Caractérisation du rôle de la composition dans l'atomisation des gouttelettes salivaires dans la parole et de son rôle dans le séchage et l'acheminement de la charge sur les interfaces liquides représentant une couche de mucus.

Characterisation of the role of composition in atomization of saliva droplets in speech and its role in drying and cargo delivery on liquid interfaces representing a mucus layer.

• Auteur / Autrice : Adrian Schink
• Direction : Manouk Abkarian, Christian Ligoure
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique et Astrophysique
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Information, Structures, Systèmes
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CBS - Centre de Biologie Structurale

Mots clés

Mots clés libres

Salive

Gouttelettes

Séchage

Atomisation

Saliva

Droplets

Drying

Atomization

Résumé

La pandémie de coronavirus 2019 (COVID-19) a révélé des lacunes majeures et fondamentales dans notre compréhension de la transmission des maladies respiratoires et du rôle de la voie aéroportée. Ce décalage entre les symptômes visibles et la contagion a souligné l'importance des interactions sociales humaines communes au cœur de la chaîne de transmission des pathogènes respiratoires dans les épidémies. Pour de nombreux virus respiratoires, dont le CoV-2 du SRAS et la famille des virus de l'influenza A (VAI), la réplication commence habituellement dans les voies respiratoires supérieures. Les aérosols de phonation constituent donc un canal pernicieux mais mal étudié pour un mécanisme par ailleurs évolutif robuste de transmission d'un hôte à l'autre d'agents pathogènes, favorisant ainsi une dissémination «invisible» et mondiale. Il est essentiel de comprendre l'origine et le sort de ces «vaisseaux» salivaires microscopiques infectés pour déchiffrer les conditions mécaniques de transmission réussie où l'infectivité virale se maintient pendant le transport de l'aérosol, tandis que les gouttelettes deviennent des «noyaux de gouttelettes» après séchage, correspondant à une phase condensée de la matière dispersée par les gouttelettes. La grande majorité des études portant sur les mécanismes d'infection et de dissémination du virus se concentrent sur le trajet des particules virales à l'intérieur de l'hôte. Néanmoins, le couplage entre la biologie d'une transmission virale réussie et la physico-chimie en jeu lors de la production des aérosols, du transport des gouttelettes en suspension dans l'air, de l'évaporation, de l'acheminement de la charge virale est la clé de la définition d'un concept général d'infectiosité et donc des aspects spatio-temporels des risques de transmission. Le projet permettra de décrypter ces liens avec trois objectifs définis : • Objectif 1 : Caractériser le rôle de la composition salivaire sur la rhéologie d'extension et l'atomisation de la salive saine pendant la parole • Objectif 2 : Etudier la dynamique de séchage et la structure finale des gouttelettes de salive uniques • Objectif 3: Déchiffrer la dynamique de livraison de la cargaison à partir de noyaux de gouttelettes atterrissant sur une couche liquide

The coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic has exposed major and fundamental gaps in our understanding of how respiratory diseases are transmitted and of the role of the airborne route. This lag time between visible symptoms and contagiousness stressed the importance of common human social interactions at the heart of the transmission chain of respiratory pathogens in epidemics. For many respiratory viruses, including SARS-CoV-2 and the family of influenza A viruses (IAV), replication usually starts in the upper respiratory tract. Phonation aerosols are therefore a pernicious and yet ill-studied conduit for an otherwise evolutionary robust mechanism of host-to-host pathogen transmission, promoting “invisible” and global dissemination. Understanding the origin and the fate of these microscopic infected salivary “vessels” is crucial to decipher mechanistic conditions for successful transmission where viral infectivity is maintained during aerosol transport while droplets become “droplet nuclei”, upon drying, corresponding to a condensed phase of the droplets dispersed material. The vast majority of studies investigating the mechanisms of virus infection and dissemination are focused on the intra-host viral particle journey. Nevertheless, the coupling between the biology of a successful viral transmission and the physico-chemistry at play during aerosols' production, airborne droplets transport, evaporation, viral cargo delivery holds the key to define a general concept of infectivity and therefore the spatiotemporal aspects of transmission risks. The project will decipher these links with three defined aims: • Aim 1: Characterise the role of saliva composition on extensional rheology and atomization of healthy saliva during speech • Aim 2: Study drying dynamics and final structure of single saliva droplets • Aim 3: Decipher cargo delivery dynamics from droplet nuclei landing on a liquid layer