Thèse Interdisciplinaire Sur La Physique Du
il y a 2 semaines
Cette offre est disponible dans les langues suivantes:
Date Limite Candidature : mardi 29 août 2023
**Informations générales**:
**Intitulé de l'offre **:Thèse interdisciplinaire sur la physique du transport de soluté dans les réseaux microvasculaires du cerveau (H/F)**
Référence : UAR3343-TANLEB-002
Nombre de Postes : 1
Lieu de travail : RENNES
Date de publication : mercredi 31 mai 2023
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 4 septembre 2023
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel
Section(s) CN : Milieux fluides et réactifs : transports, transferts, procédés de transformation
**Description du sujet de thèse**:
La microcirculation sanguine alimente les neurones en oxygène et élimine leurs déchets neurotoxiques grâce à un réseau capillaire dense connecté à un réseau arborescent d'artérioles et de veinules. Cette architecture microvasculaire se traduit par des distributions très hétérogènes du débit sanguin et du temps de parcours [Jes12,Sak14], dont les conséquences sur la physiopathologie du cerveau commencent à être découvertes. Pour explorer cette question, l'Université de Rennes et l'Institut de mécanique des fluides de Toulouse ont mis en commun leur expertise sur la physique du transport dans les milieux désordonnés, [LeB08], et sur les relations structure/fonction cérébrovasculaire [Lor11]. Cela a conduit au premier cadre de modélisation basé sur la physique décrivant la dynamique du transport de solutés dans les réseaux microvasculaires cérébraux [Goi21]. Cette nouvelle représentation utilise les théories des réseaux aléatoires et des flux dipolaires pour développer un modèle stochastique de transport des solutés dans les réseaux microvasculaires. Elle prédit l'apparition de régions critiques en cas de perfusion réduite, c'est-à-dire en cas d'insuffisance d'oxygène ou d'excès de déchets, qui pourraient jouer un rôle clé dans l'apparition de la maladie d'Alzheimer. Cette avancée ouvre de nouvelles perspectives pour comprendre la physique du transport des solutés dans le cerveau et son impact sur les maladies neurovasculaires.
Sur la base de ce nouveau cadre de modélisation, l'objectif de ce projet de thèse est d'étudier comment l'organisation spatiale des artérioles/venules contrôle l'apparition et la croissance des régions critiques de réduction de l'oxygénation et d'évacuation des déchets. Le projet inclut trois objectifs:
1. Nous simulerons d'abord le flux sanguin et le transport de solutés dans différentes architectures microvasculaires cérébrales (de différentes densités, évolutions du diamètre en fonction de la profondeur, proportions d'artérioles par rapport aux veinules, Fig. 2) dans diverses zones cérébrales et espèces de mammifères. Nous analyserons ainsi la localisation et la densité des régimes critiques dans ces différentes structures afin d'établir les contrôles structurels sur la résilience des réseaux microvasculaires cérébraux à une perfusion réduite.
2. Nous développerons ensuite des réseaux biomimétiques synthétiques dont la structure peut être modifiée [Lin19], afin de reproduire et de généraliser le lien entre la structure du réseau et les propriétés de transport.
3. Enfin, nous utiliserons les théories de marche aléatoire [Goi21] pour quantifier l'impact de la structure du réseau sur les lois de transport à grande échelle qui régissent la perfusion d'oxygène et l'évacuation des déchets métaboliques.
References:
[Aqu21] Aquino, T. & Le Borgne, T (2021). The chemical continuous time random walk framework for upscaling transport limitations in fluid-solid reactions, Advances in Water Resources, 154, 103981.
[Ber20] Berg et al. Modelling solute transport in the brain microcirculation: is it really well mixed inside the blood vessels? J. Fluid Mech. (2020).
[Goi21] Goirand, F., Le Borgne, T., & Lorthois, S. (2021). Network-driven anomalous transport is a fundamental component of brain microvascular dysfunction. Nature communications, 12(1), 7295.
[Duv81] Duvernoy, H. M., Delon, S. L. V. J., & Vannson, J. L. (1981). Cortical blood vessels of the human brain. Brain research bulletin, 7(5), 519-579.
[Jes12] Jespersen, S. N., & Østergaard, L. (2012). The roles of cerebral blood flow, capillary transit time heterogeneity, and oxygen tension in brain oxygenation and metabolism. Journal of cerebral blood flow & metabolism, 32(2), 264-277.
[Pey18] Peyrounette et al. Multiscale modelling of blood flow in cerebral microcirculation: PLOS ONE (2018).
[Leb08] Le Borgne, T., Dentz, M., & Carrera, J. (2008). Lagrangian statistical model for transport in highly heterogeneous velocity fields. Physical review letters, 101(9), 090601.
[Lor11] Lorthois, S., Cassot, F., & Lauwers, F. (2011). Simulation study of brain blood flow regulation by intra-cortical arterioles in an anatom
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