Modelisation du comportement mecanique de la peau humaine in vivo : application au vieillissement et aux gestes du clinicien.

Modelisation of the in vivo human skin mechanical behaviour : application to ageing and clinical movements.

• Auteur / Autrice : Gaëtan Boyer
• Direction : Hassan Zahouani
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et Ingénierie
• Date : Soutenance le 12/07/2010
• Etablissement(s) : Saint-Etienne, EMSE
• Ecole(s) doctorale(s) : ED SIS 488
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ecole nationale d'ingénieurs (Saint-Etienne) - Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes
• Jury : Président / Présidente : Pascal Sommer
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Avril, Marc Pericoi, Alain Vautrin, Jérôme Molimard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patrick Chabrand, Frédéric Ossant

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tissus (histologie) -- Propriétés mécaniques

Extensomètres

Indentation des matériaux

Peau

Mots clés libres

Peau humaine

Vieillissement

Propriétés mécaniques

Indentation

Extensométrie

Human skin

Ageing

Mechanical properties

Indentation test

Extensometer test

Résumé

La connaissance des propriétés mécaniques de la peau humaine in vivo est d’une importance capitale dans de nombreux domaines (médical, cosmétique…). L’objectif de cette thèse est de développer de nouveaux outils pour permettre d’une part au clinicien de caractériser de manière objective les propriétés mécaniques de la peau, et d’autre part d’améliorer la compréhension générale du comportement de cet organe avec le vieillissement. Le premier chapitre est une revue bibliographique de la physiologie et des propriétés physiques de la peau ainsi que des différents moyens d’investigations actuels de ses propriétés. A partir de cette revue, deux axes de recherche sont définis, un axe de sollicitation tangentielle et un axe de sollicitation normale au tissu. Le second chapitre s’intéresse au premier axe de recherche, avec le développement d’une méthode d’indentation dynamique et d’une méthode d’indentation sans contact. Une baisse du module d’Young est trouvée avec l’âge. Le troisième chapitre s’intéresse à l’axe de sollicitation tangentielle, avec une méthode d’extension compression couplant mesures d’efforts et mesures des champs de déplacements de la zone sollicitée. Une approche inverse par un modèle Éléments Finis avec une loi de comportement orthotrope montre à partir des essais réalisés une baisse globale des propriétés mécaniques de la peau avec l’âge. Le quatrième et dernier chapitre relie les deux approches (normale et tangentielle) en comparant les résultats obtenus et tire les perspectives de ces travaux.

The knowledge of the mechanical properties of human skin in vivo is essential for many domains (medical, clinical…). The aim of this thesis is to develop new devices for the clinician in order to perform objective assessment of the mechanical properties of human skin, and also to improve the understanding of the whole mechanical behaviour of this organ with ageing.The first chapter is a bibliography concerning the physiology and the physical properties of the skin and also an overview of the actual devices used for the assessment of these properties. Based on this review, two different ways of stress have been chosen, a normal stress axis and a tangential stress axis to the skin.The second chapter concerns the first way of stress, with the development of a dynamic indentation method and a non contact method. A decrease of the Young modulus is found with ageing.The third chapter concerns a tangential axis of stress, with an extension-compression test using force measurement combined to displacement field measurement of the stressed area. An inverse method using a Finite Element model with an orthotropic law shows that results obtained give a decrease of the mechanical properties of the skin with ageing.The fourth and last chapter links the two different way of stress used with a comparison of results obtained and gives some perspectives of this work.