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H/F Thèse en simulation numérique des embolies sanguines

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Informations générales

Référence : UMR5588-CHAMIS-005
Lieu de travail : ST MARTIN D HERES
Date de publication : jeudi 10 septembre 2020
Nom du responsable scientifique : MISBAH Chaouqi
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 novembre 2020
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Les dysfonctionnements cardiovasculaires sont la principale cause de mortalité dans le monde. L'élucidation des facteurs biochimiques et mécaniques de la régulation du flux sanguin est un problème difficile en raison de l'interaction mécanique et biochimique subtile entre les globules rouges (GR) et les cellules endothéliales (CE) qui forment la couche la plus interne du vaisseau sanguin. La CE traduit la contrainte de cisaillement et les changements d'ATP (adénosine triphosphate) en ondes de calcium plasmatique (Ca). Le Ca joue un rôle central dans la voie di signalisation endothéliale de l'oxyde nitrique (NO) impliquée dans le contrôle vasomoteur (régulation du flux sanguin).
La motivation derrière ce projet est basée sur le fait que, malgré un grand nombre d'expériences biomédicales au cours des dernières décennies, les voies précises de la régulation du flux sanguin n'ont pas encore été déterminées. L'objectif est de développer des simulations à grande échelle (en utilisant les méthodes Lattice Boltzmann) prenant en compte la RBC-EC et la signalisation biochimique pour identifier et discriminer les différentes voies de signalisation, et les combiner avec des stratégies d'apprentissage en profondeur et d'intelligence artificielle. Cela ouvrira la porte à de futures simulations de nature prédictive avec des conséquences potentielles pour le diagnostic et le traitement thérapeutique.
Plusieurs défis fondamentaux doivent être surmontés: (i) faire face aux interactions multi-niveaux dans les architectures multicellulaires et leurs effets sur le comportement dynamique des cellules collectives et la signalisation biochimique, (ii) coupler les produits biochimiques aux RBC et EC est une frontière libre complexe, problème non local et non linéaire, (iii) l'identification des degrés de liberté pertinents pour un modèle biochimique efficace et réduit n'est pas une tâche facile. Ces travaux bénéficieront d'une collaboration étroite avec des expériences sur une microvascularisation sur puce récemment développées dans notre équipe. Ce projet est une extension de celui d'un précédent doctorat (Hengdi Zhang). Voici un ensemble de simulations préliminaires obtenues par lui. Ces travaux peuvent donner lieu à un doctorat (voir simulation préliminaire Fig.1).
Nous aborderons les points suivants par simulation Lattice Boltzmann:
• Modélisation et simulation de la génération d'ATP et de son adoption par EC
• Analyse de la manière dont une suspension de globules rouges affectera la génération d'ATP par EC
• Analyse de la réponse EC dans des réseaux vasculaires complexes, extraite d'images médicales (voir simulation préliminaire sur la figure 1)
• Analyse de l'augmentation de la maladie (formation de caillots de globules rouges, etc.)
• Analyse de la libération d'ATP et des ondes de calcium dans des conditions saines. Ces expériences guideront la modélisation de l'interaction entre les cinétiques RBC et ATP en présence d'EC.
• Les simulations de flux sanguin réels seront progressivement remplacées par un apprentissage en profondeur, basé sur l'intelligence artificielle au profit d'une énorme accélération.

Contexte de travail

- Le travail aura lieu au LIPHY (Laboratoire Interdisciplinaire de Physique), UMR5588, CNRS et UGA, situé sur le campus de Saint Martin d'Hères. Le Laboratoire Interdisciplinaire de Physique (LIPhy) est une unité mixte de recherche (UMR 5588) avec pour tutelles le CNRS et l'Université Grenoble Alpes. Le LIPhy se trouve sur le campus universitaire de Saint-Martin d'Hères à l'est de Grenoble. Le laboratoire compte environ 150 membres dont 66 chercheurs et enseignants-chercheurs, 32 ingénieurs, personnels technique et administratif et 39 doctorants. Le laboratoire est structuré en sept équipes de différentes tailles avec de nombreux champs thématiques principalement dans les domaines de l'optique, de la matière complexe et de la matière vivante. Le (a) doctorant(e) travaillera dans l'équipe ECCELL, et interagira avec d'autres équipes du laboratoire.
- Ce travail donnera lieu à plusieurs interactions entre Phd et postdoctorants, et interagir avec des expérimentateurs, dans un milieu interdisciplinaire

Contraintes et risques

pas de risque

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