Projets en cours

Développement de l’Exploration Tissulaire en Elastographie par Résonance Magnétique à hauts champs

Porteur de projet : Bertrand Wattrisse (LMGC)

En collaboration avec :

• Christophe Goze Bac (L2C / Plateforme BNIF)
• Stéphanie Nougaret (IRCM / ICM)
• Marion Tardieu (IRCM / ICM)
• Jean-Luc Verdeil (AGAP, CIRAD)
• Nadia Bertin (PSH, INRAE)
• Csilla Gergely (L2C)
• Cristina Cavinato (LMGC)

Objectifs du projet

Le projet DETERM vise à repousser les limites de l’exploration tissulaire par Résonance Magnétique Nucléaire (RMN), en s’appuyant sur les dernières avancées en instrumentation, méthodologie expérimentale et traitement numérique développées au sein du pôle MIPS.

Axes de développement

• Mise au point de protocoles innovants à très haut champ (9,4 T)
• Transposition aux champs plus faibles (< 3 T), en configurations horizontales et verticales
• Adaptation aux études sur le petit animal et le végétal
• Garantie de reproductibilité et flexibilité expérimentales

Une démarche collaborative et interdisciplinaire

Ce projet renforce les synergies avec les pôles :

• Biologie-Santé, notamment en cancérologie
• Agriculture, Environnement, Biodiversité

Il vise également à étendre les partenariats à l’échelle nationale et internationale, dans une logique d’innovation ouverte.

Recrutement prévu

Le financement permettra le recrutement d’un ingénieur de recherche pour 18 mois, en soutien aux développements techniques du projet.

Caractérisation des déformations péri-cellulaires du cartilage articulaire par système robotisé sous microscopie avancée

Porteur de projet : Cristina Cavinato

En collaboration avec :

• Simon Le Floc’h (LMGC)
• Sébastien Krut (LIRMM)
• Ahmed Chemori (LIRMM)
• Anne-Laure Bonnefont (IRMB, Inserm)
• Emeline Perrier-Groult (IRMB, Inserm)

Objectifs du projet

Ce projet interdisciplinaire vise à explorer les mécanismes biomécaniques et cellulaires du cartilage articulaire et des disques intervertébraux, en croisant les expertises en robotique, imagerie et biologie cellulaire.

Approche et dispositif technique

• Développement d’une plateforme de test multiaxiale innovante, intégrant un robot hexapode miniaturisé (Symétrie)
• Reproduction de trajectoires complexes de type locomoteur, inspirées de la marche
• Analyse des réponses tissulaires dans différents états :
  sain, inflammatoire, dégénératif
• Acquisition d’images multi-échelles pour caractériser les interactions mécano-cellulaires

Modélisation et finalités

Les données recueillies permettront :

Le soutien aux approches thérapeutiques innovantes

La modélisation multi-échelle des mécanismes de transduction mécanique

Une meilleure compréhension des liens entre locomotion altérée (modèle souris) et dysfonctionnements tissulaires

Xylogenesis Mechanobiology

Porteur de projet : Bruno Clair

En collaboration avec :

• Yann Boursiac (IPSiM – INRAE)
• Volker Bäcker (MRI – CNRS)
• Michel Ramonda (CMT – Université de Montpellier)
• Jean-Luc Verdeil (PhiV – CIRAD)
• Patrick Heuret (AMAP – INRAE)

Objectifs du projet

Ce projet vise à mieux comprendre la mécanobiologie de la croissance du tronc chez Tilia platyphyllos, un processus clé pour la résilience climatique et le développement de matériaux biosourcés, encore mal connu à ce jour.

Méthodologie interdisciplinaire

En mobilisant des outils issus de :

• la biophysique et de la biomécanique végétale
• l’imagerie avancée (microscopie)
• l’analyse d’image assistée par IA

le projet étudiera comment les cellules du tronc se développent dans l’espace confiné entre le bois mature et l’écorce.

Apports scientifiques et applications

• Mieux comprendre les bases physiques de la formation du bois
• Soutenir la recherche en foresterie durable, biomatériaux et adaptation au changement climatique
• Renforcer les synergies scientifiques montpelliéraines via la mutualisation d’outils et la diffusion des résultats (publications, données partagées)

Numerical sensors

Porteur de projet : Christophe Coillot (L2C)
En collaboration avec :
Périne Landois (L2C)
Vanessa Llleras (IMAG)

Modéliser les capteurs de demain pour détecter les polluants émergents

La présence de polluants dans les milieux naturels, notamment les substances per- et polyfluoroalkylées (PFAS), représente un enjeu majeur pour la santé humaine et les écosystèmes. Face à la nécessité de disposer de méthodes de détection rapides, sensibles et peu coûteuses, les capteurs électrochimiques apparaissent comme une solution particulièrement prometteuse.

