Dans le contexte industriel actuel, il existe encore un grand nombre de tâches pénibles qui ne peuvent pas être automatisées, et où le geste humain reste indispensable. L'introduction d'une assistance robotique peut alors être envisagée pour réduire les efforts que l'opérateur doit fournir, et ainsi éviter l'occurrence de troubles musculosquelettiques. En permettant à l'opérateur de manipuler conjointement un outil (ou objet) porté par le robot, il est possible envisager une collaboration sous forme de compensation de gravité, d'augmentation d'effort ou de réalisation de guides virtuels. Les robots industriels peuvent être des candidats pertinents pour ce type de collaboration, car leurs qualités mécaniques sont particulièrement complémentaires à celles de l'homme : ils sont notamment optimisés pour avoir une grande force, rigidité et précision absolue. Cependant les frottements dans les articulations et l'inertie importante de ces robots s'opposent à une interaction physique avec l'opérateur fluide et légère. L'utilisation d'un capteur d'effort au niveau de l'effecteur et d'une boucle d'effort est donc incontournable. On montre que la stabilité d'un système ainsi asservi dépend alors fortement de l'impédance mécanique qu'oppose la main de l'opérateur lorsqu'il manipule l'effecteur du robot. Nous appuierons notre étude sur une modélisation du robot capable de prendre en compte une flexibilité structurelle entre l'actionneur et la mesure d'effort, qui est à l'origine des limites de stabilité. Afin de résoudre le compromis performance/stabilité très contraignant qui en découle, nous proposons une loi de commande en impédance prenant en compte les caractéristiques de la prise de main sur une poignée d'interaction spécialement conçue. Pour caractériser la prise de main, il nous a été nécessaire de développer un capteur capable de cartographier la pression appliquée sur la surface arrondie de la poignée. Nous détaillons l'architecture et le fonctionnement d'un tel capteur, et montrons qu'il peut aussi être employé pour recouvrir le corps du robot. Nous proposons ainsi une solution pour assurer la sécurité de l'utilisateur vis-à-vis des autres parties mobiles du robot, peu sensibles aux interactions physiques avec l'opérateur ou avec son environnement. Nous complétons notre étude en considérant une interaction tripartite où le robot amplifie les efforts que l'opérateur applique sur l'outil. En adaptant les outils théoriques communément employés dans le domaine de la téléopération, nous menons une étude approfondie sur les limites de stabilité et de performances de ce dispositif. L'ensemble de ces travaux reposent sur des développements théoriques appuyés par des expérimentations sur un robot industriel réel.

Reproduction de : Thèse d'exercice : Médecine. Biologie médicale : Paris 12 : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. f. 44-48.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Le récepteur à l'IGF1 (IGF-1R) ainsi que ses voies de régulation sous-jacentes ont été largement étudié pour leur importance au cours du développement et leur rôle mitotique sur divers types cellulaires. A l'échelle de la peau, l'IGF-1R contribue à l'homéostasie épidermique et est souvent associé au compartiment basal pour son effet pro-prolifératif. Très peu d'études ont montré son implication au niveau de la différenciation épidermique et celles-ci présentent des résultats contradictoires. Au cours du vieillissement, la peau s'amincit et la barrière épidermique présente des défauts de perméabilité. Parallèlement, l'activité de l'IGF- 1R, maximale à l'adolescence, diminue avec l'âge. Cette étude a contribué à éclaircir le rôle de l'IGF-1R sur la différenciation épidermique et à montrer un lien entre vieillissement, perte en qualité de la peau et diminution d'activité de l'IGF-1R. L'élaboration de modèles 2D et 3D mimant le vieillissement par diminution d'activité de l'IGF-1R, nous a permis de confirmer le rôle mitotique de l'IGF-1R sur les kératinocytes et les progéniteurs et de démontrer son effet régulateur sur la différenciation épidermique par augmentation ou diminution de ces marqueurs. L'IGF-1R renforce l'adhésion cellulaire sur différentes matrices, impliquant de possibles interactions avec les intégrines α6 et β1. Ces résultats ont été corrélés aux observations de biopsies de peaux jeunes et âgées. Nous avons aussi montré que l'IGF-1R conférait un état sénescent aux cellules soumises à de fortes doses d'H2O2. Ces travaux montrent ainsi que l'IGF-1R est nécessaire pour le processus de différenciation épidermique et pour en assurer sa protection face au stress oxydant

