Mécanosensibilité du tractus gastro-intestinal à la rhéologie des fluides : impacts sur la moti[...]

Mécanosensibilité du tractus gastro-intestinal à la rhéologie des fluides : impacts sur la motilité et la dynamique du flux

Université Grenoble Alpes


Description du sujet

Le tractus gastro-intestinal est un système biologique complexe où des processus chimiques, physiques et microbiologiques interagissent pour décomposer les aliments et faciliter l'absorption des nutriments. Il est bien établi que le transport et le mélange au sein du système digestif sont gouvernés par l'activité mécanique des muscles lisses entourant le tractus digestif. Comprendre le transport hydrodynamique induit par la motilité intestinale est donc crucial pour de nombreux domaines de recherche en sciences biologiques.

En sciences pharmaceutiques et nutritionnelles, une compréhension détaillée du transport, du mélange et de l'absorption des médicaments et des nutriments est essentielle pour prédire l'efficacité des interventions pharmacologiques et alimentaires. Alors que les processus (bio)chimiques impliqués dans la digestion sont relativement bien connus, les aspects physiques—tels que le mélange, la propulsion et l'impact de la motilité intestinale—restent moins explorés.

Plus loin dans le tractus digestif, le bol alimentaire rencontre une communauté microbienne riche et diversifiée. Malgré des avancées significatives dans la caractérisation de la composition et des fonctions microbiennes, l'organisation spatiale de ces populations microbiennes dans l'intestin reste encore mal comprise. Une description plus détaillée des phénomènes de transport dans le tractus GI pourrait apporter des informations clés sur les effets physiologiques des interventions alimentaires (par ex., la consommation de fibres) et sur la dynamique spatiale des modifications microbiennes.

L'environnement physique du tractus GI est hautement complexe. Premièrement, le bol alimentaire est une suspension hétérogène aux propriétés non newtoniennes, et la couche de mucus tapissant les parois intestinales est un gel hétérogène. De plus, l'écoulement dans le tractus GI opère à plusieurs échelles, influencé par les structures villositaires de taille sub-millimétrique recouvrant la muqueuse, qui modulent davantage les dynamiques de mélange et d'absorption.

Dans ce projet, nous nous concentrons sur la manière dont la rhéologie du bol alimentaire régule la motilité et les processus de transport du tractus GI. La motilité du tractus GI est contrôlée à la fois par le système nerveux entérique et par l'activité myogénique. Les muscles lisses ainsi que le système nerveux entérique sont mécanosensibles, c'est-à-dire qu'ils réagissent dynamiquement à la distension et aux variations de pression. Des recherches menées par les équipes du LRP et du TIMC ont démontré que la motilité du duodénum varie en fonction du degré d'étirement des muscles lisses, passant d'une activité contractile asynchrone sous faible contrainte à des contractions propagatrices sous forte contrainte. De plus, le tractus GI est capable de générer des gradients de pression, qui jouent un rôle clé dans le transport des fluides grâce aux réponses mécanosensibles.

L'objectif de ce projet de thèse est de comprendre comment la rhéologie des fluides influence la motilité, le transport et le mélange dans le tractus GI. Dans un premier temps, nous utiliserons des modèles ex vivo d'estomac et de duodénum isolés de rat afin d'étudier comment la motilité s'adapte aux différentes propriétés des fluides. Nous emploierons des techniques avancées de visualisation pour quantifier à la fois la motilité et les dynamiques de mélange au sein du tractus GI. Ensuite, nous développerons des simulations numériques pour compléter les observations expérimentales, fournir des prédictions sur le comportement biomécanique du système et valider des hypothèses mécanistiques clés.


Début de la thèse

01/10/2025


Concours pour un contrat doctoral


Compétences requises

- Expérience et connaissances en mécanique des fluides, rhéologie et/ou physique de la matière molle.

- Savoir traiter des données : utilisation de Matlab / Python (ou équivalent), notions de statistiques et de programmation.

- Un goût prononcé pour la recherche expérimentale : savoir mettre au point un dispositif expérimental, savoir utiliser après formation un instrument scientifique.

- Esprit de synthèse développé : savoir synthétiser les résultats et les observations afin de dégager des conclusions.

- Curiosité scientifique : interroger les observations et les résultats obtenus avec un esprit critique et au regard de la littérature scientifique.

- Compétences en communication scientifique (oral et écrit) : savoir rédiger un article scientifique, donner une conférence de niveau international.

- Un intérêt pour la recherche transversale impliquant l'utilisation des connaissances en ingénierie pour la compréhension de mécanismes physiologiques est indispensable.

Diplôme demandé : Le/la candidat(e) doit être titulaire d'un Master 2 avec des compétences en mécanique des fluides, matière molle, procédés.

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