Développement d’applicateurs pour étudier le comportement des cellules biologiques soumises à des impulsions électromagnétiques ultracourtes

par Mohamad Kenaan

Thèse de doctorat en Électronique des hautes fréquences, photonique et systèmes

Sous la direction de Philippe Lévêque et de Liliana-Délia Arnaud-Cormos.

Soutenue en 2010

à Limoges , en partenariat avec Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques (autre partenaire) .

mots clés

• Cellules biologiques
• Bioelectromagnetisme
• Caracterisation fréquentielle
• Cuvette biologique
• Impulsions électromagnétiques -- Champs électriques
• Dosimétrie
• Différences finies

Résumé

Les travaux présentés dans ce mémoire ont porté sur la caractérisation des applicateurs pour étudier le comportement des cellules biologiques soumises à des impulsions électromagnétiques ultracourtes de durée de l’ordre de quelques nanosecondes et d’amplitudes de l’ordre du MV/m. Un aspect du problème réside dans la maitrise des paramètres physiques pour développer des systèmes d’exposition aux champs électriques. Dans ce cadre, le travail est basé sur la modélisation numérique en utilisant la méthode des différences finies et sur les mesures expérimentales qui nécessitent des dispositifs sophistiqués. Plusieurs applicateurs basés sur la cuvette biologique ainsi qu’un microdispositif ont été caractérisé numériquement et expérimentalement. Nous avons étudié la réponse temporelle des applicateurs aux impulsions appliquées ainsi que la caractérisation fréquentielle. Cette approche nous a permis de mieux déterminer les influences des différents paramètres permettant de contrôler le fonctionnement des systèmes étudiés.

Titre traduit

Development of applicators for studying the behavior of biological cells exposed to ultrashort electromagnetic fields

Résumé

The work presented in this thesis focused on the characterization of applicators to study the behavior of biological cells exposed to ultrashort electromagnetic pulses. An aspect of this issue relies in the control of physical parameters to develop exposure systems to electric fields. In this context, this work is based on numerical modeling using finite difference method and the experimental measurements that require sophisticated devices. Several applicators based on a biological cuvette and a microdevice were numerically and experimentally characterized. We studied the temporal response of the applicators used to pulse and the frequency characterization. This approach has helped to identify the influences of various parameters that control the functioning of the studied systems.