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Accueil du site > Thèmes de recherche > Thème : Interactions Fluides Structures Biologiques (IFSB)

IFSB

Interactions Fluides Structures Biologiques



- Responsables scientifiques : Cécile Legallais et Anne-Virginie Salsac .

- Acteurs - Collaborations - Rayonnement - Partenaires publics - Partenaires privés - Publications (détail : 2006 - 2007 - 2008 - 2009 - 2010 - 2011 - 2012 - 2013 - 2014 - 2015 - 2016)


La biomécanique des fluides appliquée au domaine de la Santé représente un vaste domaine d’investigation à l’interface entre d’une part la mécanique et la physique, d’autre part la clinique, la physiologie et la biologie, et enfin les problématiques de la santé (diagnostique, thérapie, suppléance, suivi des patients, prévention, etc). Elle a pour objectif la compréhension et la prévision du comportement des systèmes vivants et s’efforce d’analyser leurs réponses locale et globale aux stimulations mécaniques.

- A l'échelle microscopique, nous étudions le comportement mécanique de capsules (naturelles que sont les cellules, ou bioartificielles) circulantes, sur le plan de la modélisation numérique, mais aussi de façon expérimentale dans des microsystèmes. Ce travail vise notamment à optimiser les techniques de vectorisation de médicaments ou d'embolisation de vaisseaux sanguins.

- A l'échelle du vaisseau, nous nous intéressons à la caractérisation des écoulements physiologiques et des propriétés mécaniques de la paroi, en couplant différentes modalités d'acquisition et de traitement d'images (IRM, angiographie) à des modèles (analytiques ou numériques).
Nos objectifs sont d'améliorer les méthodes d'acquisition et d'apporter aux cliniciens des outils complémentaires de diagnostic/pronostic pour les pathologies cardiovasculaires via la modélisation (in vitro et in silico). La mise en relation des observations réalisées aux échelles micro et macro permettra d'aborder les mécanismes impliqués dans ces pathologies.

Notre approche se distingue par l'analyse à plusieurs échelles et par le couplage entre modèles et approches expérimentales et/ou cliniques. Nous bénéficions de partenariats forts avec des équipes hospitalo-universitaires. En interne, nous avons développé ou contribué au développement de plateformes expérimentales (plateforme micro- et macro-fluidique, imagerie avancée et clinique en partenariat avec l'Institut Faire-Face du CHU d'Amiens) et numériques (plateforme de calcul intensif).


Microcapsules et cellules en écoulement (Anne-Virginie Salsac, Anne Le Goff, Badr Kaoui, Dominique Barthès-Biesel)

Nous nous intéressons principalement aux capsules simples, constituées d'une goutte liquide entourée d'une membrane mince, excluant ainsi l'étude les billes qui sont entièrement solides ou gélifiées. Selon la composition physicochimique de la membrane, ces capsules ont des propriétés mécaniques différentes. Dans ce contexte, 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 un dispositif expérimental permettant de caractériser les propriétés mécaniques de capsules afin d'en optimiser leur conception. En parallèle, nous avons étudié un procédé de fabrication de micro-capsules de taille et propriétés contrôlées dans un système microfluidique.
Dans le cadre de l'utilisation de billes ou capsules pour l'embolisation, nous nous sommes aussi intéressés à la mise au point de techniques d'imagerie pour les visualiser pendant ou après l'injection.

Projets

- Modélisation du mouvement des capsules en écoulement – Anne-Virginie Salsac, Badr Kaoui, Dominique Barthès-Biesel
- Caractérisation et fabrication de microcapsules au moyen de techniques microfluidique – Anne-Virginie Salsac, Anne Le Goff, Dominique Barthès-Biesel
- Relargage par stimulation ultrasonore de capsules – Badr Kaoui, Anne-Virginie Salsac
- Etude de l’adhésion de plaquettes en écoulement par une surface texturée – Anne Le Goff
- Etude de cellules circulantes sur micropuces – Anne Le Goff, Anne-Virginie Salsac



Ecoulements physiologiques. (Anne-Virginie Salsac, Agnès Drochon, Dominique Barthès-Biesel)

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 initialement sains : sténoses, thromboses, anévrismes. Dans certains cancers, on observe également une altération de la circulation sanguine, aux niveaux micro et macro. En clinique, les méthodes classiques d'investigation reposent essentiellement sur la détermination de critères géométriques, ou sur la caractérisation des vitesses et des cisaillements (mais elles sont peu précises). Le développement de méthodes non invasives permettant d'une part le diagnostic des lésions à risque, et d'autre part un pronostic sur la validité des traitements actuellement employés (pontage, endoprothèse) reste donc un sujet d'actualité. De plus, sur un plan plus fondamental, il est également utile de connaître les mécanismes menant à ces pathologies. Parmi ceux-ci, on s'intéresse plus particulièrement aux contraintes mécaniques générées par l'écoulement sanguin sur les cellules adhérentes (paroi artérielle) et aux modifications de la paroi artérielle. Dans ce domaine, les apports de la biomécanique sont essentiels et visent, à terme, à combiner des modélisations à des données cliniques obtenues par de nombreuses modalités d'imagerie. Nous nous intéressons également, sur le plan de l'acquisition des images, notamment IRM, aux phénomènes multiphysiques qui peuvent venir en altérer la précision.

Projets

- Analyse hydrodynamique de la collatéralité coronarienne – Agnès Drochon
- Imagerie médicale et caractéristiques de l'écoulement sanguin et de la paroi artérielle – Anne-Virginie Salsac, Vincent Zalc
- Etude de traitements thérapeutiques : embolisation, angioplastie, stenting – Anne-Virginie Salsac, Dominique Barthès-Biesel
- Modélisation de l'effet magnétohydrodynamique (MHD) en vue de l'amélioration de la synchronisation des images en IRM cardiaque – Agnès Drochon




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