La première partie de cette thèse décrit les effets magnéto-optiques (du visible aux Rayons X), les techniques de production dynamique de champ magnétique ainsi que les différents magnétomètres élaborés. Ces instruments permettent une étude sur une plage dynamique très importante de 50 ps à plusieurs heures avec une résolution spatiale jusqu'à 100 nm. Suit une partie consacrée à une présentation succincte du magnétisme et des approches théoriques de la dynamique de l'aimantation. La troisième partie est consacrée à l'étude d'un film de grenat où la dynamique est dominée par des effets de précession de l'aimantation, puis d'une multicouche Co/Pt où la dynamique est dominée par des effets d'activation thermique. Enfin la quatrième partie présente l'étude des systèmes couplés Ferro-AntiFerro Co/NiO puis une étude sur la disparition du couplage peau d'orange à haute vitesse de renversement de l'aimantation sur des tricouches Ferro-Nonmagnétique-Ferro déposées sur des substrats à accumulation de marches.

Les développements des composants de l'électronique de puissance ont permis l'utilisation des associations onduleur de tension - machine asynchrone pour la traction ferroviaire et de ce fait un gain de performances important. Afin que l'accroissement des performances ne se fasse pas au détriment de la sécurité et de la fiabilité, une étude s'avère indispensable pour maîtriser les conséquences des éventuelles défaillances. L'accent est particulièrement mis sur la machine asynchrone car, assurant la conversion électromécanique, elle répercute le défaut vers la transmission mécanique, élément vital pour la sécurité. Ainsi, une étude par la méthode des éléments finis des courts-circuits triphasés d'un moteur de traction ferroviaire est menée. Elle conduit à des résultats remarquables: sursaturation du parcours des flux de fuite, déplacement de courant dans les barres, contraintes sur les barres de l'ordre de grandeur de la force centrifuge. Cette étude aboutit à la définition d'un schéma équivalent fin du moteur pour l'étude des régimes transitoires de grande amplitude et d'une formulation analytique extrêmement simple du court-:circuit triphasée faciliter l'interprétation physique. Enfin, une étude systématique des défauts de court-circuit des thyristors GTO de l'onduleur de tension est menée sur la base de la modélisation vectorielle de l'association, effectuant le lien entre l'état électromagnétique de la machine et les conditions du défaut. A chaque étape de l'étude, des procédures de validation expérimentale sont proposées. Finalement, de nombreuses avancées vers l'étude quantitative des régimes de défaut des associations onduleur de tension - machine asynchrone sont présentées dans ce mémoire.

L'objet de cette thèse est l'étude de la pénétration des actifs cosmétiques dans la peau. Les axes d'investigation principaux ont concerné l'influence des propriétés physicochimiques des actifs et des ingrédients de la formule sur les mécanismes de pénétration. Les actifs cosmétiques choisis sont le rétinol, actif lipophile, et la caféine, actif hydrophile. Les formulations investiguées sont des émulsions de type huile dans eau, comparées aux solutions de tensioactifs correspondantes. Trois huiles cosmétiques ont été utilisées: Butylène glycol de cocoate, Octyldodecyl myristate et la Paraffine liquide, stabilisées en émulsion avec des tensioactifs ester de polyéthylène glycol (PEG20 et PEG6) possédant des longueurs de chaîne carbonées variables (C8, C12, C18 et C18:1). La pénétration percutanée a été mesurée quantitativement en utilisant la méthode des cellules de diffusion de Franz en fonctionnement statique et dynamique et qualitativement par la microscopie confocale Raman. Avec cette combinaison de techniques analytiques, il est possible, de mesurer la pénétration et d'évaluer l'impact de chaque composant de la formulation sur la pénétration cutanée d'un actif. Une corrélation a pu être établie entre l'effet fluidifiant d'une huile et l'augmentation de la pénétration du rétinol. Par ailleurs les tensioactifs, même s'ils ont montré un effet moindre en terme de fluidification conduisent également à une augmentation de la pénétration en raison d'une variation du coefficient de partage de l'actif entre la formule et la peau. Concernant la caféine, l'influence de la structure des tensioactifs et en particulier de la longueur de chaîne carbonée a été mise en évidence

