Donnons un sens à l'innovation

Équipe Interactions Fluides Structures Biologiques (IFSB)

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

Présentation de l’équipe

Nos travaux por­tent sur l’étude des écoule­ments san­guins et de tech­niques thérapeu­tiques endovas­cu­laires inno­vantes. Ils 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 les prob­lé­ma­tiques de la santé.

L’objectif général de l’équipe est de con­tribuer à la com­préhen­sion des écoule­ments asso­ciés au sys­tème car­dio­vas­cu­laire sur une large gamme d’échelles car­ac­téris­tiques, des capil­laires aux gros vais­seaux san­guins, et d’améliorer les tech­niques de préven­tion, diag­nos­tic et de traite­ment. Nous asso­cions mod­éli­sa­tions expéri­men­tales, théoriques et numériques pour étudi­er aus­si bien le sys­tème vivant dans une approche bio­mimé­tique, que des sys­tèmes bioar­ti­fi­ciels dans une approche bioin­spirée. Nous tra­vail­lons à la pré­dic­tion du com­porte­ment dynamique de ces sys­tèmes et dévelop­pons des tech­niques de car­ac­téri­sa­tion patient- ou objet-spé­ci­fique grâce au dia­logue expéri­ences – théorie/numérique.

  • À l’échelle micro­scopique, nous étu­dions le com­porte­ment mécanique de cap­sules cir­cu­lantes (qu’elles soient naturelles comme les cel­lules, ou bioar­ti­fi­cielles pour l’encapsulation de sub­stances actives). Nous mod­élisons leur dynamique par des sim­u­la­tions numériques mul­ti­physiques, ain­si que de façon expéri­men­tale dans des sys­tèmes microflu­idiques réal­isés à la demande. Ce tra­vail vise notam­ment à opti­miser les tech­niques de vec­tori­sa­tion au moyen de cap­sules micrométriques et de dévelop­per de nou­velles straté­gies microflu­idiques pour cel­lules (pour la for­ma­tion de pla­que­ttes, adhé­sion cel­lu­laire, tri de cellules, …).
  • À l’échelle du vais­seau, nous nous intéres­sons à la car­ac­téri­sa­tion des écoule­ments san­guins lors de patholo­gies car­dio­vas­cu­laires, et de divers­es tech­niques thérapeu­tiques mini-inva­sives ayant un abord vas­cu­laire (emboli­sa­tion de vais­seaux par injec­tion de microsphères ou de colles chirur­gi­cales, stent­ing, répa­ra­tion de valves car­diaques …).  Notre objec­tif est d’utiliser la mod­éli­sa­tion in vit­ro et in sil­i­co pour quan­ti­fi­er les con­di­tions hémo­dy­namiques dans les cas phys­i­ologiques et pathologiques, aider à l’adaptation de méth­odes d’acquisition/diagnostic exis­tantes ou à leur développe­ment, et opti­miser les tech­niques de traite­ments par voie endovas­cu­laire ou percutanée.

Notre approche se dis­tingue par l’analyse de l’hémodynamique à toutes les échelles car­ac­téris­tiques du sys­tème car­dio­vas­cu­laire et par le cou­plage entre mod­èles théoriques, approches expéri­men­tales et/ou études clin­iques. En interne, nous avons dévelop­pé ou con­tribué au développe­ment de plate­formes expéri­men­tales pour la microflu­idique, macro-flu­idique et car­ac­téri­sa­tion mécanique et d’une plate­forme numérique pour le cal­cul inten­sif. Nous béné­fi­cions de parte­nar­i­ats forts avec des équipes hos­pi­ta­lo-uni­ver­si­taires et tra­vail­lons en col­lab­o­ra­tion avec la plate­forme d’imagerie avancée et clin­ique de l’Institut Faire-Face du CHU d’Amiens.

Thématiques

Microcapsules et cellules en écoulement

Anne-Virginie Salsac, Anne Le Goff, Badr Kaoui, Dominique Barthès-Biesel, Florian De Vuyst, Claire Dupont, Rachid Jellali

Nous nous intéres­sons prin­ci­pale­ment aux cap­sules sim­ples, con­sti­tuées d’une goutte liq­uide entourée d’une mem­brane mince. Elles peu­vent avoir des pro­priétés mécaniques dif­férentes selon la com­po­si­tion physic­ochim­ique et la méth­ode de généra­tion de la paroi, ces cap­sules ont des pro­priétés mécaniques dif­férentes. Nous étu­dions le com­porte­ment de micro­cap­sules en sus­pen­sion libre dans un écoule­ment de cisaille­ment ou cir­cu­lant dans un con­duit étroit tel un pore microflu­idique ou un vais­seau capil­laire. Nous avons donc mis au point des codes numériques 3D per­me­t­tant de mod­élis­er le mou­ve­ment de cap­sules dans divers écoule­ments et des dis­posi­tifs expéri­men­taux per­me­t­tant de car­ac­téris­er les pro­priétés mécaniques de cap­sules afin d’en opti­miser leur con­cep­tion. En par­al­lèle, nous util­isons la microflu­idique pour divers­es autres appli­ca­tions : fab­ri­ca­tion de micro-cap­sules de taille et pro­priétés con­trôlées, tri ou enrichisse­ment de sus­pen­sions, généra­tion de pla­que­ttes à la demande.

Pro­jets

  • Mod­éli­sa­tion du mou­ve­ment des cap­sules en écoule­ment – Anne-Vir­ginie Sal­sac, Badr Kaoui, Dominique Barthès-Biesel
  • Car­ac­téri­sa­tion, fab­ri­ca­tion et tri de micro­cap­sules au moyen de tech­niques microflu­idiques – Anne-Vir­ginie Sal­sac, Anne Le Goff, Dominique Barthès-Biesel
  • Relargage de sub­stances encap­sulées avec ou sans stim­u­la­tion externe – Badr Kaoui, Anne-Vir­ginie Salsac
  • Étude de l’adhésion de pla­que­ttes en écoule­ment par une sur­face tex­turée – Anne Le Goff
  • Étude de cel­lules cir­cu­lantes en microp­uces – Anne Le Goff, Anne-Vir­ginie Salsac

Écoulements physiologiques

Anne-Virginie Salsac, Isabelle Claude, Dominique Barthès-Biesel, Elena Cutri

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, …).

Pro­jets

  • Car­ac­téri­sa­tion de l’écoulement san­guin et des pro­priétés mécaniques de la paroi artérielle par cou­plage avec l’imagerie médi­cale – Anne-Vir­ginie Sal­sac, Isabelle Claude
  • Étude de traite­ments thérapeu­tiques : emboli­sa­tion, répa­ra­tion de valve car­diaque angio­plas­tie, stent­ing – Anne-Vir­ginie Sal­sac, Dominique Barthès-Biesel

Membres

Contact

Responsable scientifique 

Anne-Vir­ginie Sal­sac
Tél : 03 44 23 44 23
Mail : a.salsac@utc.fr