Développement d’un simulateur biomécanique pour le développement et l’optimisati

Stage de Master2 : Développement d’un simulateur biomécanique pour le développement et l’optimisation de dispositifs médicaux en cardiologie "

Laboratoire MatéIS, INSA de Lyon, CNRS, UCBL, Janvier - Aout 2025. 
 
Résumé scientifique :Le projet porte sur la conception d’un biosimulateur qui permettra de tester de nouveaux dispositifs médicaux et procédures chirurgicales. Il pourra par exemple permettre d’ouvrir et de fermer la prothèse de valve cardiaque placée ex vivo, afin de reproduire les cycles de diastole / systole. L’étudiant.e se basera sur une ancienne version du simulateur cardiaque pour monter un nouveau modèle et devra formaliser les protocoles de test de futurs DMs. Notamment, les séquences de pressions de part et d’autre de la valve devront être rigoureusement définies afin de reproduire les schémas de pression développés dans l’oreillette et le ventricule gauche lors d’un cycle cardiaque 

Mots clefs : Valve mitrale, dispositif médical, simulateur cardiaque 

Description du projet :Le ventricule gauche du coeur joue un rôle clef dans le cycle cardiaque, permettant de faire circuler le sang oxygéné au travers de notre organisme. La bonne coordination des valves mitrale et aortique qui s’ouvrent et se ferment alternativement est nécessaire pour assurer une circulation sanguine unidirectionnelle et limiter les retours sanguins au sein du système cardiaque. Les écoulements complexes de sang au voisinage de ces valves cardiaques peuvent conduire à l’émergence de pathologies limitant leur efficacité. Pour les patients dont la fonction de la valve mitrale est sévèrement altérée, son remplacement reste l’intervention médicale la plus durable à l’heure actuelle, avec plus de 200000 prothèses posées par an dans le monde. Dans ce contexte, des prothèses de valve mitrale de différentes natures sont développées. Afin de proposer une stratégie de soin adaptée, il est indispensable de considérer les pressions et écoulements sanguins qui se produisent in vivo lors du développement d’un tel dispositif médical (DM). Des modèles animaux sont souvent utilisés afin de soumettre le DM à un environnement représentatif de son fonctionnement. Les questions éthiques et économiques soulevées par l’expérimentation animale incitent à développer de modèles expérimentaux 3D dynamiques robustes comme alternatives. L’objectif de ce stage est de mettre en place un simulateur biomécanique expérimental ainsi qu’une méthodologie permettant de soumettre une prothèse de valve mitrale à une sollicitation mécanique proche de la sollicitation in vivo. Pour cela, des coeurs animaux, provenant de boucheries ou abattoirs, seront utilisés. Le simulateur devra alors permettre d’ouvrir et de fermer la prothèse placée ex vivo, afin de reproduire les cycles de diastole / systole. L’étudiant.e se basera sur une ancienne version du simulateur cardiaque pour monter un nouveau modèle et devra formaliser les protocoles de test de futures DMs. Notamment, les séquences de pressions de part et d’autre de la valve devront être rigoureusement définies afin de reproduire les schémas de pression développés dans l’oreillette et le ventricule gauche lors d’un cycle cardiaque. Ce projet de stage sera mené en collaboration entre laboratoire MatéIS (UMR 5510) et le laboratoire CarMeN (INSERM U1060/ INRAE U1397/ Université Lyon1), et sera encadré par Rémy Gauthier (chercheur en biomécanique à MatéIS), (enseignant chercheur en biophysique à MatéIS) et Marco Vola (Professeur de chirurgie cardiothoracique à CarMeN).