Simulations Multiphysiques D'organe-sur-puce

**Simulations Multiphysiques d'Organe-sur-Puce // Multiphysics of Organ-On-Chip**:

- Réf **ABG-132045**
**ADUM-66092**
- Sujet de Thèse
- 17/05/2025
- Contrat doctoral
- Université de Technologie de Compiègne
- Lieu de travail- Compiègne cedex - Les Hauts de France - France
- Intitulé du sujet- Simulations Multiphysiques d'Organe-sur-Puce // Multiphysics of Organ-On-Chip
- Champs scientifiques- Electronique
- Mots clés- Organe sur puce, Simulations multiphysiques
Organ-on-chip, Multiphysics simulations

**Description du sujet**:

- L'humanité est encore confrontée à de graves maladies, dont certaines entraînent des dysfonctionnements, voire l'arrêt de fonctionnement d'organes vitaux. La transplantation demeure actuellement la solution la plus fiable. Malheureusement, la pénurie de donneurs et l'accumulation croissante de patients sur les listes d'attente représentent un problème très préoccupant, qui pourrait être atténué par la conception d'organes artificiels. En effet, ces derniers constituent une alternative prometteuse. Par ailleurs, la miniaturisation des dispositifs médicaux extra
- et intracorporels fait partie des défis majeurs à relever.

L'objectif du projet de recherche proposé est de contribuer à la conception de nouveaux organes artificiels pouvant être intégrés dans des dispositifs microfluidiques, tout en imitant efficacement le fonctionnement des organes sains. Le projet s'appuiera sur des simulations numériques pour étudier l'interaction entre la géométrie des puces microfluidiques et les performances des organes-sur-puce dans des conditions d'écoulement dynamique, dans le but de produire des jumeaux numériques utiles des prototypes expérimentaux étudiés dans notre laboratoire.

Nous utiliserons des méthodes numériques de pointe, notamment la méthode de Lattice-Boltzmann pour la dynamique des fluides numériques (CFD) et les phénomènes de transport, ainsi que la méthode des frontières immergées pour l'interaction fluide-structure (FSI). Des calculs à haute performance (HPC) seront réalisés sur de grands superordinateurs. Étant donné l'étendue de l'espace des paramètres à explorer, nous prévoyons également d'intégrer des approches d'intelligence artificielle (IA) en collaboration avec Dr Imad Rida. Des travaux expérimentaux pourront être réalisés par le/a doctorant/e ou délégués à des étudiants de premier cycle.

Humankind is still facing serious diseases that some of them lead to dysfunctions and even to shut down of key body organs. Transplantation is yet the main reliable solution. Unfortunately, the shortage of donors and the increasing accumulation of patient recipients in the waiting list represent a very challenging problem, which can be tackled by designing artificial organs. Indeed, the latter seriously represents a promising alternative. Moreover, downsizing extra and intracorporal medical devices is one of the challenging desired features. The goal of the proposed research project is to contribute to the design of new artificial organs that could be fit into microfluidic devices and still mimic efficiently healthy organs. The project will use computer simulations to investigate the interplay between the details of the microfluidic chip geometry and the performance of organ-on-chip under dynamical flow conditions to come up with useful digital twins of experimentally studied organ-on-chips prototypes at our laboratory. We will use state-of-the-art numerical methods, including the Lattice-Boltzmann Method for Computational Fluid Dynamics (CFD) and transport phenomena, and the Immersed Boundary Method for Fluid-Structure Interaction (FSI). High-Performance Computing (HPC) will be conducted on large supercomputers. Given the wide parameter space to be investigated, we also plan to incorporate Artificial Intelligence (AI) approaches in collaboration with Dr. Imad Rida. Experimental work may be performed by the PhD student or delegated to undergraduate students.

Début de la thèse : 01/10/2025

**Nature du financement**:

- Contrat doctoral

**Précisions sur le financement**:

- Concours pour un contrat doctoral

**Présentation établissement et labo d'accueil**:

- Université de Technologie de Compiègne

**Etablissement délivrant le doctorat**:

- Université de Technologie de Compiègne

**Ecole doctorale**:

- 71 Sciences pour l'ingénieur
- Master en physique, mathématiques, génie mécanique ou génie chimique
MSc or MEng in Physics, Mathematics, Mechanical or Chemical Engineering- 19/05/2025