Thèse Modélisation Computationnelle Multi-Échelle Appliquée aux Stratégies Photopharmacologiques pour le Contrôle des Arythmies Cardiaques H/F Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Nantes Université École doctorale : École doctorale Biologie Santé Laboratoire de recherche : L'unité de recherche de l'institut du thorax Direction de la thèse : Michel DE WAARD Date limite de candidature : 2026-09-30T00:00:00 Les arythmies cardiaques résultent de perturbations de la propagation des signaux électriques au sein du tissu cardiaque, conduisant à des dynamiques complexes telles que des ondes tournantes ou chaotiques. Malgré les traitements actuels, notamment les médicaments antiarythmiques et l'ablation, le contrôle de ces troubles reste limité en raison d'un manque de précision et d'effets secondaires significatifs. Dans ce contexte, la photopharmacologie apparaît comme une approche prometteuse, permettant de moduler l'activité des canaux ioniques à l'aide de molécules activables par la lumière, offrant ainsi un contrôle spatio-temporel fin sans nécessiter de modification génétique. Cependant, l'efficacité de ces approches repose sur des mécanismes encore mal compris, en particulier la diffusion des molécules photo-activables dans le tissu cardiaque, leur activation par la lumière et leur impact sur l'activité électrique sous-jacente. L'objectif de cette thèse est de développer un cadre de modélisation computationnelle multi-échelle intégrant ces différents processus afin d'étudier et d'optimiser l'utilisation de peptides photopharmacologiques pour le contrôle des arythmies. Le projet combinera des modèles de diffusion moléculaire, de vascularisation et d'électrophysiologie cardiaque au sein d'un cadre intégré permettant des simulations à différentes échelles. Dans un premier temps, les outils de modélisation seront développés, incluant la génération de réseaux vasculaires réalistes et l'implémentation de modèles électrophysiologiques. Ensuite, la dynamique des arythmies sera étudiée dans des tissus cardiaques hétérogènes intégrant la structure vasculaire. Enfin, les effets de l'illumination et des molécules photo-activables seront analysés, en lien avec des données expérimentales, afin d'identifier des stratégies optimales de contrôle des arythmies.
Le projet bénéficiera d'un environnement scientifique et technique de premier plan au sein de l'institut du thorax (Nantes Université), reconnu internationalement pour ses travaux en recherche cardiovasculaire.
Sur le plan scientifique, la thèse s'appuiera sur l'expertise de l'équipe d'accueil en modélisation des arythmies cardiaques et en approches innovantes telles que la photopharmacologie. L'encadrement assurera une complémentarité forte entre modélisation mathématique, électrophysiologie et validation expérimentale. Sur le plan technique, le doctorant aura accès aux ressources de calcul nécessaires au développement et à l'exécution de simulations numériques multi-échelles, incluant des infrastructures de calcul haute performance (HPC) disponibles au sein de Nantes Université et des plateformes associées. Les outils logiciels et environnements de simulation déjà développés au laboratoire constitueront une base solide pour le projet. Le projet bénéficiera également de données expérimentales issues des travaux en cours au laboratoire, permettant de confronter les modèles aux observations biologiques et de renforcer la pertinence des résultats. Des interactions régulières avec les équipes expérimentales favoriseront une approche intégrée, à l'interface entre modélisation et biologie. Enfin, l'environnement interdisciplinaire de l'institut du thorax, ainsi que les collaborations nationales et internationales du laboratoire, offriront au doctorant un cadre propice au développement scientifique, à l'ouverture disciplinaire et à la valorisation des résultats. Ce projet vise à établir un cadre prédictif innovant pour le développement de thérapies photopharmacologiques en cardiologie, ouvrant la voie à des stratégies de traitement des arythmies plus précises, personnalisées et moins invasives. En intégrant modélisation multi-échelle et approches computationnelles avancées, il ambitionne de lever des verrous scientifiques majeurs liés à la compréhension et au contrôle spatio-temporel de l'activité électrique cardiaque. Au-delà de ses contributions fondamentales, ce travail s'inscrit dans une dynamique translationnelle forte, avec un potentiel à terme pour orienter le développement de nouvelles approches thérapeutiques ciblées et améliorer la prise en charge des patients atteints d'arythmies. La thèse sera réalisée à l'institut du thorax (Nantes Université), un centre de référence international en recherche cardiovasculaire, offrant un environnement interdisciplinaire à l'interface entre modélisation, biologie et médecine. Elle s'appuie sur des expertises reconnues du laboratoire en modélisation des arythmies et sur le développement d'approches innovantes telles que la photopharmacologie.