A system comprising a handheld device for applying cooling action to the skin and underlying muscles is disclosed. A detailed description and theory of operation of the handheld device are disclosed. The treatment method using such a system is also disclosed. The handheld cooling device uses a Peltier cooler in thermal contact with an application surface and in contact with a phase change material. Thermally conductive bristles are used to transfer heat from the Peltier cooler to the phase change material.Linvention concerne un système comprenant un dispositif portatif destiné à appliquer une action de refroidissement sur la peau et les muscles sous-jacents. Linvention concerne également une description détaillée et une théorie de fonctionnement du dispositif portatif. Linvention concerne en outre un procédé de traitement utilisant un tel système. Le dispositif de refroidissement portatif utilise un refroidisseur à effet Peltier en contact thermique avec une surface dapplication et en contact avec un matériau à changement de phase. Des poils thermoconducteurs sont utilisés en vue de transférer de la chaleur depuis le refroidisseur à effet Peltier jusquau matériau à changement de phase.