Ces travaux visent à déterminer l‘intérêt de deux types de nanosystèmes (NS) coeur-couronne dans des applications dermatologiques ou cosmétiques. Les nanocapsules lipidiques (LNC) sont obtenues par une méthode déjà décrite dans la littérature. Leur formule est modifiée pour incorporer un actif cosmétique d‘intérêt. Les nanocapsules d‘alginate (ANC) sont développées au moyen de plans d‘expériences. Elles sont composées d‘un coeur huileux et d‘une coque d‘alginate de calcium gélifiée obtenue par gélification ionique de surface d‘une nanoémulsion. Des méthodes basées sur le phénomène de fluorescence nous permettent de mettre en évidence l‘endocytose des ANC par les kératinocytes. Leur contenu est rapidement libéré dans le cytoplasme. Une étude sur différents modèles ex vivo montre que les deux nanosystèmes permettent aux molécules encapsulées d‘atteindre les couches vivantes de l‘épiderme. ANC et LNC sont stables plusieurs mois dispersées dans des formes galéniques semi-solides. Ces deux NS sont donc adaptés à la délivrance de molécules actives dans la peau. / Two types of core-shell nanosystems have been evaluated for dermatological and cosmetic applications. Lipid nanocapsules (LNC) are obtained by a method that has already been described in the literature. Their composition is adapted for incorporation of a specific cosmetic ingredient. Alginate nanocapsules (ANC) are developed with the aid of experimental design. They consist of a triglyceride core with a rigid calcium alginate shell obtained by ionic gelation of the surface of a nanoemulsion. By incorporating fluorophores into these nanosystems, they can be studied by advanced spectral fluorescence imaging methods. We were thus able to show that ANC are first internalized into keratinocytes by endocytosis, and once inside the cells, their contents are rapidly released into the cytoplasm. A study of different ex vivo skin model systems has shown that both nanosystems enable active substances to reach the living epidermis. When incorporated into gels similar to those used as galenic forms for topical administration, LNC and ANC remain stable for months. They can thus be used as vectors for delivering active substances to the skin.

L’objectif de cet projet est la conception, réalisation et caractérisation d’un actionneur / capteur piézoélectrique piézorésonant destiné à la mesure du vieillissement de la peau humaine. L’étude présentée est le fruit d’une collaboration entre le groupe de recherche de l'Electrodynamique du INP-ENSEEIHT (Toulouse), LAPLACE Laboratoire de Recherche et l'École Polytechnique de Gdask, Département Génie Electrique et Automatique. Un concept d’actionneur / capteur pour la caractérisation des propriétés mécaniques des tissus mous a été présenté. Un actionneur piézoélectrique résonant, appelé "unimorphe" a été choisi parmi les différentes structures piézoélectriques fondées sur le cahier des charges. L'innovation du projet réside dans l'intégration de la méthode d'indentation dynamique en utilisant un unimorphe comme dispositif d'indentation. Ceci permet l'utilisation d'un certain nombre de propriétés électromécaniques favorables des transducteurs piézo-électriques. Ce mémoire est divisé en 7 chapitres. Le chapitre 1 présente la thèse et ses objectifs. Le chapitre 2 présente le phénomène piézoélectrique et les applications piézoélectriques dans les domaines de la médecine et de la bio ingénierie. Le chapitre 3 décrit le cahier des charges pour le transducteur développé. Le choix du transducteur unimorphe est ainsi justifié. Le chapitre 4 présente une description analytique du transducteur unimorphe, y compris les calculs de déformations statiques, la description du circuit équivalent de Mason, et la description des conditions de contact entre la sonde d'indentation et les matériaux testés. Le chapitre 5 contient l'analyse numérique du transducteur unimorphe en utilisant le modèle virtuel MEF. Les résultats de simulations statiques et modales sont décrits par deux géométries considérées du transducteur. Le chapitre 6 décrit le processus de vérification expérimentale des modèles analytiques et numériques développés pour le transducteur unimorphe. Enfin, le dernier chapitre comprend des conclusions générales concernant les résultats de recherche obtenus, ainsi que les travaux futurs possibles. Afin de vérifier la thèse d'un cycle complet de recherche a été effectuée, qui a couvert: étude analytique, l'analyse