Thèse doctorat : Génie Mécanique : Villeurbanne, INSA : 2002. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 298-320.

Thèse doctorat : Génie des Matériaux : Villeurbanne, INSA : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. [155]-161.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Dynamique des fluides : Toulouse, INPT : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 74 réf.

Thèse doctorat : Acoustique : Villeurbanne, INSA : 2003. / Les chapitres 3 et 4 sont rédigés en anglais. Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 137-154.

Thèse (M.Eng.) -- Université du Québec à Chicoutimi, 2007. / La p. de t. porte en outre: Mémoire présenté à l'Université du Québec à Chicoutimi comme exigence partielle de la maîtrise en ingénierie. CaQQUQ Bibliogr.: f. 101-106. Document électronique également accessible en format PDF. CaQQUQ

Introduction. Les ultrasons (US) basse fréquence appliqués sur la peau pour en augmenter laperméabilité (sonophorèse) peuvent promouvoir le passage transcutané de molécules in vitroet in vivo chez l’animal. L’objectif de ce travail a été d’appliquer la sonophorèse à l’homme invivo.Méthodes. Trois essais cliniques randomisés ont été menés chez le volontaire sain : l’essai (1)évaluant la tolérance des US à différentes intensités versus placebo ; l’essai (2) évaluant lapénétration transcutanée de l’histamine après sonophorèse ; l’essai (3) comparant l’effetvasoconstricteur d’un dermocorticoïde sans et après sonophorèse. Les US étaient délivrés enmode pulsé, avec une sonde de 36 kHz, durant 5 minutes, à des intensités de 1,57 à 3,50W/cm2.Résultats. Dans l’essai (1), aucune toxicité (douleur > 40/100 ou nécrose) n’a été observéechez les 34 sujets inclus. Les effets secondaires étaient un érythème, et des acouphènesrégressifs dès l’arrêt des US. Dans l’essai (2), l’histamine a induit une papule chez 9/10 sujets,uniquement sur les zones préalablement traitées par US. Dans l’essai (3), sur les 15 sujets, lavasoconstriction induite par le dermocorticoïde était significativement plus importante sur leszones traitées par US, surtout avec une occlusion longue (2h).Conclusions. Ces essais démontrent qu’avec des intensités ultrasonores bien tolérées chezl’homme, la sonophorèse est efficace pour faire pénétrer l’histamine et améliorer l’efficacitédes dermocorticoïdes. / Introduction. Low-frequency ultrasound (US) applied on skin, called sonophoresis, havebeen investigated to enhance the transdermal transport of various drugs in vitro and in vivo inanimals. We aimed to investigate low-frequency sonophoresis in vivo in humans.Methods. Three randomized clinical trials have been conducted in healthy subjects: trial (1)aimed to assess skin toxicity of sonophoresis at different intensity levels compared to placebo;trial (2) aimed to investigate the transdermal penetration of histamine with sonophoresis; trial(3) aimed to investigate the clinical efficiency of sonophoresis in enhancing transdermalpenetration of topical steroids in human skin. US were applied in pulsed mode for 5 minutes,with a 36 kHz device. US intensities ranged from 1.57 to 3.50 W/cm2.Results. In trial (1), no toxicity, defined as a pain score > 40/100 or necrosis, was reported.The most frequent adverse events were erythema, and tinnitus, which ceased ondiscontinuation of US. In trial (2), arm zones without US showed no papules, whereas 9/10subjects receiving US showed papules. In trial (3), including 15 subjects, vasoconstrictionwas significantly higher with the topical steroid applied after US than without US, especiallyin the zone with 2-h occlusion.Conclusions. These clinical trials provide favourable exploratory results regarding toleranceof low-frequency sonophoresis on human skin in vivo. They confirm that sonophoresisenhances transdermal penetration of histamine and increases the efficiency of topical steroids.

Aucun résumé disponible. / No summary available.

Des études récentes ont démontré que les activités des agents de contraste ultrasonoresous l’effet des ultrasons modulent transitoirement la perméabilité de la membraneplasmique des cellules. Ce procédé aussi appelé sonoporation est étudié pour incorporer desmolécules extracellulaires telles que des gènes thérapeutiques. Le but de la thèse fut d’étudierl’effet des paramètres acoustiques et expérimentaux pour une transfection efficace des cellulesin vitro et in vivo. Parallèlement, afin de clarifier le mécanisme de perméabilisation induit lorsde la sonoporation, nous avons, d’une part, étudié l’effet des ultrasons et des microbulles surla libération de molécules intracellulaires et d’autre part, observé en microscopie électroniqueles effets des ultrasons et des microbulles sur la membrane plasmique et sur l’incorporation denanoparticules d’or. / Future applications of ultrasound and microbubbles extend beyond imaging applications.Over the last few years, reports have shown that the activation of contrast microbubblesunder ultrasound waves, transiently modulates the cell membrane permeability. This process,named sonoporation has been studied to incorporate extracellular molecules such as therapeuticgenes. The aim of this work was to study the effect of various interrogation parameters toachieve an efficient cell transfection in vitro as well as in vivo. In parallel, and in order to clarifythe mechanism of permeabilization induced by sonoporation, we investigated the effect ofultrasound and microbubbles on release of intracellular molecules from fluorescent cells. Moreover,using electron microscopy, we examined the effect of the sonoporation process on thecell membrane and on incorporation of gold nanoparticles.

