Biomécanique des Interactions et de l’Organisation des Tissus et des Cellules
L’activité est centrée sur l’étude biomécanique des tissus humains et des cellules qui les composent. Les approches développées visent à tenir compte des interactions, des transferts 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, étude du risque de rupture des anévrismes cérébraux.
Thématiques de recherche
Modélisation et caractérisation des tissus et des cellules
Notre hypothèse de travail sur cet axe est que l’état mécanique des tissus mous nous renseigne sur leur état physiologique donc sur l’état de santé du patient ; Ainsi, les propriétés mécaniques des organes nous renseignent sur la pathologie dont ils souffrent et en particulier du niveau de gravité de leur atteinte. Plus fondamentalement, la connaissance fine des propriétés physiques des tissus (rigidité, perméabilité, densité de charges électriques…) nous permet de mieux comprendre leur comportement, pour le reproduire afin de les remplacer (axe 3) ainsi que pour mieux comprendre leur évolution (axe 2).
Optimisation de dispositifs médicaux implantables
Les Accidents Vasculaires Cérébraux (AVC) sont de deux types ; Les AVC ischémiques (artères obstruées) et hémorragiques (anévrismes). Pour chacun d’eux de nombreuses stratégies thérapeutiques se sont développées. A l’heure actuelle, il existe une forte activité autour des traitements endovasculaires. Ces thérapies, mini invasives, sont très largement réalisées à l’aide de dispositifs médicaux de type stent (maillage métallique déployable) délivrés à l’intérieur des artères cérébrales pathologiques. L’équipe BIOTIC travaille en collaboration avec le service de Neuroradiology du CHU de Montpellier sur l’optimisation de ces DMI.
Évolution, organisation et croissance des tissus mous
La compréhension du développement de la scoliose idiopathique chez les adolescentes est la motivation clinique initiale de ce projet de recherche, sachant que les outils et les connaissances qu’il dégage permettent déjà d’élargir les champs d’application. Nous nous intéressons à la croissance des cartilages qui ont la particularité d’être avasculaires, où la diffusion et la convection des éléments nutritifs sont donc primordiales. Nous avons deux approches complémentaires :
l’une souhaite mettre en place les outils théoriques et numériques afin de proposer un modèle de croissance des cartilages, l’autre vise à « mesurer la croissance », via l’évolution de la géométrie, des propriétés physiques et surtout de l’état mécanique du tissu (contraintes et déformations résiduelles). Nous étudions à ce titre deux types de cartilages : celui constituant les disques intervertébraux et celui, de type articulaire, obtenu par différentiation de cellules souches cultivées par des collègues biologistes de l’IRMB (UMR INSERM/CHU/UM).Ce dernier, également appelé pellet de cartilage, est un modèle expérimental permettant de reproduire in vitro les premières étapes de développement du cartilage hyalin à partir de la culture et de la différentiation de cellules souches mésenchymateuses en chondrocytes (les cellules du cartilage) par centrifugation et ajout de facteurs de croissance tels que TGF-β3. Au-delà de leur caractérisation bio-mécanique (voir Axe 1), nous utilisons ce modèle expérimental pour étudier l’influence des sollicitations mécaniques versus le rôle de l’ajout d’agents biochimiques (facteurs de croissance, taux de CO2, etc.). Pour cela, nous avons conçu et fabriqué un dispositif de sollicitation obtenu par stéréolithographie (collaboration avec la plateforme de fabrication additive Pro3D rattachée au LMGC) permettant de comprimer les pellets à l’aide de convergents de type ‘Venturi’, pendant leur culture en incubateur, en utilisant leur milieu de culture. La pression est ainsi contrôlée et des sollicitations cycliques (comme statiques) peuvent être appliquées à différentes fréquences et amplitudes, et ce, une ou plusieurs fois par jour, durant un temps défini. Le dispositif est également instrumenté avec une caméra vidéo qui permet de suivre la déformation des pellets à tout instant et, par suite, de remonter à leurs propriétés mécaniques (cadres élastique, viscoélastique et poroélastique, au choix).