numérique (simulations MEF), réalisation de prototype, et la vérification expérimentale des actionneurs / capteurs piézoélectriques considérés. / The main goal of the dissertation was following: preparation of a new concept, implementation and analysis of the piezoelectric resonant sensor/actuator for measuring the aging process of human skin. The research work has been carried out in the framework of cooperation between the INP-ENSEEIHT-LAPLACE, Toulouse, France, and at the Gdansk University of Technology, Faculty of Electrical and Control Engineering, Research Group of Power Electronics and Electrical Machines, Gdask, Poland. A concept of transducer for the characterization of mechanical properties of soft tissues was presented. The piezoelectric resonant, bending transducer, referred to as “unimorph transducer” was chosen from different topologies of piezoelectric benders based on the fulfillment of the stated requirements. The innovation of the project lies in the integration of the dynamic indentation method by using a unimorph as an indentation device. This allows the use of a number of attractive electromechanical properties of piezoelectric transducers. The thesis is divided into seven chapters. Chapter 1 states the thesis and goals of the dissertation. Chapter 2 presents piezoelectric phenomenon and piezoelectric applications in the fields of medicine and bioengineering. Chapter 3 describes the requirements for the developed transducer. The choice of unimorph transducer is justified. Chapter 4 presents an analytical description of the unimorph transducer, including the calculations of static deformations, equivalent circuit description, and description of the contact conditions between the transducer and the tested materials. Chapter 5 contains the numerical analysis of the unimorph transducer using FEM virtual model. Results of static and modal simulations are described for two considered geometries of the transducer. Chapter 6 describes the experimental verification process of analytic and numerical models developed for unimorph transducer. The final chapter includes general conclusions concerning obtained research results and achievements, as well as possible future works. In order to verify the proposition of the thesis a full research cycle was carried out, that covered: analytical study, numerical analysis (FEM simulations), prototype realization, and experimental verification of the considered (developed) piezoelectric sensor/actuator structures.

Le mécanisme qui sous-tend la réponse inflammatoire en cas de défaut de la barrière épidermique reste à élucider. Dans cette étude, nous montrons qu’en cas de rupture de la barrière formée par le stractum corneum épidermal, une réponse inflammatoire mixte de type 17 et 2 est induite. Nous décrivons ici une régulation réciproque entre les axes cytokiniques IL-23/IL-17/IL-22 et TSLP/IL-4 qui conditionne l’apparition du phénotype inflammatoire au niveau cutané. Par ailleurs, nous démontrons également que la flore bactérienne présente à la surface de la peau est engagée dans l’induction de l’IL-23 et de la réponse de type 17 alors que le PAR2 stimule, quant à lui, l’expression de TSLP et à la réponse de type 2. Nos résultats montrent donc la complexité et l’hétérogénéité des réponses inflammatoires en conditions de rupture de la barrière cutanée et ont des implications au niveau des thérapies pour les maladies inflammatoires de la peau. / Dysfunction of the epidermal barrier has been recognized as a critical factor in the development of skin inflammation; yet, the mechanism underlying the inflammatory responses triggered by epidermal defects remains still elusive. Here, by employing mice with corneodesmosin (CDSN) gene ablated in keratinocytes, we show that upon the breakdown of the epidermal barrier, type 17 and type 2 inflammatory responses are co-induced in the skin. Furthermore, we delineate a counter-regulation between IL-23/IL-17/IL-22 and TSLP/IL-4 cytokine axes, which shapes the outcome of the inflammatory phenotype in skin. Moreover, we show that the bacteria skin flora are engaged in the induction of IL-23 and the type 17 response, whereas the protease activation receptor PAR2 mediates TSLP expression and the type 2 response. Our results shed light on the complexity and heterogeneity of inflammatory responses in barrier-defective skin, and have implications for treating skin inflammatory diseases.

