Modélisation mécanique des tissus biologiques : application à la croissance des tumeurs solides et à la reconstruction multiéchelles des propriétés élastiques de la cuticule d'arthropode - Ecole Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2015

Mechanical modeling of biological tissues : application to solid tumor growth and multiscale reconstruction of the elastic properties of arthropod cuticle

Modélisation mécanique des tissus biologiques : application à la croissance des tumeurs solides et à la reconstruction multiéchelles des propriétés élastiques de la cuticule d'arthropode

Résumé

Nowadays, the challenge of mechanobiology keeps growing. We are interested in the description of biophysical problems from a mechanical point of view with multiscale approaches.In the present study, we propose to study two examples highlighting the substantial role of mechanics on purely biological processes. 1) Tumor growth in the avascular stage: we propose a continuous model where tumor tissue is considered able to grow and to deform while obeying to conservation laws. Then, we propose to study the effect of the mechanical properties of the microenvironment- where lives the tumor- on the tumor development by integration of certain interfaces conditions tumor/microenvironment. 2) Reconstruction of the elastic properties of the arthropod cuticle: we propose a multiscale model of its mechanical behavior based on the hierarchical structure established in the literature. To remedy the under-estimation of the cuticle elastic properties of the model, we propose to include the interfaces to some scales that could improve the transmission of forces to the multiscale components of the composite (cuticle) and thus improve their macroscopic elastic properties.
De nos jours, l’enjeu de la mécanobiologie ne cesse de grandir. On s’intéresse à la description des problèmes biophysiques d’un point de vue mécanique avec des approches multiéchelles. Dans ce travail, nous proposons d’étudier deux exemples mettant en évidence le rôle important de la mécanique sur des processus purement biologiques. 1) La croissance tumorale dans son stade avasculaire : nous proposons un modèle continu où le tissu tumoral est considéré capable de croître et de se déformer tout en obéissant aux lois de conservation. Nous proposons ensuite pour étudier l’effet des propriétés mécaniques du microenvironnement -où réside la tumeur- sur le développement tumoral d’intégrer certaines conditions aux interfaces tumeur/microenvironnement. 2) La reconstruction des propriétés élastiques de la cuticule d’arthropode : nous proposons un modèle multiéchelles de son comportement mécanique fondé sur la structure hiérarchique établie dans la littérature. Pour remédier à la sous-estimation du modèle des propriétés élastiques de la cuticule, nous proposons d’inclure les interfaces à certaines échelles qui pourraient améliorer la transmission des efforts aux constituants multiéchelles du composite (cuticule) et donc améliorer les propriétés élastiques macroscopiques de ce dernier.
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Citer

Safaa Lhadi. Modélisation mécanique des tissus biologiques : application à la croissance des tumeurs solides et à la reconstruction multiéchelles des propriétés élastiques de la cuticule d'arthropode. Organisation et fonctions cellulaires [q-bio.SC]. Université de Strasbourg, 2015. Français. ⟨NNT : 2015STRAD030⟩. ⟨tel-01331323⟩
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