L’exploration du tissu cutané est aujourd’hui limitée par le peu de méthodes dites quantitatives permettant de décrire objectivement les propriétés mécaniques du tissu cutané. L’élastographie permet une exploration locale d’un milieu et offre la possibilité pour certaines méthodes d’estimer quantitativement le module d’élasticité (module d’Young). Nous avons mis au point une technique d’élastographie ultrasonore impulsionnelle haute fréquence 1D (HF-TE) et haute résolution permettant une description micrométrique des propriétés mécaniques du tissu cutané pour des applications en cosmétique et en dermatologie. / Nowadays, exploration of cutaneous tissue is limited by the few number of available approaches, known as quantitative methods, allowing an objective description of the mechanical properties of skin tissue. Elastography allows a local exploration of a medium and offers the possibility for some strategies to quantitatively estimate the modulus of elasticity (Young’s modulus). A 1-D high-frequency ultrasonic transient elastography method (HF-TE) allowing a micrometric description of the mechanical properties of skin tissue has been designed for cosmetic and dermatological applications. An experimental system of high-frequency transient elastography has been developed : software, hardware and measurement methodology. The HF-TE technique has been validated using simulation and measurements in monolayer and bilayer calibrated phantoms developed in the laboratory. The Young’s modulus values measured in monolayer media were then compared with those measured by two others dynamic techniques.

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Primary scalp alopecia is classically divided into cicatricial (scarring) and non-cicatricial (non-scarring). Challenging cases are assessed with a scalp biopsy. The use of both horizontal and vertical sections (HoVert sections) has dramatically improved the accuracy of histopathological diagnosis. In this work, we have used immunostaining to address diagnostic difficulties, which persist despite all currently available tools. We performed an immunostain panel (CD3, CD4, CD8 and CD20) in order to distinguish pattern hair loss from alopecia aerate in cases which do not have the usual peribulbar lymphocytic infiltrate and showed that CD3+ T-lymphocytes within the empty fibrous follicular tracts favor a diagnosis of alopecia areata. We performed CD123 in order to distinguish lichen planopilaris from alopecia lupus erythematosus in cases with only a superficial lymphocytic infiltrate and an uninvolved interfollicular epidermis and showed that clusters of CD123+ plasmacytoid dendritic cells favor a diagnosis of lupus erythematosus. We performed cytokeratin 15 in order to assess whether the loss of the follicular bulge stem cells has diagnostic value in cicatricial alopecia and demonstrated that the loss of cytokeratin 15+ bulge stem cells is identified in lichen planopilaris, frontal fibrosing alopecia, and lupus erythematous, so cytokeratin 15 has no diagnostic value. We have attempted to integrate the new concepts and our findings into the traditional classifications of alopecia and proposed a new diagnostic algorithm. In conclusion, immunostaining combined with HoVert grossing advances the accuracy of histopathological diagnosis of primary scalp alopecia. / L’alopécie primitive du cuir chevelu est habituellement classée en cicatricielle et non-cicatricielle. Dans les