La balance entre synthèse et dégradation des collagènes joue un rôle crucial dans le développement de pathologies de cicatrisation. Les collagènes fibrillaires sont synthétisés et sécrétés sous forme de précurseurs dans l'espace extracellulaire. Ils subissent alors une maturation protéolytique par des métalloprotéases, telles que les « BMP-1/Tolloid-like » (BTPs), permettant la formation de fibres de collagène. Ce clivage protéolytique est stimulé de façon spécifique par deux glycoprotéine, les « Procollagen C-Proteinase Enhancers » (PCPE-1 et -2). Ainsi, l'objectif de mon travail de recherche a été d'étudier les rôles de PCPE-1 et -2 dans la cicatrisation cutanée. De façon intéressante, nous avons montré que les BTPs et PCPE-1 étaient exprimés au niveau du derme et que leur expression augmentait pendant la première semaine de cicatrisation. PCPE-1 est principalement exprimée par les fibroblastes alors que PCPE-2 est retrouvée dans les kératinocytes. De plus, nous avons montré que PCPE-2 était abondante dans les cellules myéloides, suggérant un rôle pendant la phase inflammatoire de cicatrisation. Nos résultats montrent que PCPE-2 ne stimule pas efficacement la maturation des procollagènes fibrillaires et inhibe même l'activité de BMP-1 sur des substrats non-collagéniques, suggérant un rôle inattendu de PCPE-2. Enfin, aucune différence majeure n'a été observée dans la peau de souris déficientes en PCPE-2 au cours de la cicatrisation, suggérant que PCPE-1 serait le principal stimulateur impliqué dans la maturation et le dépôt des fibres de collagènes. Ainsi, ce travail suggère que PCPE-1 et -2 joueraient des rôles distincts dans la peau et pendant la cicatrisation cutanée / The imbalance between collagen assembly and degradation during skin wound healing is a major factor contributing to wound healing pathologies. Fibrillar collagen precursors are synthesized by fibroblasts and processed in the extracellular space by specific metalloproteases (e.g. BMP-1/Tolloid-like Proteinases, or BTPs) to form collagen fibrils. These proteolytic maturations can be efficiently stimulated by two glycoproteins, Procollagen C-Proteinase Enhancers (PCPE-1 and -2). The main goal of our study was to analyze the possible redundant and specific roles of the two PCPE proteins during wound healing.Interestingly, both BTPs and PCPE-1 were found to be expressed in the dermis and to be significantly increased during the first week after injury. Surprisingly, PCPE-1 is mainly expressed by dermal fibroblasts, whereas PCPE-2 is lowly expressed in fibroblasts and more abundant in basal keratinocytes. Moreover, PCPE-2 appears to be expressed by myeloid cells suggesting that PCPE-2 might rather play a role during the inflammatory phase of wound healing. In addition, our results indicate that recombinant PCPE 2 does not efficiently enhance their proteolytic maturation of fibrillar procollagens and can even inhibit the action of BMP-1 on other non-collagenous substrates, suggesting a differential and unexpected role of PCPE-2. Finally, the in vivo role of PCPE-2 was investigated using a Pcolce2 knockout model; skin morphology and wound healing were not affected by PCPE-2 loss, indicating that PCPE-1 is the main enhancer involved in collagen deposition during wound healing. Thus, this work suggests that PCPE-1 and -2 play distinct roles in the skin and during wound healing

La richesse de la peau en cellules présentatrices d'antigènes fait de ce tissu un site prometteur pour la vaccination. Des différences dans les réponses humorales et cellulaires induites par voie transcutanée et intradermique, en comparaison des voies conventionnelles, sont observées in vivo chez l'Homme. Ces observations mettent en évidence la mauvaise compréhension des mécanismes immunitaires induits dans la peau. Un modèle ex vivo d'explant de peau humaine nous a permis d'étudier les évènements précoces de l'immunité innée induits suite à l'administration d'un antigène par voie cutanée. Nous avons mis en évidence un nouveau mécanisme induit en réponse à une stimulation par des agonistes de TLRs. Nous montrons que la production de la cytokine IL- 32 par les kératinocytes contribue à l'activation des cellules de Langerhans. Une analyse protéomique des modifications induites dans le micro-environnement cutané, suite à l'administration intradermique d'un vaccin Influenza, nous a permis d'établir une signature de la réponse inflammatoire cutanée. Nous observons l'expression de protéines impliquées dans l'immunité cutanée mais également