Offre de thèse
Caractérisation Hydro-chimio-mécanique de dérivés de la gelée de Wharton pour des applications en Médecine régénérative (HyWhartonMed)
Date limite de candidature
15-05-2024
Date de début de contrat
01-10-2024
Directeur de thèse
BALDIT Adrien
Encadrement
codirection avec Chrystelle Po du laboratoire ICUBE
Type de contrat
école doctorale
équipe
DEPARTEMENT 1 : Mécanique des Matériaux, des Structures et du Vivant (MMSV)contexte
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.spécialité
Mécanique des Matériauxlaboratoire
LEM3 - Laboratoire d Etude des Microstructures et de Mécanique des Matériaux
Mots clés
Biomécanique, Couplages hydro-chimio-mécaniques, Biodéchets, Gelée de Warthon, Imagerie multimodal , Médecine régénérative
Détail de l'offre
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.
Keywords
Biomechanics, hydro-chemo-mechanical couplings, Biowaste, Warthon jelly, Multimodal imaging, Regenerative medicine
Subject details
PhD project description: This project belongs to an ANR grant entitled Hydro-chemo-mechanical characterisation of a mucoid matrix for medical applications Relevance, originality and objectives: The consortium's knowledge of Wharton's jelly (WJ) derivatives, which exhibit good biomechanical repeatability (Baldit et al, 2022; Dubus et al., 2022a,2022b) and allow modulation of cross-linking (Scomazzon et al., 2024), GAG content (Scomazzon et al., 2021) and/or environment (Baldit, 2013), is a strength. Moreover, as a product destined for destruction and promising for future medical applications, enriching knowledge of hydro-chemo-mechanical couplings in WJ appears to be a crucial element for medical innovation. Methodology and techniques: The main hypothesis is to consider the couplings between solid and fluid phases, as well as the chemical components of both, specifically electrically charged GAGs combined with collagen as well as physiological ions. The fluid-structure interaction will be modeled as a homogenized continuous medium within the framework of poro-mechanics, while the chemo-mechanical coupling will be generated by chemical potential equilibrium through osmosis (Chetoui et al., 2022). Based on preliminary results, it is considered that adjusting cross-links (Soar et al., 2023) and GAG content (Scomazzon et al., 2021), on geometrically controlled structures, is sufficient to modulate interaction phenomena. This will make it possible to discriminate between hydromechanical and chemomechanical couplings. Finally, the combination of multimodal imaging techniques during the execution of hydro-chemo-mechanical loading and the monitoring of the animal's response to material integration should provide sufficient data to enable the construction of predictive tools.
Profil du candidat
Master 2 ou diplôme d'ingénieur dans le domaine de la biomécanique ou de la mécanique des matériaux
Candidate profile
Master 2 or engineering degree in the field of biomechanics or mechanical engineering
Référence biblio
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.
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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.