Thèse Propagation des Ondes Élastiques dans des Matériaux Architecturés Périodiques et Quasipériodiques Application au Suivi de l'Intégrité et de l'Évolution des Échafaudages Osseux. H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Est Créteil École doctorale : SIE - Sciences, Ingénierie et Environnement Laboratoire de recherche : MSME - Laboratoire de Modélisation et Simulation Multi Echelle Direction de la thèse : Giuseppe ROSI ORCID 0000000176997300 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-08-14T23:59:59 Ce projet de doctorat vise à développer des stratégies d'optimisation pour des matériaux architecturés destinés à des applications biomédicales, en particulier les échafaudages osseux utilisés en ingénierie tissulaire. L'objectif est d'améliorer simultanément leurs propriétés mécaniques, en tenant compte des contraintes biomécaniques, et leurs signatures acoustiques, c'est-à-dire leur capacité à moduler leur réponse aux ultrasons en fonction de l'évolution de leur environnement biologique.

Au cours du processus de régénération osseuse, différents phénomènes tels que la croissance du tissu osseux dans les pores, sa minéralisation progressive ou encore la résorption de l'échafaudage modifient les propriétés du matériau. Ces évolutions influencent la propagation des ondes ultrasonores à travers la structure. L'étude de ces signatures acoustiques pourrait ainsi permettre un suivi non invasif de l'état et de l'évolution des échafaudages osseux.

Les travaux de recherche porteront principalement sur la modélisation numérique de la propagation des ondes élastiques dans des matériaux et métamatériaux architecturés périodiques et quasipériodiques. Une attention particulière sera accordée à l'identification de caractéristiques acoustiques pertinentes, telles que les bandes interdites de fréquences (bandgaps), la diffusion, la dispersion ou l'atténuation des ondes.

Le projet comprendra également le développement d'outils d'optimisation permettant d'établir des liens entre la géométrie des structures, les propriétés des matériaux et leur réponse ultrasonore. Ces outils serviront à concevoir des architectures offrant à la fois de bonnes performances mécaniques et des signatures acoustiques adaptées au suivi de la régénération osseuse.

Enfin, un jumeau numérique d'échafaudage osseux sera développé en s'appuyant sur des modèles de croissance et de remodelage osseux élaborés dans le cadre du projet QBone. Les conceptions optimisées seront ensuite transférées vers une phase de validation expérimentale en laboratoire afin de confronter les prédictions numériques aux observations réelles. Ce projet de thèse porte sur le développement et l'optimisation d'échafaudages osseux architecturés destinés à la réparation des défauts osseux. L'objectif est d'étudier la propagation des ondes ultrasonores dans ces structures afin de suivre de manière non destructive leur évolution au cours de la régénération osseuse. En s'appuyant sur les concepts des métamatériaux élastiques, les travaux combineront modélisation numérique, optimisation et biomécanique pour concevoir des échafaudages présentant à la fois de bonnes propriétés mécaniques et des signatures acoustiques adaptées au suivi de la cicatrisation.