Modélisation de l'interaction fluide-cellule : estimation des contraintes mécaniques exercées sur les cellules endothéliales

• Auteur / Autrice : Pierre Tanguy Waché
• Direction : Michel Lucius
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques fondamentales et appliquées
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biomécanique

Endothélium

Résumé

Les changements de comportement des cellules endothéliales (CEs) soumises à des contraintes mécaniques peuvent intervenir des différents troubles cardio-vasculaires tels que l'hypertension ou l'artériosclérose. La possible corrélation du comportement de la CE et des distributions de contraintes implique la connaissance précise des contraintes exercées sur et dans la cellule. Nous avons modélisé la surface cellulaire avec des paramètres géométriques variables et proposé deux modèles pour la CE : le premier considérant la cellule homogène et élastique et le second comme deux solides distincts homogènes et élastiques. Ces deux matériaux correspondent au cytoplasme et au noyau. Nous avons donc simulé numériquement la déformation pour les deux modèles de cellule endothéliale due à un écoulement. Ces simulations nous ont donc permis de déterminer les distributions de contraintes à la surface cellulaire, les déformations et les contraintes internes à la cellule. Ces résultats numériques suggèrent que la non-uniformité de la distribution des contraintes mécaniques puisse expliquer la répartition non homogène de certains récepteurs lors de l'activation cellulaire (modification cytosquelette, synthèse de recepteurs biologiques, etc. ). Par la suite, nous avons confronté les déformations obtenues numériquement à des mesures expérimentales. Nous avons fait l'hypothèse que la déformation correspond, dans un premier temps, à une réponse mécanique de la CE aux contraintes de l'écoulement. Il est apparu que les déformations étaient du même ordre de grandeur dans les deux cas, impliquant une bonne approximation des contraintes exercées sur les Ces. De plus, le besoin de connaissance du comportement des CEs soumises à des contraintes non uniformes, nous a amené à concevoir une nouvelle chambre expérimentale permettant d'appliquer aux CEs des contraintes complexes. Nous avons donc calculé numériquement l'écoulement dans cette chambre, permettant d'obtenir les dimensions de celle ci.