Systèmes dynamiques non linéaires, de la biologie à l’électronique

Nonlinear dynamic systems, from biology to electronics

• Auteur / Autrice : Sabir Jacquir
• Direction : Jean-Marie Bilbault, Stéphane Binczak
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Instrumentation et informatique de l'image. Electronique et traitement du signal
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Dijon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Troubles du rythme cardiaque

Ondes non linéaires

Résumé

Le modèle de FitzHugh-Nagumo (FHN) est utilisé pour déterminer des conditions de stimulation d’une fibre nerveuse. Puis un couplage unidirectionnel entre deux cellules mimant le couplage synaptique entre deux neurones électroniques FHNM est étudié. Dans cette configuration, nous montrons expérimentalement comment la force de couplage commande la dynamique du neurone esclave, menant au verrouillage de fréquence, au comportement chaotique et à la synchronisation. Le modèle de FHN est aussi utilisé pour étudier la condition de propagation dans un milieu constitué de myocytes ayant une géométrie particulière formée d’un couloir étroit relié à une masse plus large. Puis, la propagation d’onde entre deux cellules cardiaques en culture in vitro est étudiée à l’aide de deux microélectrodes intracellulaires. Enfin, une plateforme expérimentale constituée de 60 capteurs de signaux extracellulaires est mise en oeuvre pour étudier la propagation d’onde in vitro entre cellules cardiaques.

The FitzHugh-Nagumo model (FHN) is used to characterize a stimulation condition of a nervous fiber. An electrical circuit is then proposed to realize an unidirectional coupling between two cells, mimicking an inter-neuron synaptic coupling. In this configuration, we show experimentally how the coupling strength controls the dynamics of the slave neuron, leading to frequency locking, chaotic behavior and synchronization. The FHN model is also used to study cardiac wavefront propagation through a thin strand, which is connected to a large mass of cells. Then, the wave propagation between two cardiac cells in culture in vitro is studied using two intracellular microelectrodes. Lastly, an experimental setup made up of 60 extracellular signals sensors is implemented to study the wave propagation between several cardiac cells simultaneously. Some results concerning the wave propagation between the cardiomyocytes in basal, pathological or pharmacological conditions are presented.