dans l'adhésion cellulaire, le métabolisme des glucides et des lipides. Enfin, nous avons observé la capacité de la méthode de rupture de la barrière cutanée « Cyanoacrylate Skin Surface Stripping » (CSSS), utilisée par la voie transcutanée, à induire la surexpression de cytokines et chimiokines cruciales pour la mise en place d'une réponse immunitaire cutanée. Ces données sont importantes pour l'amélioration de la compréhension des mécanismes immunitaires induits dans la peau et pour la mise en place de nouvelles stratégies vaccinales. / Skin richness in immune cells in antigen presenting cells make the skin a promising site for vaccination strategies. Differences in humoral and cellular responses induced in vivo were observed in humans, between studies using intradermal and transcutaneous vaccine administration compared to conventional routes. Theses results highlight that immune molecular mechanism induced in the skin remains poorly understood. An ex vivo human skin explant model was used to analyze early immune events induced after cutaneous antigen administration. We have demonstrated, for the first time, the role of IL-32 produced by keratinocytes in Langerhans cell activation, after TLRs agonists skin cells stimulation. A proteomic analysis of modifications induced in skin microenvironment, after intradermal Influenza vaccine administration, showed the detection of new protein biomarkers from cells adhesion signalling and carbohydrates and lipids metabolism associated with known protein biomarkers from cutaneous inflammatory. In addition, we have observed the ability of the Cyanoacrylate Skin Surface Stripping (CSSS) method, a mild skin disruption method, to promote cytokines and chemokines overexpression by epidermal cells, which are crucial in cutaneous immune response establishment. Theses results allow the better comprehension in immune molecular and cellular mechanism induced in the skin and the development of new vaccination strategies.

La peau est un organe qui enveloppe le corps, elle est une barrière naturelle importante et efficace contre différents envahisseurs. Pour le traitement des maladies dermatologiques ainsi que dans l'industrie cosmétique, les applications topiques sur la peau sont largement utilisées. Ainsi beaucoup d'efforts ont été investis dans la recherche sur la peau visant à comprendre l'absorption moléculaire et les mécanismes rendant efficace la pénétration. Cependant, il reste difficile d'obtenir une visualisation 3D de haute résolution combinée à une information chimique- ment spécifique et quantitative dans la recherche sur la peau. La spectroscopie et la microscopie non-linéaire, incluant la fluorescence excitée à 2-photon (TPEF), la diffusion Raman spontanée, la diffusion Raman cohérente anti-Stokes (CARS) et la diffusion Raman stimulée (SRS), sont introduits dans ce travail pour l'identification sans ambiguïté de la morphologique de la peau et la détection de molécules appliquées de façon topique. Plusieurs méthodes quantitatives basées sur la spectroscopie et la microscopie non-linéaire sont proposées pour l'analyse chimique en3D sur la peau artificielle, ex vivo et in vivo sur la peau humaine. De plus, afin de s'adapter aux applications cliniques à venir, un design endoscopique est étudié pour permettre l'imagerie non-linéaires dans les endoscopes flexibles. / Skin is an organ that envelops the entire body, acts as a pivotal, efficient natural barrier to- wards various invaders. For the treatment of major dermatological diseases and in the cosmetic industry, topical applications on skin are widely used, thus many efforts in skin research have been aimed at understanding detailed molecular absorption and efficient penetration mechanisms. However, it remains difficult to obtain high-resolution visualization in 3D together with chemical selectivity and quantification in skin research. Nonlinear spectroscopy and microscopy, including two-photon excited fluorescence (TPEF), spontaneous Raman scattering, coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) and stimulated Raman scattering (SRS), are introduced in this work for unambiguous skin morphological identification and topical applied molecules detection. Sev- eral quantitative methods based on nonlinear spectroscopy and microscopy are designed for 3D chemical analysis in reconstructed skin, ex vivo and in vivo on human skin. Furthermore, to adapt to forthcoming clinical applications, an endoscopic design is investigated to bring nonlin- ear imaging in flexible endoscopes.

