[Stage Parcours Recherche Centrale] : Modélisation numérique de l’écoulement de sang à travers la valve aortique d’un cœur humain

L’objectif de ce projet est de modéliser la dynamique de la valve aortique en interaction avec l’écoulement pulsé de sang dans le cœur humain. C’est un élément clé du fonctionnement cardiaque et de nombreuses pathologies sont liées à des dysfonctionnements de cette partie du cœur. La valve présente une géométrie très complexe, faite de trois éléments flexibles ressemblant à des pétales qui s’ouvrent et se ferment continuellement à la fréquence du cœur, et sont capables d’assurer une étanchéité parfaite en position fermée. Cette dynamique complexe soulèvent de nombreuses questions scientifiques et la modélisation physique de cette valve demeurent une question ouverte.

L’objectif de ce stage est de proposer un modèle géométrique dynamique de valve aortique, basé sur une analogie avec l’aéronautique (parachute) en utilisant des données d’IRM obtenues sur des patients en conditions saines et pathologiques. Cette idée repose sur un projet préliminaire construit grâce à une interaction scientifique entre le laboratoire M2P2 de Centrale Marseille et le service de cardiologie pédiatrique de la Timone (service du Professeur Macé). 

Le modèle sera implémenté dans un code Matlab ou Python (ou autre), indépendamment de l’écoulement de sang dans un premier, puis selon l’avancée du stage pourra être testé dans un environnement fluide pulsé (code Lattice Boltzmann disponible), où des grandeurs telles que la pression ou le frottement à la paroi pourront être calculées afin de mieux appréhender la dynamique couplée valve-écoulement. Grâce à ce modèle, de nouvelles pistes de compréhension de la dynamique de la valve aortique pourront être explorées, afin de d’améliorer les techniques actuelles de chirurgie de la valve, qui demeurent encore sujettes à de nombreuses interrogations.

Ce travail interdisciplinaire sera mené en collaboration avec le Professeur Macé et les chercheurs numériciens du M2P2, ce qui est un point particulièrement intéressant et stimulant de ce stage.