Le Groupe Biomécanique de l’Institut ∂’Alembert (UPMC-UMR CNRS) est composé de chercheurs des Equipes Fluides Complexes et Instabilités Hydrodynamiques (FCIH) et Fluides Réactifs et Turbulence (FRT) et compte avec la collaboration Patrice Flaud de l’Université Paris 7.
Le Groupe Biomécanique réunit des recherches et des approches déjà en cours sur l’interaction fluide structure dans les écoulements dans les milieux biologiques (veines, artères, tissus).
Le Groupe Biomécanique développe une approche numérique, théorique et expérimentale basée sur la compréhension des phénomènes physiques et de leur explication pas le biais de modèles de dimension réduite.
Mots clés : modèles 1D, RNS (Reduced Navier Stokes), équations hyperboliques, méthodes inverses.
Collaborations (GDR Biomécanique)
Les membres du groupe participent activement du Master «Fluides» de l’UMPC.
Activités de l’action Transverse Biomécanique (Institut Jean le Rond ∂'Alembert, UPMC) responsable : J-M Fullana, PR UPMC,
Toutes les équipes de l'Institut participent dans les activités de l'action transverse Bio-mécanique. Nous présentons sommairement seulement quelques points principaux, pour plus de détails se référer à la section de chaque équipe.
L'équipe MISES utilise les approches et développements récents de la mécanique des structures pour comprendre le rôle des propriétés mécaniques des objets d’étude dans l'activité biologique et dans les phénomènes de croissance et morphogenèse, par exemple
1. L'étude des propriétés mécaniques du filament d’ADN (e.g. rigidité de flexion et de torsion) jouent donc un rôle important dans la biologie de la cellule. Pour tester ces propriétés mécaniques, des biochimistes et biophysiciens ont construit des appareils capables de manipuler des molécules individuelles d’ADN. Les expériences sont des tests de traction- torsion. Nous avons montré comment on pouvait utiliser les relevés expérimentaux pour donner une estimation de la rigidité de torsion de la molécule d’ADN, ainsi que pour caractériser l’interaction électrostatique de la molécule avec elle-même.
2. L'étude de la morphogénèse d'une structure simple apparaissant lors du développement de l'œuf de la Drosophile : en collaboration avec des biologistes (Princeton, Dresde, Haïfa) ayant imagé le mouvement de gonflement l'épithélium, nous avons proposé et simulé un modèle de coque visco-élastique passive reproduisant de manière précise le mouvement observé dans des œufs vivants.
Les équipes FCIH et FRT utilisent principalement les expertises propres qui peuvent être transposées dans le domaine de la Biomécanique : à savoir les instabilités hydrodynamiques, la modélisation numérique, les études asymptotiques, la propagation d'incertitudes. Des exemples de collaborations peuvent donner un panorama de la question
1. les réseaux artério-veineux dont la brique de base correspond à un tronçon 1D qui tient compte de la rhéologie du sang, de la rhéologie de la paroi artério-veineuse et de l'interaction fluide-structure. Trois axes sont présents : théorie et modélisation, expérimental et mesures in vivo.
2. le développement de techniques d'inversion de données pour l'évaluation indirecte de paramètres physiologiques (viscosité du sang, mécanique de la paroi, élasticité des tissus) en collaboration avec des équipes hospitalières.