cas difficiles, la biopsie du cuir chevelu peut aider au diagnostic. L’utilisation de coupes, à la fois verticales et horizontales sur le même spécimen (technique HoVert), a radicalement amélioré le diagnostic histopathologique. Dans ce travail, nous avons utilisé l’immunohistochimie pour évaluer les difficultés diagnostiques qui persistent malgré tous les outils actuels. Nous avons utilisé les CD3, CD4, CD8 et CD20 pour différencier l’alopécie androgénique de la pelade dépourvue de l’infiltrat lymphocytaire péribulbaire habituel et nous avons démontré que la présence de lymphocytes CD3+ dans les travées folliculaires fibreuses est en faveur de la pelade. Nous avons utilisé le CD123 pour différencier le lichen plan pilaire du lupus érythémateux alopécie avec infiltrat lymphocytaire superficiel et sans atteinte de l’épiderme interfolliculaire et nous avons démontré que la présence d’amas de cellules dendritiques plasmacytoïdes CD123+ est en faveur du lupus érythémateux. Nous avons utilisé la cytokératine 15 pour évaluer si la perte des cellules souches du bulge a une valeur diagnostique dans l’alopécie cicatricielle et nous avons démontré que cette perte s’observait de manière identique dans le lichen plan pilaire, l’alopécie frontale fibrosante comme dans le lupus érythémateux et n’avait donc aucune valeur diagnostique. Nous avons tenté d’intégrer les nouveaux concepts et nos données dans les classifications traditionnelles des alopécies et nous avons élaboré un nouvel algorithme diagnostique. L’association des immunomarquages avec la technique HoVert ouvre de nouvelles perspectives dans le diagnostic histopathologique des alopécies primaires du cuir chevelu. / Doctorat en Sciences médicales (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Die Ziele der Dissertation sind es, die Effektivität von Rauchentwöhnungsprogrammen in der stationären Behandlung von berufsbedingten Hauterkrankungen zu prüfen und den Forschungsstand zum Einfluss des Rauchens auf berufsbedingte Handekzeme zu beleuchten. In einer Längsschnittstudie wurden dazu zwei Rauchentwöhnungsprogramme in der stationären Behandlung für berufsbedingte Hauterkrankungen evaluiert. Das Rauchentwöhnungsprogramm „Rauchfrei nach Hause!?“ der IFT-Gesundheitsförderung wurde hinsichtlich der Bewertung der Teilnehmer, der Steigerung der Motivation und Zuversicht, das Rauchverhalten aufzugeben, und der Abstinenz vom Rauchen mit dem bisher durchgeführten Rauchentwöhnungsprogramm verglichen. Zudem wurde die Ausprägung des berufsbedingten Handekzems von Rauchern und Nichtrauchern während und bis zu sechs Monate nach dem stationären Aufenthalt analysiert. Die Ergebnisse bestätigen, dass sich die Implementierung des zeitlich und inhaltlich intensiveren Rauchentwöhnungsprogramms „Rauchfrei nach Hause!?“ in die stationäre Behandlung von berufsbedingten Handekzemen als effektiv erweist. Dieses Programm führt zu einer höheren Motivation und Zuversicht, das Rauchverhalten zu ändern, sowie zu einer höheren Abstinenzquote drei Wochen nach dem Aufenthalt im Vergleich zum bisherigen. Auch der negative Einfluss des Rauchens auf die Ausprägung des berufsbedingten Handekzems bestätigt sich zu bestimmten Messzeitpunkten. Mit den Ergebnissen wird die Diskussion um den schädigenden Einfluss des Rauchverhaltens auf die Ausprägung des Handekzems vorangebracht und sie regen zu weiterer Forschung auf bspw. ambulanter Behandlungsebene von berufsbedingten Hauterkrankungen an.