Les techniques de microscopie non linéaire connaissent un essor considérable ensciences du vivant, du fait de leur capacité à imager les tissus biologiques en profondeur et àexploiter différents contrastes dont les plus connus sont la fluorescence excitée à deux photons(2PEF) et la génération de second harmonique (SHG).Ce travail de thèse 'articule autour de la métrologie de milieux diffusants et d'applicationsbiomédicales de la microscopie non linéaire. Après une présentation générale de la technique, nousdécrivons une méthode originale de mesure du coefficient de diffusion μs et du facteur d'anisotropieg de milieux turbides épais basée sur la comparaison des intensités de fluorescence épi-collectéesselon trois modalités de notre microscope non-linéaire. Notre méthode est alors appliquée à lacaractérisation de gels biomimétiques et d'échantillons d'intérêt biologique. Le manuscrit abordeensuite le problème de l'imagerie en profondeur d'explants de peau humaine ré-innervée par desneurones sensoriels de rats nouveau-nés. Le choix du marqueur neuronal fluorescent fait l'objetd'une mesure in situ de la section efficace d'absorption à deux photons de différents fluorophores.La faisabilité d'une imagerie bimodale exploitant la fluorescence de ce marqueur et la réponse SHGdu collagène fibrillaire du derme est démontrée. Le manuscrit s'achève par une étude faisant suiteà des travaux de thèse antérieurs relatifs à la quantification de la fibrose hépatique par microscopieSHG/2PEF couplée. Nous appliquons la méthode de scoring SHG développée précédemment àune cohorte de patients infectés par le virus de l'hépatite C et comparons nos résultats aux testsMETAVIR et Ishak.

Les canaux TREK sont des canaux mécano- et thermosensibles appartenant à la famille des canaux potassiques de fond à deux domaines pore, qui jouent un rôle majeur dans l’excitabilité cellulaire. Notre équipe a précédemment montré que les canaux TREK-1 et TRAAK sont des senseurs moléculaires essentiels dans la perception polymodale de la douleur et qu’ils interviennent dans l’excitabilité des nocicepteurs, modulant ainsi le message douloureux.Dans la première partie de ma thèse, j’ai étudié l’implication du canal TREK-1 dans l’activité antalgique de la morphine. Nous avons mis en évidence un couplage fonctionnel entre les canaux TREK-1 et TREK-2 et les récepteurs opioïdes µ et δ. Nous avons également montré que le canal TREK-1 est impliqué dans les effets périphériques et centraux de la morphine. Ces travaux ont permis d’impliquer le canal TREK-1 comme un médiateur de l’analgésie induite par la morphine agissant en aval des récepteurs aux opioïdes. La seconde partie de ma thèse a porté sur l‘étude du rôle du canal TREK-2 dans la perception de la douleur. En étudiant l’impact des canaux TREK-2 sur l’activité des nocicepteurs, j’ai pu montrer que le canal TREK-2 module la perception thermique des nocicepteurs cutanés. Toutefois, l’activité de TREK-2 dans la thermo perception est complémentaire de celle déjà rapportée pour les canaux TREK car, contrairement à TREK-1 et TRAAK, TREK-2 intervient dans la perception de températures non nocives. En conclusion, ces travaux montrent que les canaux potassiques de fond TREK jouent un rôle essentiel dans la perception et la modulation du message douloureux et pourraient être des cibles intéressantes pour le traitement de la douleur. / TREK channels are mechano- and thermo-activated channels belonging to the two-pore domains potassium channels family, which play a major role in neuronal excitability and cell firing. Our group previously demonstrated that TREK-1 and TRAAK channels are essential molecular sensors in polymodal pain perception and that they are involved in the excitability of nociceptors, thus modulating the nociceptive message. In the first part of this work, I investigated the implication of TREK-1 channel in the analgesic action of morphine, one of the most used analgesic. We reveal a functional coupling between TREK-1 and TREK-2 channels and opioid receptors µ and δ. We also show that TREK-1 channel is involved in peripheral and central effects of morphine. This work demonstrate that TREK-1 channel, downstream of the µOR, is an important mediator of morphine induced analgesia. During the second part of my work, I investigated the role of TREK-2 channel in pain perception. I assessed the impact of this channel on nociceptors and we reveal that TREK-2 channel modulates thermal perception of cutaneous nociceptors. However, we show that TREK-2 activity in thermal perception complements the one already reported for TREK-1 and TRAAK channels. Whilst TREK-1 and TRAAK are involved in noxious temperatures perception, TREK-2 intervene in non-aversive temperatures detection. Taken together, these results show that background potassium channels TREK are major contributors to pain message perception and transmission and that they might be interesting targets for the treatment of pain.

