Etude mésoscopique du glycocalyx endothélial et de son interaction avec le sang

A mesoscale investigation of the endothelial glycocalyx and its interaction with blood flow

• Auteur / Autrice : Sofia Biagi
• Direction : Chaouqi Misbah, Francesco Sciortino
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique théorique
• Date : Soutenance le 02/12/2016
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE) en cotutelle avec Università degli studi La Sapienza (Rome)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble, Isère, France ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interdisciplinaire de Physique (Grenoble, Isère, France ; 1966-....)
• Jury : Président / Présidente : Benoît Polack
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marco Maccarini
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Abdul I. Barakat, Stefano Guido

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cellules endothéliales

Systèmes mésoscopiques

Mots clés libres

Brosse de polymères

Glycocalyx endothélial

Onde de surface

Microcirculation du sang

Instabilité

Interactions hydrodynamiques

Polymer brush

Endothelial glycocalyx

Surface wave

Blood microcirculation

Instability

Hydrodynamic interactions

Résumé

Une brosse de polymères est une matrice dense de macromolécules greffées à une surface donnée. Au-delà des brosses synthétiques réalisées en laboratoire, on trouve des exemples très variés dans la nature: un exemple emblématique est le glycocalyx endothélial, décorant la surface interne des vaisseaux sanguins des mammifères. L'interaction de cette structure avec le plasma et les cellules sous écoulement n'est encore que très partiellement explorée. La présente thèse propose, grâce à des simulations de ''Dissipative Particle Dynamics'', un modèle coarse-grained pour une analyse auto-cohérente d'une brosse polymérique dense sous écoulement parabolique. Cette étude mésoscopique met en évidence l'importance des effets collectifs entre molécules, entraînée par l'hydrodynamique, et propose des nouvelles interprétations à la phénoménologie du système brosse-écoulement. Des résultats préliminaires sont également produits pour l'interaction sous écoulement entre un objet mésoscopique déformable (prototype d'un globule rouge) et les polymères greffés.

Polymer brushes are dense matrices of grafted macromolecules. In addition to brushes finely designed in laboratory, various examples are offered by Nature, as the endothelial glycocalyx, decorating the lumen of mammalian blood vessels. The interaction of such network with the flowing plasma and cells is still partially unknown.The present thesis, by mean of Dissipative Particle Dynamics simulations, proposes a coarse-grained model for the self-consistent analysis of a dense polymer brush under parabolic flow. Our mesoscale investigation highlights the relevance of collective effects, driven by hydrodynamics, and proposes novel interpretations regarding the rich phenomenology of the brush-flow system.Preliminary results are also provided for the interplay between a mesoscopic deformable flowing object (prototype of a red blood cell) and the grafted polymers.