Ce projet vise à développer un outil numérique de simulation capable de modéliser le fonctionnement de capteurs électrochimiques avancés afin d’optimiser leurs performances et d’accélérer leur conception.

Au croisement des mathématiques, de la physique et de l’environnement

L’objectif est de concevoir un modèle numérique réaliste décrivant les phénomènes physiques impliqués dans la détection électrochimique :

• Diffusion des espèces chimiques en solution ;
• Transport ionique et électronique ;
• Réactions électrochimiques aux interfaces ;
• Comportement d’électrodes innovantes à base de graphène et de polymères à empreinte moléculaire.

À partir de ces modèles, un code de simulation par éléments finis sera développé sous le logiciel libre FreeFEM, puis confronté à des données expérimentales obtenues sur des capteurs réels.

Une synergie d’expertise

Le projet repose sur une collaboration entre le L2C et l’IMAG, combinant des compétences en :

• Mathématiques appliquées et méthode des éléments finis ;
• Calcul scientifique et modélisation numérique ;
• Physique des matériaux et du graphène ;
• Électrochimie et développement de capteurs innovants.

Cette complémentarité permettra de relier modélisation théorique et validation expérimentale afin de construire un outil prédictif au service du développement de nouveaux capteurs environnementaux.

Un fort potentiel de valorisation

Au-delà de son intérêt pour la détection de polluants émergents, le projet contribuera à enrichir les outils libres de simulation scientifique. Le développement de ce nouveau modèle dans FreeFEM pourrait donner lieu à une publication scientifique et à la création d’un module original mis à disposition de la communauté.

Le financement permettra le recrutement d’un stagiaire de Master 2 qui participera au développement du modèle numérique, à sa validation expérimentale et à l’exploration de nouvelles stratégies d’optimisation des capteurs électrochimiques.

Algèbre, Géométrie, Topologie et Interactions

Porteuse de projet : Barbara Schapira (IMAG)

En collaboration avec :

Sergey Alexandrov (L2C)

Felix Brümmer (LUPM)

Damien Calaque (IMAG)

Juliette Drupt (LIRMM)

Didier Felbacq (L2C)

Olivier Gimenez (CEFE)

Eleonora Guerrini (LIRMM)

Thomas Haettel (IMAG)

Julien Larena (LUPM)

Delphine Renard (CEFE)

Eric Rivals (LIRMM)

Objectifs du projet

Ce projet vise à organiser une école thématique consacrée aux interactions entre les mathématiques fondamentales et les autres disciplines scientifiques. À travers les thématiques de l’algèbre, de la géométrie et de la topologie, l’objectif est de mettre en lumière le rôle central de ces outils mathématiques dans la compréhension de phénomènes complexes en physique, informatique, astrophysique, biologie ou encore écologie.

L’école ambitionne également de renforcer les échanges entre communautés scientifiques qui partagent des problématiques communes, parfois sans en avoir pleinement conscience.

Une approche résolument interdisciplinaire

En mobilisant des expertises issues de :

• l’algèbre, la géométrie et la topologie ;
• la physique théorique ;
• l’astrophysique ;
• l’informatique et l’intelligence artificielle ;
• l’écologie et la biodiversité ;

l’école proposera un espace de dialogue favorisant l’émergence de nouvelles collaborations et le partage de méthodes entre disciplines.

Cette rencontre permettra d’illustrer comment des concepts développés en mathématiques fondamentales trouvent aujourd’hui des applications dans de nombreux domaines scientifiques.

Apports scientifiques et structuration de la communauté

• Valoriser les interactions entre mathématiques fondamentales et sciences appliquées ;
• Favoriser l’émergence de nouveaux projets interdisciplinaires ;
• Renforcer les liens entre les pôles MIPS et AEB ;
• Sensibiliser les jeunes chercheurs et chercheuses aux approches transdisciplinaires ;
• Structurer durablement un réseau scientifique autour des thématiques portées par l’équipe GTA.

