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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.
Le Laboratoire de Biomécanique et Mécanique des Chocs (LBMC UMR_T9406) est une unité mixte de recherche entre l’Université Gustave Eiffel et l’Université Claude Bernard Lyon 1.
Le LBMC est composé de 40 permanents auxquels s’ajoutent environ 25 doctorants, ayant des compétences multiples (biomécanique des chocs, mécanique des structures, incertitudes, biomécanique des tissus, anatomie et chirurgie, ergonomie physique, biomécanique du mouvement, biomécanique musculosquelettique).
En lien avec des défis sociétaux, le LBMC conduit des recherches, selon deux thèmes :
« faciliter les déplacements » (véhicules automatisés, autonomie des déplacements)
« maintenir le corps en bonne santé » (maintien des capacités fonctionnelles au cours de la vie, le corps réparé : l’implant dans son environnement).
Il dispose de plateformes expérimentales uniques :
en analyse du mouvement (par ex. conformateur de siège, …),
en termes de comportement au choc,
pour l’analyse du comportement des matériaux biologiques (par ex. bras robot, …).
Le LBMC co-dirige le Laboratoire International Associé EValuation Anatomo-fonctionelle du SYstème Muscolusquelettique (LIA EVASYM).
Le LBMC est membre de deux Laboratoires d’Excellence :
Intelligence des Mondes Urbains (LabEx IMU )
Physique Radiobiologie Imagerie Médicale et Simulation (LabEx PRIMES).
Parmi ses projets phares, le LBMC a coordonné le projet européen PIPER (FP7), est centre d’expertise pour l’abdomen dans le projet mondial GHBMC depuis 2008, coordonne le projet Tremplin de l’I-Site FUTURE sur le voyageur virtuel et coordonne le projet national ENA sur les navettes autonomes. Le LBMC est aussi partie prenante dans le réseau international Virtual Physiological Human (VPH) Institute et le centre inter-universitaire BOHNES.
L’activité de l’équipe Biomécaniques, Bois, Matériaux Bio-sourcés du LMGC concerne la biomécanique végétale, la biomécanique humaine et animale, le bois et les matériaux bio-sourcés. Les activités liées au vivant côté végétal sont centrées sur la problématique de la biomécanique et de la mécanobiologie de la croissance des plantes, en particulier les arbres. Versant animal, les recherches portent essentiellement sur l’étude biomécanique et mécanobiologique des tissus humains, notamment les tissus mous, et des cellules qui les composent. Les approches développées visent à tenir compte des interactions (entre phases, fluide/structure, contact…), des transferts (thermiques, chimiques, de masses, électriques…) et des aspects multi-échelles. Les travaux de l’équipe s’articulent autour de deux axes interconnectés. Le premier porte sur la caractérisation des comportements ainsi que sur la rhéologie des tissus et des cellules. Le second concerne plus particulièrement leur évolution dans le temps : structuration du cytosquelette, morphogenèse tissulaire, croissance des tissus fibreux tels que les cartilages et les parois artérielles, étude du risque de rupture des anévrismes cérébraux, réparation tissulaire des lésions pelviennes...
Les travaux sont basés sur l’imagerie médicale et microscopique, l’expérimentation multi-physiques et multi-échelles, la modélisation et la simulation "patient spécifique". Un objectif majeur est d’apporter une aide au diagnostic, à la prise en charge thérapeutique et à la prévention. Dans ce contexte quelques études sont également menées sur le développement de biomatériaux innovants adaptés à des applications médicales ciblées, intégrant biocompatibilité et durabilité, ainsi que sur l’optimisation de dispositifs médicaux implantables.
L’Institut Montpelliérain Alexander Grothendieck – IMAG – est une unité mixte de recherche commune au CNRS et à l’Université de Montpellier (UMR n°5149). Il est situé sur le campus Triolet de l’Université de Montpellier. L’IMAG regroupe une centaine de chercheurs et enseignants-chercheurs permanents et une quarantaine de doctorants répartis en quatre équipes : Géométrie, Topologie et Algèbre (GTA), Analyse, Calcul Scientifique Industriel et Optimisation de Montpellier (ACSIOM), Probabilités et Statistique (EPS), Didactique et Épistémologie des Mathématiques (DEMa).
Les activités de recherche menées au sein de l’IMAG le positionne comme un des principaux portails vers les mathématiques et leurs applications du sud de la France.
Le groupe YALES2BIO fait partie de l'équipe ACSIOM et vise à développer un code de calcul dédié à la simulation des écoulements sanguins microscopiques et macroscopiques.
Our project aims at developing a translational research from basic scientific discoveries into clinical improvements in diagnosis and treatments of bone diseases.
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