Le renouvellement de la membrane basale et de la matrice extracellulaire lors de processus physiologiques ou pathologiques (réparation tissulaire, angiogenèse, inflammation, cancer) fait intervenir de nombreuses protéases dont les cathepsines à cystéine. Après avoir étudié leur localisation dans l’épiderme à proximité de la jonction dermo-épidermique et leur sécrétion par les kératinocytes, nous avons montré la capacité de la cathepsine S à dégrader efficacement les principales protéines de la membrane basale (laminine, collagène IV, perlécan) et plus particulièrement le nidogène-1, qui est essentiel à l’organisation architecturale de la membrane basale via de multiples interactions avec les autres constituants. Parmi plusieurs glycosaminoglycanes présents dans la matrice extracellulaire, le chondroïtine 4-sulfate est capable de se complexer avec la cathepsine S, via trois sites potentiels de fixation dont un au niveau de son site actif, et d’inhiber son activité enzymatique de façon dose-dépendante. L’expression et l’activité de la cathepsine S au niveau de l’épiderme diminuent au cours du vieillissement cutané, alors que l’expression du nidogène-1 reste stable. La cathepsine S jouerait donc un rôle important aux côtés d’autres protéases dans le remodelage de la membrane basale. / Basement membrane (BM) and extracellular matrix (ECM) turnover during physiological or pathological events (tissue repair, angiogenesis, inflammation, cancer) involves numerous proteases including cysteine cathepsins. Cathepsins expression in skin epidermis near dermal-epidermal junction and their secretion by keratinocytes were first analyzed. We showed that cathepsin S degrades efficiently main BM components (laminin, type IV collagen, perlecan) and particularly nidogen-1 that is essential for BM architecture. Among several glycosaminoglycans present in ECM, chondroïtin 4-sulfate is able to form a stable complex with cathepsin S. Three predicted binding sites including one closed to its active site were identified. Further, C4-S inhibits cathepsin S activity in a dose-dependent manner. The expression and activity of cathepsin S in epidermis are decreased upon skin aging while nidogen-1 expression remains unchanged. Cathepsin S besides other proteases may play an important role in BM remodeling.

La lewisite est une arsine organique de la catégorie des vésicants dont l'antidote est le British Anti-Lewisite. Cet agent chimique de guerre dont la menace d'utilisation reste d'actualité, provoque après contact cutané, des lésions allant de l'érythème à la vésication plus ou moins étendue selon la dose reçue. Les données de toxicité, en particulier humaines, sont restreintes et parfois contradictoires, ce qui limite la pertinence d'une description précise des symptômes et de leur chronologie d'apparition. Les traitements actuels des brûlures cutanées sont peu spécifiques, uniquement symptomatiques, et s'inspirent généralement des approches utilisées dans le cas des brûlures thermiques. Dans ce contexte, il nous a semblé important de mieux comprendre les mécanismes lésionnels associés à une exposition cutanée à la lewisite. Ces étapes de compréhension physiopathologiques permettent d'identifier des cibles potentielles pour des interventions pharmacologiques et sont également nécessaires et préalables à l'établissement de nouvelles stratégies curatives. C'est dans ce cadre que s'est inscrit notre travail de recherche. En privilégiant une approche expérimentale chez l'animal, la souris sans poils SKH-1, le travail a consisté dans un premier temps à décrire l'évolution temporelle des lésions cutanées induites par une exposition de la peau du dos de la souris à des vapeurs saturantes de lewisite. Le processus lésionnel a été suivi pendant les 3 premières semaines après l'exposition permettant ainsi de couvrir les différentes phases de la cicatrisation cutanée. Un suivi à plus long terme sur 27 semaines a été également réalisé. L'utilisation de différentes méthodes d'exploration fonctionnelle a permis d'étudier la couleur de la peau, d'évaluer l'intégrité de la fonction barrière ainsi que les propriétés biomécaniques de la peau. Ces études ont été complétées par des analyses microscopiques des tissus lésés. Dans un deuxième temps, des cibles clés de la toxicité cutanée de la lewisite ont été identifiées par des approches génomiques et biochimiques. Sur une cinétique courte de 7 jours après l'exposition, les transcrits de gènes cibles ont été quantifiés par RT-qPCR. Ces données ont été complétées par une analyse protéique faisant intervenir différentes méthodes d'analyse complémentaires de puce à protéines, de western blot et de zymographie sur une cinétique plus longue de 14 jours. Pour terminer, l'intérêt de la détersion hydrochirurgicale associée à une thérapie matricielle a été envisagé pour traiter les lésions cutanées induites par la lewisite. / Lewisite is an organic arsenical compound ranked among the vesicating agents whose antidote is the British Anti-Lewisite. This chemical warfare agent remains a current threat and generates damage ranging from erythema to vesication, larger or smaller depending on the dose received after skin contact. Only few data are available regarding the toxicity on human and are sometimes contradictory. Therefore, the relevance of the description of the symptoms and their chronology