Laboratoire de Mécanique des Solides (LMS)

Nous développons des approches théoriques, numériques et expérimentales pour comprendre la mécanique des systèmes vivants, avec des applications allant de la biologie fondamentale à la pratique médicale. Nos travaux se concentrent sur les tissus déformables tels que le cœur, l’aorte, les poumons, la peau ou la cornée, où la microstructure joue un rôle central. Les phénomènes biologiques se produisant à différentes échelles, des événements moléculaires dans la contraction musculaire aux processus micrométriques dans les alvéoles, nous utilisons la modélisation et des expériences multi-échelles pour saisir la contractilité, le remodelage, la croissance et les interactions fluide-structure.
L'une de nos principales orientations consiste à coupler des modèles avec les données des patients. Les images cliniques sont souvent bruitées ou incomplètes, c'est pourquoi nous concevons des méthodes d'identification des paramètres, d'adaptation des maillages et d'assimilation des données afin de construire des modèles biomécaniques spécifiques aux patients, tels que des jumeaux numériques des poumons ou du cœur. Ces méthodes nous permettent de séparer les effets de la géométrie et de la mécanique dans la maladie, de personnaliser les modèles de fibrose pulmonaire et de fonction cardiaque, et d'améliorer les outils de diagnostic tels que l'élastographie.
Sur le plan expérimental, nous combinons l'imagerie et les tests mécaniques pour observer la microstructure des tissus en action, par exemple en suivant les fibres de collagène dans la peau et la cornée sous tension, ou en étudiant les flux d'eau poroélastiques qui régissent la transparence et la rigidité. A l’échelle micrométrique, nous étudions l’implication des mécanismes cellulaires dans l’organisation structurelle des tissus biologiques en employant des modèles in vitro tridimensionnels à base d’hydrogels à la microstructure contrôlée. Lier la biologie cellulaire et le comportement mécanique local de la matrice extracellulaire nous permet de discriminer l’action des cellules du rôle passif de la matrice dans le développement de chargements pathologiques des tissus. De solides collaborations avec des hôpitaux soutiennent cette recherche, permettant des applications allant de la modélisation pour la prise de décision clinique à l’aide à la conception de substituts pour la greffe.