurs, la CK2 contrôle l’expression des gènes cibles de Nrf2, un facteur de transcription majeur dans la lutte contre le stress chimique induit par les haptènes. L’activation de Nrf2 met en jeu de nombreuses voies de signalisation, et nous avons mis en évidence c-Jun, facteur de transcription activé par les molécules allergisantes, comme un potentiel partenaire transcriptionnel de Nrf2. / Allergic contact dermatitis represents a severe health problem with increasing worldwide prevalence. It is a T cell-mediated inflammatory skin disease caused by chemicals present in daily or professional environment. Contact sensitizers are low molecular weight compounds termed haptens. These molecules are known to induce an up-regulation of phenotypic markers and cytokine secretion in dendritic cells (DCs), professional antigen-presenting cells, leading to the generation of effector T lymphocytes (LT).We identified a new kinase, termed CK2 (formerly casein kinase 2), as a key kinase in DCs in the acquisition of a mature phenotype and in the production of pro-inflammatory cytokines, involved in T cell polarization in response to contact sensitizers. CK2 activity in DC is necessary to induce a Th1 polarization by controlling the secretion of IFN- by LT, and maintains a pre-existing Th17 response. Moreover, CK2 in DC negatively controls a spontaneous Th2 response.Finally, CK2 controls the expression of Nrf2 target genes mRNA. Nrf2 is a protective transcription factor playing a major role in detoxification, oxidative stress and allergic inflammation generated by contact sensitizers. Nrf2 activation involves different kinases and we highlight that c-Jun could be bound to Nrf2 to generate an active transcriptional complex in response to chemicals.