Tissus cardiaques : étude du lien entre organisation du tissu et propriétés mécaniques.
Auteur / Autrice : | Nicole Tueni |
Direction : | Jean-Marc Allain, Martin Genet |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Ingénierie mécanique |
Date : | Soutenance le 01/07/2021 |
Etablissement(s) : | Institut polytechnique de Paris |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale de l'Institut polytechnique de Paris |
Partenaire(s) de recherche : | établissement opérateur d'inscription : École polytechnique (Palaiseau, Essonne ; 1795-....) |
Laboratoire : Laboratoire de mécanique des solides (Palaiseau, Essonne) | |
Jury : | Président / Présidente : Jacques Ohayon |
Examinateurs / Examinatrices : Jean-Marc Allain, Martin Genet, Karine Bruyère, Sabine Bensamoun, Konstantinos Danas | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Karine Bruyère, Sabine Bensamoun |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
Le myocarde est un tissu complexe, principalement constitué de cellules cardiaques et d'une matrice collagénique extracellulaire, disposés selon une microstructure hiérarchique. Cette microstructure évolue au cours du temps, de manière physiologique ou pathologique, altérant les propriétés mécaniques macroscopiques du cœur, donc sa fonction. L'objectif de cette thèse est d'améliorer notre compréhension des relations structure-propriétés dans le tissu cardiaque en s'intéressant au rôle de la mésostructure, appelée feuillet, sur les propriétés mécaniques macroscopiques. Dans une première partie, une revue de la littérature existante sur le rôle du feuillet est réalisée. Dans le deuxième chapitre, nous présentons un montage expérimental que nous avons développé, combinant un imageur polarimétrique Mueller plein champ et un dispositif de traction in-situ avec une mesure locale de la déformation lors de l'étirement de l'échantillon. On observe une cohésion globale des tissus à part sur des lignes de séparation à mésoéchelle, qui ont tendance à s'ouvrir sous traction. Nous émettons l'hypothèse que ces lignes sont les couches collagéniques séparant les feuillets, des faisceaux de cardiomyocytes entourés de couches de collagène périmysial. Dans le troisième chapitre, nous proposons une méthode optique simple combinée à une analyse d'image rapide pour extraire l'orientation locale des feuillets sur des coupes de ventricule gauche, afin de construire une cartographie 3D de l'organisation des feuillets dans le cœur. Dans la deuxième partie de la thèse (chapitre quatre), nous proposons un modèle multi-échelle du myocarde visant à déterminer l'origine structurale de l'anisotropie mécanique macro-échelle observée. En effet, l'orthotropie observée peut être due soit à la rotation de l'orientation des cellules, soit à la présence des couches collagéniques méso-échelle. Nous concevons trois mésostructures constituées de différentes configurations de cardiomyocytes et de collagène. La réponse mécanique de ces mésostructures est homogénéisée avec une homogénéisation périodique numérique, et les paramètres de matériau obtenus sont utilisés dans une simulation macroscopique d'une expérience de cisaillement. La comparaison entre nos résultats et les données expérimentales montre que les couches de collagène sont nécessaires pour reproduire l'orthotropie du matériau. Le dernier chapitre de ce manuscrit présente quelques perspectives de ce travail.