Description du projet:
Ce projet s’inscrit dans le cadre d’un projet de recherche collaborative de l’appel à projet ANR 2023 intitulé Biomécanique d’un matériau
modèle pour la compréhension des couplages hydro-chimio-mécaniques dans les matrices mucoïdes et dont l’acronyme est HyCareMat.
Pertinence, originalité et objectifs:
Les connaissances du consortium sur les dérivés de gelée de Wharton, qui présente une bonne répétabilité biomécanique (Baldit et al,
2022; Dubus et al., 2022a,2022b) et qui permet de moduler la réticulation (Scomazzon et al., 2024), la teneur en GAGs (Scomazzon et al.,
2021) et/ou l’environnement (Baldit, 2013), constituent une force. De plus, comme il s’agit d’un produit destiné à la destruction et
prometteur pour de futures applications médicales, l’enrichissement des connaissances en matière de couplages hydro-chimio-
mécaniques dans la GW apparaît comme un élément crucial pour l’innovation médicale.
Méthodologie et techniques mises en œuvre:
L’hypothèse principale consiste à considérer les couplages entre les phases solides et fluides, ainsi que les composants chimiques des
deux, plus précisément les GAG chargés électriquement et combinés au collagène ainsi que les ions physiologiques. L’interaction fluide-
structure sera modélisée comme un milieu continu homogénéisé dans le cadre de la poro-mécanique tandis que le couplage chimio-
mécanique sera généré par l’équilibre du potentiel chimique à travers l’osmose (Chetoui et al., 2022). Sur la base de résultats
préliminaires, il est considéré que l’ajustement des réticulations (Soar et al., 2023) et de la teneur en GAGs (Scomazzon et al., 2021), sur
des structures géométriquement contrôlées, est suffisant pour moduler les phénomènes d’interaction. Cela permettra donc de discriminer
les couplages hydromécaniques des couplages chimio-mécaniques. Enfin, la combinaison de techniques d’imagerie multimodale lors de
l’exécution de chargements hydro-chimio-mécaniques et le suivi de la réponse de l’animal à l’intégration des matériaux devraient fournir
suffisamment de données pour permettre la construction d’outils prédictifs.
Ce projet est entre deux laboratoires : le LEM3 et ICUBE.
Il sera co-dirigé par le Dr Adrien Baldit membre du laboratoire d'études des microstructures et de mécanique des matériaux (LEM3).
Ce dernier est composé de 3 départements où les chercheurs et enseignants chercheurs sont répartis en axes de recherche ce qui
équivaut à des équipes.
L'équipe d'accueil pour ce projet est donc l’'axe biomécanique et bioingénierie du système musculosquelettique'.
L’objectif général de cet axe est le développement d’outils de modélisation multiéchelles et multiphysiques utilisables in fine par les
cliniciens.
Cette thèse sera co-dirigée par le Dr Chrystelle Po, membre de l’équipe 'Imagerie multimodale intégrative pour la santé' du laboratoire
ICUBE.
Elle est co-responsable de la plateforme d’imagerie pour la santé (Plateforme IRIS : Imagerie Robotique et Innovation en Santé) composée
de 27 membres dont 20 ingénieurs de recherche.
Grâce à sa grande expertise en imagerie IRM et les moyens de ICUBE, elle participera à la caractérisation biomécanique de la gelée de
Wharton sous imagerie IRM.
Ce projet s’inscrit dans le cadre d’un projet de recherche collaborative de l’appel à projet ANR 2023 intitulé Biomécanique d’un matériau
modèle pour la compréhension des couplages hydro-chimio-mécaniques dans les matrices mucoïdes et dont l’acronyme est HyCareMat.
