Développement d’une méthode de vélocimétrie de particules dans une architecture osseuse par tomographie des rayons X (H/F)

Description du Poste

Les Missions

Résumé du projet :
L’objectif du projet est de caractériser l’écoulement des fluides dans la porosité vasculaire osseuse par tomographie aux rayons X. En particulier le stage visera à mettre en place un protocole, basée sur la méthode de vélocimétrie de particules, sur la base de travaux présentés dans la littérature.
Description du projet :
Le projet BoNoBio est un projet financé par l’ANR visant à proposer de nouvelles méthodes expérimentales et numériques pour mieux comprendre la mécanobiologie osseuse. L’hypothèse sur laquelle repose ce projet est que les cellules en charge du renouvellement osseux sont stimulés par les fluides traversant la porosité multiéchelle de nos os. Dans ce contexte, un enjeu majeur est de comprendre comment les fluides traversent l’architecture osseuse ainsi que l’influence d’un chargement mécanique sur ce fluide.
Si les différentes échelles de porosités seront étudiées dans le cadre du projet BoNoBio, ce stage se concentre sur la porosité vasculaire (50 – 200 µm). L’idée ici sera de mettre en place un protocole permettant de suivre la circulation des fluides au sein de cette porosité en utilisant la technique de tomographie aux rayons X. Pour cela, l’étudiant / étudiante se basera sur un article de la littérature dans lequel les auteurs proposent une méthode de suivi de particules radio-opaques immergées dans un fluide visqueux parcourant le réseau poreux d’intérêt [1].Les paramètres à définir seront :
• La nature et la taille des particules
• La rhéologie du fluide utilisé
• La séquence tomographique à appliquer (nombre de scans, vitesse de rotation, …)
Le but étant de se rapprocher le plus possible de la réalité, il sera nécessaire de comprendre comment approcher les propriétés d’un fluide dit physiologique tout en considérant les limites des moyens techniques disponibles.
Cette méthode sera étudiée et adaptée dans le contexte du projet BoNoBio et des moyens techniques accessibles au laboratoire MatéIS. Dans un premier temps, cette méthode sera appliquée à des matrices poreuses modèles, avec une porosité connue et maitrisée, pour finalement exploiter des échantillons osseux, plus complexes. Un dispositif de perfusion, développé dans le cadre du projet, sera utilisé in situ sous tomographe pour acquérir les données [2].
Le stage visera ensuite à définir l’algorithme permettant de suivre les particules une à une pour ensuite remonter aux champs de déplacement et de vitesse de fluide traversant la structure poreuse sur la base de précédents travaux réalisés au laboratoire [3].
Finalement, l’objectif sera de comprendre l’influence de la morphologie du réseau poreux ainsi que la nature du chargement mécanique appliqué sur le comportement des fluides au sein de structures osseuses.
Ce stage pourra être une première étape pour une éventuelle candidature pour une bourse de thèse.
Ce stage se déroulera en collaboration entre les laboratoires MatéIS et LaMCoS.
Référence :
[1] T. Bultreys, S. Van Offenwert, W. Goethals, M.N. Boone, J. Aelterman, V. Cnudde, X-ray tomographic micro-particle velocimetry in porous media, Phys. Fluids 34 (2022) 042008. https://doi.org/10.1063/5.0088000.
[2] E. Bertrand, G. Rival, N. Attik, R. Gauthier, Exploring the Correlation between Pressure and Bone Volume Fraction: Introduction to a Novel Experimental Device, Multidiscip. Biomech. J. 49th congr (2025) 131–133. https://doi.org/10.46298/mbj.14489.
[3] M.A. Azman, C. Le Bourlot, A. King, D. Fabrègue, E. Maire, 4D characterisation of void nucleation, void growth and void coalescence using advanced void tracking algorithm on in situ X-ray tomographic data, Mater. Today Commun. 32 (2022) 103892. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2022.103892.

Votre Profil

L'étudiante / étudiante aura à manipuler des outils expérimentaux et numériques pour traiter une grande quantité de données qui seront recueillies par tomographie aux rayons X.
Dans ce contexte, le profil recherché est une personne avec des connaissances en mécaniques / sciences des matériaux et qui se sent à l'aise pour monter une expérimentation et analyses les données via des outils numériques (python, matlab, ...)

Votre Environnement de Travail

Description de l'employeur

MatéIS est un laboratoire expert en science des matériaux et le LaMCoS est expert dans l'analyse mécanique des systèmes.

Rémunération et avantages

Rémunération

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Pratique et indemnisation du TT

Transport

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€

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