L'équipe MPIA se sert des compétences en acoustique non linéaire pour étudier les corps humain de manière non invasive, par exemple :
l'étude de la réflexion d'ondes de choc de cisaillement dans les tissus mous isotropes a été réalisée, généralisant pour ce type d'ondes à non-linéarité cubique les phénomènes décrits précédemment pour des ondes de compression à non-linéarité quadratique, avec différents régimes de réflexion non linéaire suivant l'angle d'incidence et l'amplitude de l'onde. (Emergence-UPMC 2010 "NACUNAT") les Agents de contraste nanométriques où mécanismes d'interaction de ces objets avec les ondes ultrasonores sont modélisés, en couplant des modèles classiques d'agents de contraste (Rayleigh- Plesset modifiée pour des coques épaisses) avec des modèles visco-inertiels valables pour des particules rigides. (PROJET NABUCCO PLAN CANCER 2012)
Participants : P-Y Lagrée, S. Neurkich, F. Coulouvrat, J-M Conoir, D. Fuster, P. Chalande,
Thésards
Emilie Bollache (fini 13), Xiaofei Wang (fini 14), Salam Abou Taam (Foch), Julien Gaudric (Pitié), Arthur Ghigho, Bruno Sarkis
Collaborations: Laboratoire d’Imagerie Paramétrique (LIP, UPMC), Laboratoire d’Imagerie Fonctionnelle (LIF, UPMC), INSP (UPMC), Institut Langevin (UPMC), Centre de Recherche de l’Institut du Cerveau et de la Moelle épinière (Hôpital La Pitié, UPMC), Matière y Systèmes Complexe (MSC, Paris Diderot), GIPSA Lab de Grenoble, Institut de Mécanique des Fluides (IMFT, Toulouse), GDR2760 ("Interactions fluide-structure biologiques") , Université de Doshisha (Japon), Université Favaloro (Argentine)
Projet
Le projet de l'axe Biomécanique s'articule sur le développement des activités de modélisation mécanique avec des applications au vivant en utilisant les expertises des groupes FCIH MISES, MPIA et FRT. Deux points de départ, l'un scientifique, l'autre de 'enseignement, sont
1. la participation au nouveau GDR « MECANIQUE DES MATERIAUX ET DES FLUIDES BIOLOGIQUES » (2013-2016)
2. la participation au projet de création d’un Département Hospitalo Universitaire alliant Mécanique et Médecine de l’UPMC, et le développent d'une formation « génie Biomédical » basée sur les compétences d'interaction fluide-structure de l'Institut.
News 2017
Visite de Teresa Politi et Juan Juan Fernandez (Faculté de Physiologie de Buenos Aires Argentine) décembre 2017
Arrivée de Janne Ventre (en thèse UPMC) 10/17
ECOS-Sud sur 3 ans avec l’Argentine (Faculté de Médecine): "L'impact hémodynamique des stratégies chirurgicales: la circulation extracorporelle (CEC) et le clampage aortique. »
News 2016
Inviation de Shimpei Ono et Shinya Shimada, student of Doshisha University 20 jours décmebre 16
Invitation T. Politi et J. Fernandez (Faculté de Physiologie, Université de Buenos Aires)
Accord Université de Buenos Aires-IJLRDA (2016-2021)
Accord Université Favaloro Université Buenos Aires-IJLRDA (2016-2021)
Collaboration Université Technologique de Compiègne - Thèse sur les micro-capsules en co-tutelle (IUIS)
Participation nouvelle demande GRD (J-M Fullana dans le CS du GRD)
Congrès ICTAM 2016 (A. Ghigo)
Projet diffusion dans la microcirculation, S. Pitre-Champagnat, Institut Gustave Roussy
News 2015
Matinée Saint Venant modèles 1D E. Audusse le mardi 8 décembre
Visites d'Olivier Delestre (Polytech Nice) collaboration 1D
octobre visite Manuel Alfonso (Argentine) modèles 1D dans les artères et solitons
depuis octobre Visite de Sandra Wray Université Favarolo Argentine
Journée à Marseille rhéologie du sang 11/15
Arrivée de Bruno Sarkis (en thèse IUIS et UPMC et UTC) 10/15
octobre 2015 Arthur Ghigo au Congrès de la Société de Biomécanique, Paris, France.
Visite de Shimpei Ono (Kyoto) septembre 15
Visite de Mami Matsukawa (Kyoto Doshisha University) 25 aout
Arthur Ghigo au Congrès Français de Mécanique, Lyon, France.
Visite de Teresa Politi et Juan Juan Fernandez (Faculté de Physiologie de Buenos Aires Argentine) juin 15
Visite d'E Toro 1 semaine en mai
Visite d'Arthur Ghigo 1 mois à Kyoto Doshisha University février 15
News 2014
Arrivée de Arthur Ghigo octobre 14
Visite d'E Toro octobre 14
Soutenance de Xiaofei Wang le 17 octobre 14
Visite de Shohei Nishi (Kyoto) à Paris sept 14
2nde rencontre du GDR Mecabio, à Jussieu les 24 et 25 juin 2014.
Journée à Grenoble rhéologie du sang 2014
Visite du Professeur Ricardo Armentano Ricardo Favaloro University, Argentine 06/14
News 2013
Visite de Xiaofei à Kyoto décembre 13.
Congrès français de Biomécanique Marseille 2013.
Visite de Yuki Ikenaga, Doshisha pour une semaine sept 21012
Congrès français de Biomécanique Toulouse. page ouaibe
News 2012
Visite du Professeur Ricardo Armentano Ricardo Favaloro University, Argentine pour un mois juin 2012
Réunion du GRD Biomécanique les 3 et 4 juin à l'Université de Technologie de Compiègne. Programme des journées