L’hypothèse principale consiste à considérer les couplages entre les phases solides et fluides, ainsi que les composants chimiques des
deux, plus précisément les GAG chargés électriquement et combinés au collagène ainsi que les ions physiologiques. L’interaction fluide-
structure sera modélisée comme un milieu continu homogénéisé dans le cadre de la poro-mécanique tandis que le couplage chimio-
mécanique sera généré par l’équilibre du potentiel chimique à travers l’osmose (Chetoui et al., 2022). Sur la base de résultats
préliminaires, il est considéré que l’ajustement des réticulations (Soar et al., 2023) et de la teneur en GAGs (Scomazzon et al., 2021), sur
des structures géométriquement contrôlées, est suffisant pour moduler les phénomènes d’interaction. Cela permettra donc de discriminer
les couplages hydromécaniques des couplages chimio-mécaniques. Enfin, la combinaison de techniques d’imagerie multimodale lors de
l’exécution de chargements hydro-chimio-mécaniques et le suivi de la réponse de l’animal à l’intégration des matériaux devraient fournir
suffisamment de données pour permettre la construction d’outils prédictifs.
Résultats attendus - Expected results
1 Conception et fabrication d’un banc de mesures permettant des mesures hydro-chimio-mécaniques au sein d’outils d’imagerie médicale
(CT et IRM).
2 Caractérisation hydro-chimio-mécanique macroscopique d’échantillons dérivés de la GW.
3 Un riche jeu de données FAIR pour alimenter les simulations numériques, combinées à des essais biologiques.
Références bibliographiques
A Baldit. Etude des interactions hydro-chimio-mecaniques dans les tissus biologiques : Application à la nutrition du disque intervertebral.Mecanique, genie mecanique et genie civil, University of Montpellier 2, LMGC - UMR 5508, 2013.
A Baldit, M Dubus, J Sergheraert, H Kerdjoudj, C Mauprivez, and R Rahouadj. Biomechanical tensile behavior of human wharton’s jelly.
Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 126 :104981, 2022.
M-A Chetoui, D Ambard, P Canadas, P Kouyoumdjian, P Royer, and S Le Floc’h. Impact of extracellular matrix and collagen network
properties on the cervical intervertebral disc responseto physiological loads : A parametric study.Medical Engineering & Physics, page
103908, 2022
M Dubus, L Scomazzon, J Chevrier, A Montanede, A Baldit, C Terryn, F Quilès, C Thomachot-Schneider, S-C Gangloff, N Bouland, F
Gindraux, H Rammal, C Mauprivez, and H Kerdjoudj. Decellularization of wharton’s jelly increases its bioactivity and antibacterial
properties. Frontiers in bioengineering and biotechnology, 10 :828424, 2022a.
M Dubus, L Scomazzon, J Chevrier, C Ledouble, A Baldit, J Braux,F Gindraux, C Boulagnon, S Audonnet, M Colin, H Rammal, C
Mauprivez, and H Kerdjoudj. Antibacterial and immunomodulatory properties of acellularwharton’s jelly matrix. Biomedicines, 10(2), 2022b.
L Scomazzon, M Dubus, J Chevrier, J Varin-Simon, J Braux, A Baldit, S Gangloff, C Mauprivez,F Reffuveille, and H Kerdjoudj. Use of
crosslinked wharton’s jelly in guided bone regeneration. Orthopaedic Proceedings, 103, supp 13 :81–81, 2021.
L Scomazzon, C Ledouble, M Dubus, J Braux, C Guillaume, N Bouland, A Baldit, F Boulmedais, V Gribova, C Mauprivez, and H Kerdjoudj.
An increase in wharton’s jelly membrane osteocompatibility by a genipin crosslink. International Journal of Biological Macromolecules, 255
:127562, 2024.
N Soar, C de Oliveira Cafiero, C Laurent, P Royer, S Le Floc’h, C Po, N Bahlouli, C Mauprivez, H Kerdjoudj, and A Baldit.
Biomechanicalsimulation of haemostatic sponges used for sinus lift procedure. In 18th International Symposiumon Computer Methods in
Biomechanics and Biomedical Engineering (CMBBE), 2023.
Précisions sur l'encadrement - Details on the thesis supervision
codirection avec Chrystelle Po du laboratoire ICUBE
Profil et compétences recherchées - Profile and skills required
Master 2 ou diplôme d'ingénieur dans le domaine de la biomécanique ou de la mécanique des matériaux
Candidature:
CV et lettre de motivation à envoyer aux adresses contacts ci-après
Contact :
adrien.baldit@univ-lorraine.fr
po@unistra.fr
Auteur du sujet
