Programme

Programme des cours et travaux dirigés (TD)

Les cours seront dispensés au début de l’école et les TD/TP seront proposés ensuite. Trois conférences seront prévues pour complémenter cette formation.

- 9-12 14-17 17-20 21-22
Lundi C1 C2 C3
Mardi C4 Activités C5 Conf1 #
Mercredi TD1 Gr1 - TD2 Gr2 - TD3 Gr3* TD4 Gr1 - TD5 Gr2 - TD1 Gr3* Conf2 #
Jeudi TD2 Gr1 - TD3 Gr2 - TD4 Gr3* TD3 Gr1 - TD1 Gr2 - TD5 Gr3* Conf3 #
Vendredi TD5 Gr1 - TD4 Gr2 - TD2 Gr3* - - -

* en 3 groupes de 10 personnes (tous les groupes font tous les TDs).
# Orateurs :

  • • Nicolas MEUNIER, MAP5 (Université Paris Descartes - CNRS) "Motilité cellulaire"
  • • Michel ROCHETTE, Société ANSYS "Clinical applications powered by patient specific simulation"
  • • Vittorio SANSALONE, MSME (Université Paris Est - CNRS) "Croissance et remodelage"

Détail du programme

C1 - Stéphane Avril
Méthode de champ en mécanique des milieux biologiques

PNGIl est devenu courant de réaliser des mesures de champs de déformation, par corrélation d’images numériques, sur des échantillons de tissus biologiques in vitro, puis d’essayer d’en déduire (en utilisant une régression non linéaire) les paramètres matériaux de leur loi de comportement. Ce type d’approches ouvre des possibilités importantes pour étudier les variations spatiales de propriétés mécaniques afin de mieux comprendre fondamentalement les mécanismes de croissance et remodelage des tissus.
L’objectif de la formation sera de faire le point sur ces méthodes. Après une conférence introductive sur les problèmes inverses et approches expérimentales pour la biomécanique des tissus mous, les participants seront en mesure :
- de mener à bien leur propre expérience de gonflement sur une membrane biologique,
- de recueillir des mesures de champs de déformation en utilisant la technique de corrélation d’images numériques,
- d’en déduire les propriétés matériaux à partir de ces données en utilisant un code approprié (le code sera fourni).

C2 - Pauline Assemat / Pascal Swider
Poro-mécanique des tissus biologiques

PNGCe cours visera à familiariser le participant à l’application de la poro-mécanique dans le contexte de l’étude des tissus biologiques déformables et en particulier des tissus osseux. Parce que du tissu osseux est formé ou résorbé en fonction des chargements mécaniques qui lui sont appliqués, l’influence de ces effets sur l’évolution spatio-temporelle des tissus est une question cruciale dans l’étude de certaines pathologies comme le vieillissement articulaire, les défauts de croissance chez l’enfant (scoliose) ou encore l’oncologie. Dans l’approche poro-mécanique, le milieu poreux déformable est considéré comme la superposition d’une matrice structurale poreuse (os) et d’un fluide saturant représentatif de la porosité du milieu. Les équations modèles à l’échelle du tissu prennent en compte les couplages entre ces effets structurels et fluides, et ce sont ces couplages que nous nous proposons de détailler dans le contexte de ce cours. La partie TP, basée sur l’approche numérique traitera des problèmes de complexité croissante (milieu sans fluide, écoulement en milieu non déformable, poro-mécanique). Une attention particulière sera portée sur l’interprétation des différents résultats et en particulier sur les relations liant les propriétés de transport et géométriques dans un milieu soumis à des chargements mécaniques. Des résultats expérimentaux obtenus dans notre laboratoire sur des milieux modèles seront également exploités.

C3 - Yannick Knapp / Valérie Deplano
Vélocimétrie par imagerie de particules

PNGLes contributions mécaniques sont aujourd’hui reconnues comme essentielles au développement des tissus biologiques in vitro au même titre que la nutrition ou les conditions environnementales physico chimiques. Les écoulements, et en particulier le cisaillement qu’ils génèrent à la paroi des cellules, sont devenus des grandeurs d’intérêt pour mieux appréhender le comportement des cellules sous flux (développement, alignement, mouvement ...). La caractérisation de ces écoulements à l’échelle microscopique a bénéficié au cours des dernières décades de développements permettant leur mise en œuvre dans des conditions de culture cellulaire.
L’objectif de la formation sera de permettre aux participants d’envisager de réaliser de telles caractérisations par une méthode de vélocimétrie par imagerie de particules (PIV et micro-PIV).
Après une introduction aux méthodes de caractérisation des écoulements (visualisation qualitative, mesure ponctuelle, mesure de champ) les méthodes PIV et micro-PIV seront présentées dans le détail. L’accent sera porté sur les relations entre des choix technologiques ou de paramètres métrologiques et la qualité des résultats de ces méthodes. Les éléments théoriques et empiriques seront illustrés par des séances de travaux pratiques au cours desquelles les participants pourront se familiariser avec ces méthodes.

C4 - Gwennou Coupier / Anne-Virginie Salsac
Outils microfluidiques pour la microcirculation sanguine

PNGLa microfluidique, connaît depuis 15 ans un essor considérable tant en recherche que dans l’industrie high-tech, ses champs d’applications étant extrêmement divers (imprimantes jet d’encre, airbags, micropompes implantables, systèmes d’analyse biologiques, microréacteurs, ....). Dans ce contexte actif et compétitif, nous proposons une introduction à la microfluidique et aux microsystèmes appliqués aux domaines de la biomécanique et de l’ingénierie de la santé. Nous étudierons comment les outils microfluidiques permettent une étude approfondie de la microcirculation sanguine.
Après avoir décrit la composition du sang et ses propriétés mécaniques et rhéologiques, nous détaillerons les phénomènes propres aux écoulements sanguins dans des microvaisseaux. Nous verrons les techniques permettant la fabrication de puces microfluidiques et comment monter un banc expérimental pour l’étude des microécoulements dans les puces.

C5 - Claude Verdier / Richard Michel
Forces de tractions cellulaires

PNGLa mécanique s’est révélée comme essentielle dans les comportements dynamiques cellulaires, que cela soit au niveau des interactions de la cellule avec son environnement, de ses propriétés mécaniques intrinsèques ou encore de l’évolution temporelle des mécanismes cellulaires dans des contextes physiologiques et pathologiques. La caractérisation des contraintes mécaniques (en anglais « Traction Force Microscopy » ou TFM) que la cellule exerce sur son environnement est devenue un enjeu majeur.
L’objectif de cette formation est d’envisager un premier contexte dans lequel une cellule vivante interagit avec un substrat de type gel. Il s’agira de déterminer les efforts exercés par la cellule sur le gel grâce au suivi de billes incluses dans celui-ci, permettant le calcul des champs de déplacements, puis celui des contraintes par résolution d’un problème inverse.
Le contexte biologique sera tout d’abord précisé ainsi que celui des forces en présence. Une revue des différentes méthodes disponibles sera faite, listant avantages et inconvénients, et identifiant les éléments structuraux des problèmes inverses induits. Ensuite, on présentera la méthode inverse de résolution choisie, dite méthode adjointe. En travaux pratiques, on illustrera un cas de résolution correspondant à la migration d’une cellule vivante sur un gel. L’objectif sera d’utiliser la TFM pour comprendre les mécanismes mécaniques mis en œuvre par la cellule au cours de son mouvement.

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