Conception d'un dispositif de gonflement de système pulmonaire ex-vivo

OFFRE DE STAGE - Master : Conception d'un dispositif de gonflement de système pulmonaire ex-vivo
INTERNSHIP OFFER - Master : Design of an inflation device for ex-vivo pulmonary system

LIEU : Laboratoire de Biomécanique Appliquée (LBA), Marseille

DUREE : 6 mois

RESPONSABLES ET CONTACTS :

• Claire Bruna-Rosso, claire.bruna-rosso@univ-eiffel.fr
• Ombeline Juteau, ombeline.juteau@univ-eiffel.fr

SUJET DU STAGE :
Contexte
La ventilation mécanique expose le poumon à des sollicitations mécaniques qui peuvent s’avérer délétères et affecter négativement le pronostic des patients atteints du syndrome de détresse respiratoire aigu (SDRA). Une déformation pulmonaire globale excessive est en effet associée à une augmentation de la mortalité. Cependant, le rôle des contraintes et déformations à plus petites échelles, qui pourraient expliquer cette corrélation, ainsi que leur hétérogénéité spatiale, sont à ce jour largement méconnus (1).Par ailleurs, lors de la ventilation mécanique, de l’air est envoyé dans les poumons avec une pression positive, à l’inverse de la respiration naturelle, dans laquelle le gonflement des poumons provient d’une dépression externe dans la cage thoracique, produite par le diaphragme.C’est dans cette optique que le Laboratoire de Biomécanique Appliquée (LBA) et le Laboratoire de Biomécanique et de Mécanique des Chocs (LBMC) ont développé un dispositif expérimental de gonflement de poumon ex-vivo (2). L’objectif est de comparer le comportement mécanique de poumons sains et pathologiques lors de leur gonflement. Les déformations des poumons sont suivies par des caméras, tandis que les variations de pression et de volume sont mesurées par des capteurs externes. Les premières études ont permis d’observer le poumon en gonflement par dépression dans l’eau. Cependant, les résultats préliminaires encouragent à la conception d’un nouveau dispositif de gonflement dans l’air.Tâches et objectifs du projet :
Il s’agit de développer un dispositif expérimental innovant, c’est-à-dire une enceinte permettant :

• d’accueillir un système pulmonaire humain, animal, voire synthétique.
• de simuler la respiration physiologique (en dépression externe) et la ventilation mécanique (pression interne positive, avec différents fluides), voire un couplage des deux.
• de contrôler et/ou mesurer la pression et le débit d’air dans l’enceinte et en entrée du système pulmonaire.
• d’effectuer des mesures de corrélation d’image pour quantifier les champs de déplacement à la surface du poumon consécutifs à la stratégie ventilatoire.

A l’issue du projet, cela permettra d’obtenir une quantification de la réponse mécanique du poumon, avec des données globales (pression, volume) et locales (champs de déformation surfacique), sous diverses conditions (type de gonflement, poumon sain ou pathologique).Objectifs du stage :
Le stage portera sur le développement du dispositif expérimental, qui se fera en 3 sous-tâches majeures :

1. Conception d’une enceinte étanche et adaptée à la corrélation d’image : choix du/des matériau(x) transparent(s), dimensionnement, CAO et réalisation. Cette enceinte modélisera la cage thoracique.
2. Elaboration d’un système permettant de délivrer une pression ou un débit d’air dans l’enceinte et dans le système respiratoire testé : choix du ou des pompe(s) permettant de gonfler le poumon ou (dé)pressuriser l’enceinte de manière contrôlée. Ce système modélisera le respirateur artificiel (ventilation mécanique) ou les muscles respiratoires (respiration physiologique).
3. Elaboration d’un système de métrologie permettant de mesurer la pression et le débit dans l’enceinte et le système respiratoire testé.

Le·a stagiaire sera amené·e à travailler avec des tissus biologiques : système pulmonaire de brebis ou de porc.Références

1. Suki B, Bates JHT. Lung tissue mechanics as an emergent phenomenon. J Appl Physiol Bethesda Md 1985. 2011 Apr;110(4):1111–8.
2. Juteau O, Bel-Brunon A, Bruyère-Garnier K, Masson C, Bruna-Rosso C. Experimental set-up for the mechanical characterization of lung under inflation. Multidiscip Biomech J. 2025 Oct 24;2:147–9.

MOTS CLEFS : conception, capteurs, expérimentation, système pulmonaire

PROFIL REQUIS :

• Sciences pour l’ingénieur : Conception mécanique, CAO, capteurs
• Bases d’impression 3D
• Une expérience dans l’utilisation et l’interfaçage de logiciels d’acquisition de données (type Labview) serait un plus
• Autonomie
• Rigueur scientifique

Pour tout renseignement complémentaire sur ce stage ou pour candidater, contacter Claire Bruna-Rosso et Ombeline Juteau.

If you are interested in this internship opportunity and you would like more information or to apply, don't hesitate to contact Claire Bruna-Rosso and Ombeline Juteau.