Rôle des propriétés mécaniques du globule rouge dans la structuration du sang en écoulement

Role of the mechanical properties of red blood cells on blood structure in flow

• Auteur / Autrice : Midhun Puthumana melepattu
• Direction : Thomas Podgorski
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique pour les Sciences du Vivant
• Date : Inscription en doctorat le 30/09/2021
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble, Isère, France ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Rhéologie et Procédés

Mots clés

Mots clés libres

Agregation

Microfluidique

Sang

Suspension

Rhéologie

Globule rouge

Suspension

Aggregation

Red blood cell

Microfluidics

Blood

Rheology

Résumé

D'un point de vue mécanique, le sang et d'autres fluides d'intérêt biologique sont des suspensions de particules molles (principalement les globules rouges dans le cas du sang) dont les propriétés mécaniques conduisent à des comportements complexes en écoulement. Les propriétés viscoélastiques de ces objets influent fortement sur leur dynamique individuelle ainsi que sur les interactions hydrodynamiques avec les parois et entre particules. Dans le cas du sang, il en résulte des effets de structuration (déplétion aux parois) et de margination ou ségrégation quand les suspensions sont polydisperses (mélanges de cellules de propriétés différentes). Par ailleurs, l'agrégation se produisant entre globules rouges du fait des protéines du plasma conditionne fortement la structuration et la rhéologie sanguines. Le projet proposé se focalisera sur le rôle des propriétés mécaniques des globules rouges sur leur dynamique (notamment en agrégation), et leur structuration en écoulement. Cela impliquera des modifications contrôlées de ces propriété ou leur variabilité naturelle en situation saine ou pathologique. La caractérisation des dynamiques individuelles et collectives des globules rouges mettra notamment en jeu des expériences en micro fluidique et des techniques de microscopique (classique, fluorescence, convocable rapide). Elle pourra être couplée à des mesures rhéologiques aux échelles microscopiques et macroscopiques.

From a mechanical viewpoint, blood and other fluids of biological interest are suspensions of soft particles (mainly red blood cells in the case of blood) whose mechanical properties lead to complex flow behaviors. The viscoelastic properties of these objects strongly influence their individual dynamics as well as the hydrodynamic interactions with walls and between particles. In the case of blood, this results in structuring effects (wall depletion) and margination or segregation when the suspensions are polydisperse (mixtures of cells with different properties). Furthermore, the aggregation occurring between red blood cells due to plasma proteins strongly conditions the structuring and rheology of blood. The proposed project will focus on the role of the mechanical properties of red blood cells on their dynamics (particularly in aggregation), and their flow structuring. This will involve controlled modifications of these properties or their natural variability in a healthy or pathological situation. The characterization of the individual and collective dynamics of red blood cells will notably bring into play microfluidic experiments and microscopic techniques (classical, fluorescence, rapid convocation). It can be combined with rheological measurements at microscopic and macroscopic scales.