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Madge Martin (STBio, Mines St Etienne) La modélisation mécanique multi-échelle, un outil précieux pour la représentation du remodelage et de la croissance des tissus biologiques

Séminaire mécanique des solides
Date: 2021-02-02 14:00

Lieu: https://zoom.us/j/93176276622?pwd=ek4yVGU1bUFsbFpzcXBxK00zMERDZz09

La mécanique régule les systèmes biologiques, modulant la morphogenèse, la croissance et le remodelage des tissus biologiques de l'échelle subcellulaire à l'échelle de l'organe. En effet, l’état mécanique du matériau biologique contrôle divers processus biochimiques et peut favoriser ou inhiber le développement de pathologies. Je vais présenter au cours de ce séminaire diverses approches permettant d’approcher le comportement des tissus biologiques non seulement en réponse à des stimuli mécaniques, mais également au travers du regard du mécanicien.

Le remodelage est une modification du tissu impliquant des changements structurels à l’échelle de la microstructure, mais également des changements de composition chimique. Ces modifications sont déclenchées par des modifications d’ordre biochimique. En particulier, le cas du remodelage osseux a été largement étudié dans la littérature. En effet, l’os, à l’opposé des tissus mous, ne subit pas de croissance volumique une fois que l’organe a été développé (morphogénèse). C’est ensuite un couplage continu de phénomènes d’ordre mécanique, chimique et biologique de l’échelle de l’organe à celle de la cellule qui va déterminer la santé du matériau. C’est ici qu’intervient une approche récente du problème utilisant la mécanique des milieux continus généralisés. Ainsi, en rajoutant des variables cinématiques associées à la microstructure, les couplages et interactions multi-échelle sont directement intégrés grâce à une loi de comportement mécano-biochimique et une définition appropriée des forces extérieures.

Lors de ce séminaire, j’aborderai également la question de la croissance volumique des tissus qui est cruciale dans les pathologies cardiovasculaires. A travers l’exemple du tissu artériel, je montrerai comment une loi de comportement hypoélastique associée à un schéma micro-mécanique de Mori-Tanaka permet de représenter les propriétés du tissu artériel dans le contexte des grandes transformations. Enfin, je présenterai comment l’analyse par champs de transformation (Transformation Field Analysis) permet de traduire la croissance pathologique d’une phase à la micro-échelle dans le comportement des différentes phases, et donc de récupérer les informations interprétées par les acteurs biologiques.

 

 

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  • 2021-02-02 14:00