Toute la surface de notre peau est pourvue de récepteurs sensoriels, mais c’est à l’extrémité de la main et des doigts en particulier que l’on en compte le plus grand nombre. Le sens du toucher est concentré dans la mains : il existe environ 2000 terminaisons nerveuses par millimètre carré au niveau de la pulpe des doigts.

Sur le plan neurophysiologique, la fonction tactile est assurée par divers capteurs transformant les sollicitations physiques appliquées à la surface en un signal électrique impulsionnel transmit au cerveau. Chacun de ces récepteurs est sensible dans une bande de fréquence donnée. Selon les dermatologues, les récepteurs de Paccini peuvent détecter des amplitudes de sollicitations de quelques microns à une fréquence de 300 Hz (maximum de sensibilité) et les corpuscules de Meissner répondraient à plus basse fréquence de l’ordre de 50 Hz (sensibilité du toucher appuyé). Les capteurs à adaptation lente (Merkell, Ruffini) déterminent par un système de boucle avec le cerveau, la profondeur d’enfoncement de la peau, ce qui se traduit en une information de propriétés mécaniques sur la raideur superficielle de la peau examinée et déterminera les conditions de glissement du toucher.

Pour apprécier la douceur de notre peau, ou celle de nos cheveux, notre premier réflexe est de faire un geste de va et vient avec la main. En réalisant ce mouvement nous activons deux de nos cinq sens : le toucher et l’ouïe. Le toucher met en œuvre les nombreux capteurs de nos doigts et les sensations tactiles obtenus par la pulpe des doigts vont se traduire par des sollicitations mécaniques qui font faire physiquement vibrer nos récepteurs. Ces phénomènes s’accompagnent systématiquement de la génération d’un bruit, plus ou moins perceptible par notre oreille, mais dont la signature acoustique est révélatrice de l’état de douceur de la peau ou des cheveux.

Du point de vue de la métrologie de la qualité du toucher, lorsqu’on parle de douceur d’un objet, on l’associe très facilement à la rugosité de sa surface, au frottement et aux propriétés mécaniques du matériau. En ce qui concerne la peau, la littérature scientifique, encore relativement peu fournie, sur la  mesure et la signification des coefficients de frottement sur la peau, fait cependant écho de quelques tentatives intéressantes mais non encore corrélées à la notion de la qualité du toucher.

Dans ce travail, nous présentons une approche expérimentale qui a été développée au Laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes (LTDS), afin de comprendre les mécanismes du bruit émis lors frottement de la peau humaine, et d’identifier les signatures physiques qui peuvent être corrélées à la qualité du toucher. Aussi pour objectiver le bruit comme une signature importante de l’état de surface de la peau ou des cheveux, le Laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes a développé en collaboration avec les laboratoires Pierre-Fabre Dermocosmétique, une sonde tribo acoustique* (brevet international CNRS/LTDS). Cet instrument mesure la qualité du toucher de la peau et des cheveux, grâce à des capteurs sensibles aux frottements et aux vibrations. (Images 1a et 1b)

Cette sonde permet de mesurer les propriétés de frottement et d’acoustique en contact dynamique avec les cheveux ou la peau. L’organe principal de la sonde est constitué d’une membrane creuse réalisée en matériau présentant une bonne transmission d’un bruit acoustique, à l’intérieur de laquelle est monté un capteur acoustique de haute sensibilité. La membrane est reliée mécaniquement à deux capteurs d’effort normal et tangentiel, le premier permet de contrôler la force d’appui appliquée par l’opérateur et le deuxième permet de mesurer le frottement de la sonde sur la surface étudiée. L’ensemble entièrement informatisé permet de visualiser et quantifier simultanément l’action du frottement exercée sur les trois capteurs. Les signaux obtenus, après traitement via des algorithmes de calcul complexes, permettent d’obtenir des paramètres simples de quantification de l’impact d’un produit sur la douceur de la peau ou des cheveux. (Image 2)

L’appareil a été testé sur différents types de peaux (vieillissement, sécheresse, …)  et de cheveux (ethniques, colorés, …). Les mesures obtenues ont montré une corrélation avec les résultats cliniques subjectifs.

Cette approche a permis d’approfondir l’analyse du toucher et d’identifier les modifications sonores lors du vieillissement cutané ou de l’hydratation de la peau humaine  avec différents produits. Les vibrations cutanées transmises à la sonde lors du glissement constituent une signature interfaciale nécessaire pour qualifier un toucher. (Images 3, 4)

		Son peau jeune
		Son peau agée

Avec la mise au point de la sonde tribo-acoustique, nouvel outil de recherche en biophysique, il est désormais possible de caractériser objectivement la douceur de la peau, des cheveux, des tissus, …

	La sonde tribo-acoustique Mesurer la douceur de la peau © CSI

Roberto Vargiolu, Hassan Zahouani,
Cyril Pailler-Mattei
Laboratoire de Tribologie et Dynamique
des Systèmes