Le développement de nouvelles stratégies vaccinales et le traitement de nombreuses pathologies dermatologiques font partis des enjeux majeurs des années à venir. L'étude et la compréhension des mécanismes de réponses immunitaires cutanées sont ainsi essentielles. Les cellules de Langerhans épidermiques et les cellules dendritiques dermiques jouent un rôle central dans l'immunité adaptative spécifique à un pathogène, et dans l'immunité innée, de par leur fonction de présentation des antigènes (APC), mais également d'activateur et de régulateur de l'action des autres cellules immunitaires. Durant ce travail de recherche, nous avons mis au point et testé plusieurs modèles d'étude des mécanismes de l'immunité cutanée. Un premier modèle de " souris humanisées " a été mis au point, à partir de souris immunodéprimées NSG HLA-A2 tg et de greffes de peau humaine. Une fois le modèle techniquement mis au point, nous avons vérifié de la conservation et de la fonctionnalité des APC. La faible conservation des APC au-delà de plusieurs semaines, nous a conduit à mettre au point un deuxième modèle de " souris humanisées " qui bénéficiaient d'injections intra-hépatiques de progéniteurs hématopoïétiques humains. La colonisation en APCs cutanées humaines n'étant pas suffisante, il a fallu injecter aux souris des APCs provenant du même sang que les progéniteurs hématopoïétiques afin d'obtenir une réponse immunitaire suffisante. La faible concentration en APC cutanées de ce modèle, la lourdeur et le coût de mise au point sont des limites non négligeables pour l'utilisation de ce support d'étude. Ces souris humanisées sont d’excellents modèles d’étude, mais ils présentent chacun leurs limites. Lorsque cela est possible il est ainsi plus simple d’utiliser des explants cutanés frais. Nous avons quantifié les APC cutanées en fonction du site d’origine (abdomen, seins…) et de l’âge du donneur de ces explants issus de chirurgie plastique. Sur les 21 explants testés, nous n’avons pas retrouvé de différence significative dans la concentration en APC quel que soit le site et l’âge du donneur. Ces 3 modèles offrent des possibilités d’étude des mécanismes de l’immunité cutanée, nous les utilisons actuellement au sein du laboratoire pour des tests vaccinaux, et pour l’étude du rôle de l’IL-32 produite par les kératinocytes impliqués dans l’activation des cellules de Langerhans. / The development of new vaccination strategies and the treatment of many dermatological pathologies are among the major challenges of the years to come. The study and understanding of the mechanisms of cutaneous immune responses are thus essential. Epidermal Langerhans cells and dermal dendritic cells play a central role in pathogen-specific adaptive immunity, and in innate immunity, by their antigen presenting function (APC), but also as an activator and regulator of the action of other immune cells.During this research, we developed and tested several models for the study of the mechanisms of cutaneous immunity. A first model of "humanized mice" was developed from immunosuppressed NSG HLA-A2 tg mice and human skin grafts. Once the model was technically developed, we verified the conservation and functionality of the APCs. The low PCA retention beyond several weeks, led us to develop a second model of "humanized mice" that benefited from intrahepatic injections of human hematopoietic progenitors. Since colonization in human skin APCs was not sufficient, it was necessary to inject the APCs from the same blood as the hematopoietic progenitors to obtain a sufficient immune response. The low concentration of skin APCs in this model, the cumbersomeness and the cost of development are not insignificant limits for the use of this study support.These humanized mice are excellent models of study, but they each have their limitations. Where possible, it is thus easier to use fresh skin explants. We quantified the cutaneous APCs according to the site of origin (abdomen, breasts ...) and the age of the donor of these explants resulting from plastic surgery. Of the 21 explants tested, there was no significant difference in APC concentration at any site and age of the donor.These three models offer possibilities for studying the mechanisms of skin immunity, we are currently using them in the laboratory for vaccine tests, and for studying the role of IL-32 produced by the keratinocytes involved in l activation of Langerhans cells.