Doctorant Sciences de la Conception Paris H/F

Ecole Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM)

Sujet de thèse/de recherche

Titre :Fabrication additive avancée de modèles vasculaires biofonctionnels et personnalisés pour une analyse multi-échelle de l'hémodynamique et de la mécanotransduction cellulaire

Cette thèse propose de développer une nouvelle génération de modèles vasculaires bio-ingénierés en s'appuyant sur les avancées récentes en fabrication additive multi-matériaux. Dans la continuité du modèle in vitro personnalisé appliqué à la drépanocytose, ce projet vise à concevoir des artères patient-spécifiques intégrant non seulement la géométrie anatomique réelle, mais aussi des propriétés mécaniques localisées reproduisant l'hétérogénéité tissulaire observée in vivo.

L'objectif est d'exploiter des technologies d'impression 3D haute résolution (résines biomimétiques, hydrogels renforcés, matériaux composites) pour fabriquer des structures vasculaires capables de répondre mécaniquement aux contraintes pulsées, tout en permettant la culture d'endothélium fonctionnel.
Ces modèles seront intégrés dans un système fluidique reproduisant des profils hémodynamiques pathologiques, afin d'étudier la mechanotransduction endothéliale, l'adhésion cellulaire et les interactions plaquettes-paroi dans des conditions réalistes.

La thèse inclura également le développement de méthodes de caractérisation avancées (imagerie 4D-flow, mesures mécaniques locales, micro-capteurs intégrés) pour relier fabrication additive, dynamique des fluides et réponses biologiques.

Ce travail ambitionne de positionner la fabrication additive comme un outil central pour la médecine personnalisée, en offrant une plateforme robuste pour étudier les maladies vasculaires, tester des dispositifs médicaux et valider des simulations numériques dans un environnement biologiquement pertinent.

Activités

A ce titre, il ou elle aura les activités suivantes:

- Effectuer une revue de littérature sur les modèles vasculaires bio-ingénierés, la fabrication additive multi-matériaux et leurs applications en biomécanique et en médecine personnalisée.

- Identifier et analyser les technologies d'impression 3D, les matériaux biomimétiques et les procédés de fabrication adaptés à la réalisation de modèles vasculaires patient-spécifiques.

- Concevoir et fabriquer des modèles artériels biofonctionnels intégrant des propriétés mécaniques localisées, puis évaluer leurs performances mécaniques et biologiques.

- Mettre en place des dispositifs expérimentaux reproduisant des conditions hémodynamiques pathologiques afin d'étudier la mécanotransduction endothéliale et les interactions cellulaires.

- Développer des méthodes de caractérisation multi-échelle (imagerie, mesures mécaniques, capteurs intégrés) et proposer des recommandations pour l'utilisation de ces modèles dans la recherche biomédicale, la validation de simulations et le test de dispositifs médicaux.