of apparition are limited. Current treatments of skin burns are not specific, only symptomatic and are closed to those used to treat thermal burns. In such context, we consider it important to gain better understanding of the injury mechanisms associated with skin exposure to lewisite. These understanding stages of the physiopathology aim at identifying potential targets for pharmacological interventions and are necessary and prerequisites for the establishment of new curative strategies. It is within this framework that our investigations are based on. An appropriate experimental approach was conducted using the SKH-1 hairless mouse. In the first place, the aim was to describe the time course of skin lesions development induced by exposure to saturating vapors of lewisite on the dorsal skin of the mouse. The injury process was monitored throughout the first 3 weeks after exposure in order to cover the different phases of wound healing. A long term monitoring throughout 27 weeks was also performed. The use of several methods of functional exploration has enabled the study of the skin color, the evaluation of the integrity of the barrier function and the biomechanical properties of the skin. These studies were completed by microscopic analyses of the injured tissues. In a second step, key targets of the lewisite skin toxicity were identified by genomic and biochemical approaches. The transcripts of the target genes were quantified by RT-qPCR in a 7-day kinetic after exposure. Data were completed by protein analyses involving complementary analytical methods (antibody array, western blot, gel zymography in a 14-day kinetic. Lastly, a combination of hydrosurgical debridement and matrix therapy was assessed and considered in order to treat skin lesions induced by lewisite.

La ventilation naturelle est une solution passive de rafraichissement des bâtiments dont la performance est souvent limitée par des contraintes acoustiques et visuelles. Les travaux de cette thèse visent à améliorer la conception des ouvertures vitrées pour intégrer ces multiples contraintes. Des modèles thermo-aéraulique, acoustique et d'éclairement sont intégrés dans une plate-forme de simulation énergétique du bâtiment afin d'évaluer la performance de la ventilation naturelle dans des bâtiments tertiaires et résidentiels en termes de confort global et de consommation énergétique. La thèse contribue en particulier au développement et à la validation de modèles thermo-aérauliques à partir d'essais expérimentaux et de la simulation numérique. Une nouvelle technique de mesure du taux de renouvellement d'air par gaz traceur est développée en conditions de laboratoire puis appliquée dans une campagne d'essais in-situ pour caractériser l'écoulement d'air en ventilation traversante et mono-façade. Des simulations numériques ont été menées pour analyser les écarts observés entre les mesures et les corrélations. A l'aide de la CFD, des géométries d'ouverture spécifiques au cas d'étude (présence de loggia, tailles différentes de fenêtres) sous différentes conditions de vent permettent d'identifier les plages d'application des corrélations. Enfin, des simulations énergétiques du bâtiment intégrant les modèles développés et comparant différents modes de gestion sont effectuées en bâtiment de bureaux et résidentiel. On observe une réduction importante du potentiel de rafraichissement dans un environnement bruyant. Des prototypes de volets acoustiques sont conçus pour assurer un compromis entre confort thermique et acoustique. Des indicateurs applicables à la conception des ouvertures vitrées en fonction de paramètres climatiques sont également proposés. / Natural ventilation is a passive solution to refresh and cool down the buildings whose performance is often limited by acoustic and visual constraints. This thesis aims to improve the design of glazed windows to integrate these multiple constraints. Thermo-aeraulic, acoustic and lighting models are integrated in a platform of building energy simulation to evaluate the performance of natural ventilation in office and residential buildings according to global comfort and energy consumption. The thesis contributes in particular to the development and the validation of thermo-aeraulic models from experiments and numeric simulations. A new technique of air change rate measurement by tracer gas is developed in laboratory conditions and then applied in an in-situ experimental campaign to characterize the airflow in cross and single-sided ventilation. The numeric simulations are conducted to analyze the deviation observed between the measures and correlations. With the help of CFD tool, the specific opening geometries of this case study (loggia, different window sizes) under different wind conditions allow to identify the application range of the correlations.Finally, building energy simulation integrating the developed models comparing different control modes are carried out for two case studies: office and residential buildings. Significant reductions of cooling potential are observed in a noisy environment. To provide a response to the constraints of external noise, prototypes of acoustic shutters are designed to ensure a good compromise between thermal and acoustic comfort. Indicators applicable to the design of glazed openings based on climatic parameters are also proposed.