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Background. The development of non-invasive imaging techniques has been stimulated by the shortcomings of histopathology. Currently the only valid diagnostic technique in dermatology is skin biopsy which remains a painful, invasive intervention for the patient. Moreover, this approach is not always convenient for monitoring and follow-up of a skin disease. Optical imaging technologies could solve these shortcomings as they are fast, precise, repeatable and painless. There are four established non-invasive skin imaging techniques used in daily practice: dermoscopy, high-frequency ultrasound, reflectance confocal microscopy (RCM) and conventional optical coherence tomography (C-OCT). In imaging there is a trade-off between resolution and penetration depth. The former permits the visualization of cells, if the resolution is at least 3 µm. The latter enables the recognition of patterns and structures in deeper layers of the skin if the penetration depth is deeper than 150 µm. New non-invasive techniques using infrared light sources have been developed recently. The technique used in this work is a high-definition optical coherence tomography (HD-OCT).Objectives. The overall aims of this thesis were the feasibility of HD-OCT to visualize in/ex vivo, in real time and in 3-D the cellular and structural morphology of the skin, secondly the assessment of the capability of this technology to measure in vivo and real time the cutaneous optical properties, and finally the determination of the contribution of this technique to the non-invasive near-infrared imaging technologies. Five specific objectives have been established: i) could cells be observed in their 3-D microenvironment in normal and diseased skin, ii) could we describe morphologic features of cells and structures in normal and diseased skin (m_HD-OCT), iii) could these morphologic features be quantified by optical property analysis (o_HD-OCT), iv) was it possible to perform accurate thickness measurements in normal and diseased skin, and finally v) what was the diagnostic potential of this technique?Methodology. HD-OCT uses a combination of parallel time-domain interferometry, high power tungsten lamp (with Gaussian filter, very low lateral coherence and ultra-high bandwidth (1300 nm +/- 100 nm)), and last but not least, full field illumination with real time focus tracking. A constant homogeneous resolution of 3 µm resolution in all three dimensions is obtained up to a depth of 570 µm. Hence, the system is capable of capturing real time full 3-D images. Moreover, the in vivo assessment of optical properties of the skin is only applicable to OCT when operating in focus-tracking mode, which is the case for HD-OCT. The means to obtain answers to the five specific questions were the comparison of en face HD-OCT images with RCM and HD-OCT cross-sectional images with histopathology and C-OCT. Results. At least 160 line pares were observed by imaging a high resolution phantom with HD-OCT. This suggested a 3 µm lateral resolution. The presence of cells such as keratinocytes, melanocytes, inflammatory cells, fibroblasts and melanophages in their 3-D cutaneous microenvironment in vivo as well as ex vivo has been demonstrated .A qualitative description of structures and patterns in normal and diseased skin could be performed by HD-OCT. Clear structural changes of the epidermis, dermo-epidermal junction, papillary dermis and reticular dermis related to intrinsic skin ageing could be observed. Lobulated structures, surrounded by stretched stromal fibers and arborizing vessels, could be demonstrated in nodular basal cell carcinoma (BCC). The o_HD-OCT of normal and diseased skin could be assessed in vivo. This approach permitted the quantitative assessment of the OCT signal attenuation profiles of normal healthy skin, actinic keratosis (AK) and squamous cell carcinoma (SCC). Differences in signal attenuation profiles could be demonstrated between these three groups. These differences were also observed between BCC subtypes. The slope of the exponential attenuation of the signal in the upper part of the epidermis was very high in benign nevi. The more malignant the lesion the lower the slope. Thickness measurements of epidermis and papillary dermis could be performed by m_HD-OCT, based on a cross-sectional images and their corresponding en face image. More accurate measurements of epidermal and papillary dermal thickness could be performed based on the optical analysis of a skin volume by o_HD-OCT. The diagnostic potential of HD-OCT in comparison with dermoscopy, RCM and C-OCT could be assessed regarding i) melanoma, ii) BCC