Ce travail a pour objectif la détermination des propriétés fonctionnelles des matériaux piézoélectriques : les coefficients de couplage, les constantes élastiques, piézoélectriques et diélectriques, de même que les pertes électriques et mécaniques. De nos jours, les techniques conventionnelles d’identification de ces paramètres utilisent plusieurs échantillons. Dernièrement le laboratoire a développé (Delaunay et al.) une méthode ultrasonore de caractérisation de matériaux piézoélectriques permettant de déterminer ces propriétés à partir d’un seul échantillon. Cette méthode, basée sur la spectroscopie de résonance ultrasonore, examine les modes de vibrations d’un cube piézoélectrique et extrait des résonances mécaniques mesurées par interférométrie Laser les propriétés électromécaniques de l’échantillon. Dans ce travail, cette méthode a été modifiée afin d’obtenir les propriétés électromécaniques des matériaux à partir d’une seule mesure d’impédance électrique. Dans un premier temps, le problème direct est résolu ; les fréquences propres et les modes propres d’un cube sont modélisés par une méthode variationnelle ; les champs de déplacement et l’admittance électrique sont calculés en fonction de la fréquence. La géométrie étant fixée, forme cubique, l’admittance dépend seulement des propriétés du matériau et des conditions de métallisation de l’échantillon. La méthode est validée à travers la caractérisation d’un cube de PMN-34,5PT dont les propriétés sont connues. Les mesures électriques de l’impédance de l’élément sont comparées au spectre d’admittance prédit par la théorie. Les vitesses de vibration du matériau sont également mesurées et comparées aux résultats donnés par les modèles existants. La résolution du problème inverse, permet de déterminer les propriétés d’un matériau inconnu, à travers la convergence de courbe d’admittance théorique vers celle expérimentale. Les propriétés du PZ-21 sont extraites grâce à cette procédure. Une discussion sur ces valeurs et une comparaison avec celles de la littérature permet de valider les résultats obtenus. / This work deals with the determination of electromechanical properties of piezoelectric materials: coupling coefficients, elastic, dielectric and piezoelectric constants, electrical and mechanical losses. Until now, several samples are needed in conventional techniques to perform the complete identification of the material properties. Recently, Delaunay et al. proposed an ultrasonic protocol allowing the determination of these characteristics from only one sample. This method, referred to as Resonant Ultrasound Spectroscopy, is based on the comparison of the mode shapes and frequencies of modeled vibration modes of piezoelectric parallelepipeds with experimental data measured by Laser interferometry. It is here modified to obtain the electromechanical properties from electrical impedance measurements only. The direct problem is first solved: the resonance modes of a two face metalized piezoelectric cube are modeled and both mechanical displacements and electrical impedance are calculated as functions of the frequency. The method is first applied for validation on a PMN-34.5PT material with known properties. Electrical impedance and mechanical velocity measurements are performed and their agreement to the theoretical predictions is discussed. In order to determine the properties of unknown materials, the inverse problem is solved by fitting the theoretical impedance curves to experimental ones. This procedure is then applied to the identification of the properties of PZ-21. The results are discussed and compared to data from the literature.

Présentés pour la première fois en 1994, les transducteurs ultrasonores capacitifs micro- usinés, ou CMUTs (Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers), représentent une technologie alternative aux matériaux piézoélectriques pour la transduction électroacoustique. En particulier, leur souplesse de conception et leur haut degré de miniaturisation en font des candidats privilégiés pour le développement de sondes mixtes complexes alliant thérapie et imagerie par ultrasons. C’est dans ce contexte que s’est inscrit ce travail de thèse, dédié au développement d’une première sonde CMUT mixte. Le document débute par une présentation générale de la technologie et du contexte du projet. Puis, le développement est présenté, en commençant par les étapes préliminaires de modélisation numérique jusqu’aux caractérisations les plus avancées du prototype fabriqué. Les résultats démontrent l’intérêt de la technologie pour les applications visées. / Presented for the first time in 1994, capacitive micromachined ultrasonic transducers (CMUT) are a promising alternative to the piezoelectric technology for electroacoustic transduction. Particularly, their intrinsic design flexibility and miniaturization capability are strong advantages for the manufacturing of high-end Ultrasound-guided Focused Ultrasound (USgFUS) probes. The work presented in this Ph.D. dissertation is devoted to the f irst development of a USgFUS CMUT probe. After a general introduction of the CMUT technology and the context of this research project, the development is reported starting from the preliminary numerical studies to the most advanced characterizations of the fabricated device. The first results demonstrate the benefits of this technology for the targeted applications.