Cette thématique porte sur les écoulements de fluides dans le corps humain, avec actuellement une forte concentration d’efforts de recherche sur les écoulements dans les poumons. Les maladies respiratoires chroniques comme l’asthme sévère, les broncho-pneumopathies chroniques obstructives (BPCO) et la mucoviscidose constituent un problème sanitaire mondial de premier plan affectant presque 1 milliard de personnes à l’heure actuelle, nombre qui ne cesse de croître en raison de l’augmentation de la pollution dans les sociétés urbaines modernes. Il n’y a actuellement aucun moyen de traitement curatif de ces maladies.

A la racine de ces problèmes respiratoires se trouvent un phénomène de transport qui a lieu dans les poumons, la clairance mucociliaire, avec une physique fascinante mettant en jeu des échanges gazeux au niveau de l’épithélium bronchique, une rhéologie non Newtonienne du mucus et des battements coordonnés de cils flexibles microscopiques transportant le mucus à travers l’arbre pulmonaire.

Le but de ces recherches est d’élucider les mécanismes biophysiques mis en jeu dans la clairance mucociliaire, pour une meilleure compréhension, un diagnostic plus pertinent et une meilleure prise en charge des maladies respiratoires chroniques. 

Actuellement, quatre thèmes de recherche sont développés :

- Développement de méthodes numériques spécifiques en environnement lattice Boltzmann : frontières immergées, algorithmes de couplage, milieu poreux déformables, fluides multicomposants, fluides non Newtoniens.

- Analyse physique des ondes métachronales et effets collectifs dans les cils de l’épithélium bronchique, caractérisation des mécanismes hydrodynamiques du transport du mucus dans les poumons.

- Etude de l’effet sur la rhéologie du mucus bronchique d’ondes de dépressions périodiques se propageant dans l’arbre pulmonaire. 

- Utilisation de la simulation numérique pour le diagnostic personnalisé de maladies respiratoires chroniques (BCPO, asthme sévère). 

Le projet MACBION financé par AMIDEX de 2018 à 2022 et constitué du CINAM, du C2VN, de l’AP-HM et du M2P2, concrétise cet effort interdisciplinaire pour progresser dans la compréhension des maladies respiratoires chroniques.

Un transfert vers l’industrie est effectué vers la société Physio-Assist (http://www.physioassist.com) avec l’optimisation d’un dispositif d’aide à la clairance mucociliaire (SIMEOX) commercialisé par la société Physio-Assist (http://www.physioassist.com), destiné à aider les patients atteints d’encombrement des voies aériennes.