differentiation from BCC imitators and BCC sub-differentiation and iii) SCC differentiation from AK. A much higher diagnostic potential could be demonstrated for o_HD-OCT in comparison with m_HD-OCT concerning melanoma detection. The diagnostic potential of HD-OCT to discriminate BCC from clinical BCC imitators was moderate. However, HD-OCT seemed to have high potential in sub-differentiation of BCC subtypes: i) it seemed to be the best technique to include and exclude a superficial BCC, ii) the technique appeared to be the best approach to exclude nodular BCC, and iii) HD-OCT looked to be the best technique to include an infiltrative BCC. Finally, HD-OCT has proven to be a powerful method to discriminate AK from SCC.Conclusions. HD-OCT is able to capture real time 3-D imaging with a sufficiently high optical resolution and penetration depth to allow the visualization of cells in and ex vivo in their micro-architectural context. At the same time, HD-OCT permits the recognition of patterns and structures in a sufficiently large volume of skin (1.5 mm³). HD-OCT closes therefore the gap between RCM with a high resolution but low penetration depth and C-OCT with a low resolution but high penetration depth. Moreover, HD-OCT permits, in contrast to RCM and C-OCT, the real time in vivo analysis of optical properties of the skin. HD-OCT seems to be a promising tool for early diagnosis of melanoma, BCC sub-differentiation and differentiation between SCC and AK.Future perspectives. Multicenter validation studies are needed to determine the diagnostic performance of this promising new technology, especially in other clinical settings combining both morphological and optical property analysis. This combined analysis could be a valuable method not only for diagnosis, monitoring and therapeutic guidance of dermatologic diseases but it could also be helpful in the management of non-dermatologic conditions such as diabetic micro-angiopathy, infantile cystinosis or even osteoporosis. / Doctorat en Sciences médicales (Santé Publique) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Hautveränderungen und Hautkrankheiten können bei betroffenen Personen Gefühle von „Entstellung“ auslösen. Die Beobachtung eines veränderten Betrachtungsverhaltens von Interaktionspartnern oder anderen Personen aus dem persönlichen Umfeld ist in vielen Fällen maßgeblich an der Entstehung solcher Gefühle beteiligt. In dieser Studie wurde mit Hilfe des Restricted Focus Viewer (RFV) Blickverhalten registriert und detailliert untersucht. Durch eine Analyse von Veränderungen des Blickverhaltens wie auch Korrelationen mit den dazugehörigen Bewertungen sollte das automatisch als abwertend empfundene Betrachtungsverhalten kritisch überprüft werden. Als Grundlage hierfür diente in dieser Arbeit allerdings ein Schema-bezogenes Konzept, wonach etwaige Unterschiede beim Erfassen von Veränderungen im Gesicht stärker auf kognitiven als auf emotionalen, wertenden Faktoren beruhen. Um den Einfluss möglicher Störvariablen, wie Geschlecht oder Alter, zu verhindern und damit fundiertere Aussagen machen zu können, wurde das Untersuchungs- und Probandenkollektiv u.a. in diesen Kategorien gezielt eingegrenzt. Die Erwartungen an die Untersuchung wurden insgesamt bestätigt. So zeigte sich zunächst in der Analyse der Ergebnisse sowie den Auswertungen des Fragebogens, dass der RFV für Untersuchungen auf diesem Gebiet ein geeignetes Verfahren darstellt. Darüber hinaus konnten aus den Daten dieser Arbeit einige neue Erkenntnisse im Bereich der Entstellungsforschung hautkranker Personen gewonnen werden. Viele Aspekte vorausgegangener Studien auf diesem Gebiet, wie beispielsweise ein left gaze bias konnten bestätigt werden. Als wichtiges stützendes Argument für einen Schema-Konzept-Ansatz konnten „Kognition“ und „Emotion“ als zwei voneinander unabhängige Dimensionen bei der Betrachtung und Bewertung der Portraitbilder herausgestellt werden, wobei sich die verlängerten Blickzeiten deutlich stärker kognitiven Faktoren zuordnen ließen. Dieser Zusammenhang bestätigte sich darüber hinaus bei Korrelationen von Fixationszeiten (FZ) und Attributen. Hier zeigte sich erwartungsgemäß ein deutlich stärkerer Zusammenhang von FZ und dem Attribut Auffälligkeit (kognitiv) gegenüber der Korrelation von FZ und Attraktivität (emotional). Zusammenfassend liefern die Ergebnisse dieser Untersuchung zahlreiche Anhaltspunkte dafür, Veränderungen des Blickverhaltens im Sinne kognitiver Prozesse zu deuten. Zusätzlich können die gewonnenen Erkenntnisse unter anderem bei der (Psycho-) Therapie von Hautkranken wertvoll sein. Die Studie gibt zudem Anreize für zukünftige Forschung und eine noch effektivere Nutzung des RFV.