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Axe Interactions Fluides Structures Biologiques (IFSB)

L’axe IFSB est spé­cial­isé dans l’étude des écoule­ments phys­i­ologiques et tech­niques thérapeu­tiques asso­ciés notam­ment au sys­tème car­dio­vas­cu­laire. Son domaine d’expertise est la mod­éli­sa­tion expéri­men­tale et numérique des cou­plages entre écoule­ments, défor­ma­tion des struc­tures en jeu, réac­tions chim­iques et stim­u­la­tion active (champs mag­né­tiques, ultrasonores).

Nos travaux de recherche s’inscrivent dans le domaine de la bio­mé­canique des flu­ides, un vaste domaine d’investigation à l’interface entre la mécanique, la physique, les sci­ences de la vie et le monde de la san­té. Ils por­tent, d’une part, sur les inter­ac­tions entre les écoule­ments phys­i­ologiques et struc­tures déformables asso­ciées, les échelles allant du micro­scopique (micro­cir­cu­la­tion san­guine, microvais­seaux lym­pha­tiques, sys­tèmes microflu­idiques, etc) au cen­timétrique (cir­cu­la­tion san­guine intrac­ar­diaque, macro­cir­cu­la­tion san­guine, voies bil­i­aires), et, d’autre part, sur le développe­ment de tech­niques thérapeu­tiques mini-inva­sives inno­vantes. L’objectif général de l’équipe est de dévelop­per les out­ils per­me­t­tant une bio­mé­canique quan­ti­ta­tive, explica­tive et pré­dic­tive pour amélior­er les tech­niques de préven­tion, diag­nos­tic et de traite­ment, en se bas­ant sur des tech­niques numériques et expéri­men­tales de pointe en bio­mé­canique des solides et des flu­ides, sur l’imagerie médi­cale fonc­tion­nelle, et sur des méth­odes récentes en math­é­ma­tiques appliquées comme la réduc­tion de mod­èle et l’intelligence artificielle.

Thématiques

Microcapsules et cellules en écoulement

BARTHÈS-BIESEL Dominique
DE VUYST Florian
DUPONT Claire
JELLALI Rachid
KAOUI Badr
LE GOFF Anne
SALSAC Anne-Virginie

L’objectif de ce thème est de com­pren­dre com­ment l’organisation des bio­matéri­aux (leur nature, struc­ture, hétérogénéité …) influe sur le com­porte­ment cel­lu­laire et sur la bio­com­pat­i­bil­ité. Nos recherch­es cou­vrent autant les étapes de déf­i­ni­tion et de mise en forme de nou­veaux bio­matéri­aux (notam­ment par fab­ri­ca­tion addi­tive) que l’étude in vit­ro des inter­ac­tions cel­lules-matéri­aux voire les pre­mières étapes pré-clin­iques. Les appli­ca­tions con­cer­nent les dis­posi­tifs médi­caux implanta­bles et les sys­tèmes biologiques aux interfaces.

Exem­ples de projets :

  • Mod­éli­sa­tion du mou­ve­ment des cap­sules en écoulement
  • Fab­ri­ca­tion, car­ac­téri­sa­tion et tri de micro­cap­sules au moyen de tech­niques microfluidiques
  • Relargage de sub­stances encap­sulées avec ou sans stim­u­la­tion externe
  • Étude de l’adhésion de pla­que­ttes en écoule­ment par une sur­face texturée
  • Étude de cel­lules cir­cu­lantes en micropuces
  • Accéléra­tion des sim­u­la­tions par réduc­tions de mod­èles et intel­li­gence artificielle

Écoulements physiologiques

BARTHÈS-BIESEL Dominique
CLAUDE Isabelle
CUTRI Elena
DUPONT Claire
SALSAC Anne-Virginie

Les mal­adies car­dio-vas­cu­laires représen­tent une des pre­mières caus­es de mor­tal­ité dans les pays indus­tri­al­isés. Elles sont asso­ciées à des mod­i­fi­ca­tions de la géométrie ou des pro­priétés mécaniques de vais­seaux (sténoses, throm­boses, anévrismes). Des mod­i­fi­ca­tions de la cir­cu­la­tion san­guine aux niveaux micro­scopiques et macro­scopiques sont observées dans la plu­part des mal­adies dégénéra­tives, qu’elles soient car­dio­vas­cu­laires ou autres (ex : cer­tains can­cers).
En clin­ique, les méth­odes clas­siques d’investigation reposent essen­tielle­ment sur la déter­mi­na­tion de critères géométriques, ou sur l’estimation des vitesses par Doppler. Nous con­tribuons au développe­ment d’autres méth­odes non inva­sives per­me­t­tant le diag­nos­tic des lésions à risque et un pronos­tic sur la valid­ité de straté­gies thérapeu­tiques (pon­tage, endo­pro­thèse).
Mais notre prin­ci­pale cible d’action est l’étude et le développe­ment de tech­niques thérapeu­tiques min­i­male­ment inva­sives (emboli­sa­tion, répa­ra­tion de valves car­diaques, etc).
Sur un plan fon­da­men­tal, cela néces­site de quan­ti­fi­er les con­di­tions locales d’écoulement san­guin et l’impact des dis­posi­tifs bio­médi­caux sur ces derniers. Nous étu­dions ces com­porte­ments mul­ti­physiques et éval­u­ons les con­traintes mécaniques générées sur/dans les parois artérielles en cou­plant des approches de mod­éli­sa­tion in vit­ro et in sil­i­co en par­tant de don­nées clin­iques obtenues via divers­es modal­ités d’imagerie (échogra­phie, IRM, …).

Exem­ples de projets :

  • Développe­ment et opti­mi­sa­tion de traite­ments thérapeu­tiques mini-invasifs
  • Car­ac­téri­sa­tion de l’écoulement san­guin et des pro­priétés mécaniques de la paroi artérielle par cou­plage avec l’imagerie médicale
  • Étude de traite­ments thérapeu­tiques : emboli­sa­tion, répa­ra­tion de valve car­diaque angio­plas­tie, stenting

Coordinateur

Badr Kaoui
Tél : 03 44 23 43 97
Mail : Badr Kaoui