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M2

Dynamique de l’occlusion d’un réseau capillaire sanguin modèle

publié le

Le sang est constitué à presque 50% de globules rouges, cellules sans noyau constituées d’une membrane déformable enfermant un liquide (solution d’hémoglobine). Leurs propriétés mécaniques leur confèrent des propriétés d’écoulement complexes : le sang ne se comporte pas comme un liquide simple suivant une loi de Poiseuille, en particulier dans les vaisseaux terminaux du réseau sanguin (microcirculation), de diamètre comparable à celui des globules.

La rhéologie et les conditions d’écoulement du sang, notamment dans la microcirculation, sont sensiblement modifiées par certaines pathologies, telles que la drepanocytose (anémie falciforme), qui rigidifie et déforme les globules rouges, ou par l’agrégabilité et l’adhésion aux parois des globules. Ces paramètres influent sur la répartition des globules rouges dans les réseaux de capillaires de la microcirculation et peuvent également conduire à une occlusion des vaisseaux.
Nous proposons lors de ce stage de nous intéresser à un écoulement sanguin dans un réseau de capillaires artificiel (produit par des techniques de microfabrication), afin d’identifier le rôle des différents phénomènes en jeu. Il s’agira donc de proposer et fabriquer des réseaux artificiels modèles, de mesurer et interpréter les différents paramètres de l’écoulement (hématocrite, vitesses), en particulier dans des gammes de concentration élevées. Dans le cas de globules rouges affectés par l’anémie falciforme, dont les propriétés changent en fonction du taux d’oxygène, on s’intéressera à la dynamique de l’occlusion d’un réseau et à la propagation de cette occlusion par des approches inspirées des phénomènes de percolation.
Ce sujet expérimental à l’interface physique-biologie met en œuvre des techniques diverses (microfabrication, manipulation et préparation d’échantillons, optique, analyse d’images) et s’inscrit dans des collaborations avec le milieu médical (CHU Grenoble) et des physiciens à l’échelle nationale et internationale.

Encadrement :

  • T. Podgorski (thomas.podgorski@univ-grenoble-alpes.fr)
  • G. Coupier (gwennou.coupier@univ-grenoble-alpes.fr)

References :

[1] V. Doyeux, T. Podgorski, S. Peponas, M. Ismail and G. Coupier, Spheres in the vicinity of a bifurcation : elucidating the Zweifach–Fung effect, J. Fluid Mech. 674, 359 (2011).
[2] R. Guibert, C. Fonta and F. Plouraboue, A new approach to model confined suspensions flows in complex networks : application to blood flow, Trans. Porous Med. 83, 171–194 (2010).
[3] ] J. M. Higgins, D. T. Eddington, S. N. Bhatia, and L. Mahadevan. Sickle cell vasoocclusion and rescue in a microfluidic device. Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 104 :20496, 2007.