Les microARNs sont de petits ARN non codants régulant négativement l'expression génique au niveau post-transcriptionnel. Ils interviennent dans de nombreux processus biologiques et leur rôle dans la régulation de l'homéostasie cutanée est clairement démontrée. Cependant, leur fonction durant le vieillissement épidermique n'a jamais été étudiée. Nous avons donc réalisé une analyse exhaustive du miRnome épidermique durant son vieillissement afin d'identifier les microARNs différentiellement exprimés avec l'âge dans ce tissu. Plusieurs microARNs significativement modulés dans des kératinocytes âgés, nous ont permis d'établir une signature du vieillissement épidermique. Parmi eux, les deux brins du microARN miR-30a sont induits dans les épidermes âgés. La construction d'un lentivirus permettant la surexpression stable et inductible de ce microARN a facilité son étude fonctionnelle dans un modèle organotypique d'épiderme reconstruit. Nous avons observé que la surexpression de ce microARN dans un modèle de culture tridimensionnelle induit un phénotype épidermique présentant des similitudes avec celui observé durant son vieillissement chronologique et caractérisé par une forte altération de la différenciation des kératinocytes, par une perturbation de sa fonction barrière et par une augmentation de l'abondance des cellules apoptotiques. Ce projet de thèse a permis l'identification de 3 cibles directes de miR-30a dans les kératinocytes. Il s'agit de LOX, codant pour la lysyl oxydase qui intervient dans la balance prolifération/différenciation des kératinocytes, d'AVEN, un inhibiteur de caspase et d'IDH1, codant pour l'isocitrate déshydrogénase, enzyme du métabolisme énergétique. Ainsi, ce projet de thèse a révélé un nouveau microARN acteur du vieillissement épidermique et a permis de de mettre à jour de nouveaux mécanismes moléculaires expliquant certaines altérations phénotypiques observées dans l'épiderme avec l'âge / MicroRNAs are small non-coding RNA that negatively regulate gene expression at the post-transcriptional level. There are involved in many biological processes and play a key role in the regulation of skin homeostasis. However, their function during epidermal aging has never been studied. We performed an exhaustive analysis of the epidermal miRnome during its aging in order to identify microRNAs differentially expressed with age in this tissue. Several microRNAs significantly modulated in elderly keratinocytes, allowed us to establish a signature of epidermal aging. Among them, the two strands of the microRNA miR-30a are induced in aged epidermis. The construction of a lentivirus allowing inducible and stable overexpression of this microRNA facilitated its functional study in an organotypic model of reconstructed epidermis. We observed that the overexpression of this microRNA in a three-dimensional culture model induces an epidermal phenotype similar of those observed during its chronological aging characterized by a strong alteration of keratinocyte differentiation, by a disturbance of its barrier function and by an increase in the abundance of apoptotic cells. This thesis project allowed the identification of three miR-30a targets in keratinocytes : LOX encoding lysyl oxidase, which plays a role in proliferation/differentiation balance of keratinocytes, AVEN encoding a caspase inhibitor and IDH1 encoding isocitrate deshydrogenase, a key enzyme of cellular metabolism.Our work revealed a new miRNA actor and deciphered new molecular mechanisms to explain some alterations observed in epidermis during aging, especially those concerning keratinocytes differentiation and apoptotic death