Cette école thématique contribuera à accroître la visibilité des recherches menées à Montpellier et à développer de nouvelles synergies entre laboratoires du site.

Le financement permettra l’organisation de cette école thématique réunissant chercheurs, chercheuses, doctorants et doctorantes autour des multiples interactions entre algèbre, géométrie, topologie et autres disciplines scientifiques.

Modélisation mécanistique des moteurs moléculaires rotatifs biologiques

Porteur de projet : Nils-Ole Walliser (L2C)

En collaboration avec :

Franck Jourdan (LMGC)

Ashley Nord (CBS)

Francesco Pedaci (CBS)

Objectifs du projet

Ce projet vise à développer une compréhension théorique et mécanistique des moteurs moléculaires rotatifs présents chez les bactéries, en particulier le moteur flagellaire bactérien (BFM). Ces moteurs biologiques jouent un rôle central dans la mobilité des bactéries et leur adaptation à des environnements changeants.

L’objectif est de construire un modèle unifié reliant la mécanique du moteur, sa production de couple et son efficacité énergétique, en intégrant des données expérimentales issues de suivis à l’échelle de la molécule unique. Cette approche permettra de mieux comprendre les mécanismes qui régissent la locomotion bactérienne et ses limites physiques.

Méthodologie interdisciplinaire

En mobilisant des expertises issues de :

• la mécanique et la modélisation physique des systèmes complexes ;
• la biomécanique et la biophysique moléculaire ;
• la thermodynamique hors équilibre et la mécanique statistique stochastique ;
• l’analyse de données expérimentales à l’échelle du micromètre et du nanomètre ;

le projet développera un cadre théorique intégré permettant de décrire le fonctionnement des moteurs moléculaires sous contrainte mécanique.

Cette approche combinera modélisation continue et discrète afin de relier les propriétés mécaniques du moteur aux processus biochimiques et énergétiques qui le gouvernent, avec une attention particulière portée aux effets de charge externe et aux mécanismes de type catch-bond.

Apports scientifiques et applications

• Mieux comprendre les principes physiques gouvernant la locomotion bactérienne ;
• Relier mécanique, énergie et adaptation biologique des moteurs moléculaires ;
• Tester des hypothèses mécanistiques sur la production de couple et l’efficacité énergétique ;
• Confronter les modèles théoriques à des données expérimentales de suivi de molécules uniques sur E. coli.

Le projet permettra également d’explorer les mécanismes d’adaptation des bactéries à leur environnement, avec des perspectives potentielles sur le contrôle de leur mobilité, notamment dans le contexte de la résistance aux antibiotiques.

Le financement permettra le recrutement d’un jeune chercheur chargé de développer les modèles mécaniques et thermodynamiques du système, en interaction étroite avec les équipes expérimentales et théoriques impliquées.

Fatigue Assessment Through multimodal and multiscale localized Bio-Signatures

Porteuse de projet : Florence Azais (LIRMM)

En collaboration avec :

Serge Bernard (LIRMM)

Fabien Soulier (LIRMM)

Christiane Wagner-Kocher (LMGC)

Sarah Iaquinta (LMGC)

Stéphane Perrey (EuroMov Digital Health in Motion)

Pierre Besson (EuroMov Digital Health in Motion)

Simon Pla (EuroMov Digital Health in Motion)

Objectifs du projet

Ce projet vise à mieux comprendre les mécanismes de fatigue musculaire à travers l’analyse de bio-signatures locales et multimodales, combinant des approches issues de la biomécanique, de la physiologie et de l’analyse de signaux.

L’objectif est de développer un indicateur robuste de la fatigue musculaire, capable de suivre son évolution jusqu’à l’apparition de lésions, en intégrant des mesures issues de différentes modalités expérimentales et différentes échelles d’observation.

Méthodologie interdisciplinaire

En mobilisant des expertises issues de :

• la biomécanique et la mécanique des tissus biologiques ;
• la physiologie de l’exercice et du mouvement humain ;
• le traitement du signal biomédical ;
• l’instrumentation et les mesures multi-capteurs ;
• les approches multi-échelles in vitro et in vivo ;

le projet développera une approche intégrée de la fatigue musculaire basée sur la fusion de bio-signatures multimodales.

Cette démarche combinera notamment des mesures de bio-impédance (BIS), électromyographie (sEMG), spectroscopie proche infrarouge (NIRS) et indentation instrumentée (ITT), afin de construire une description fine et dynamique des processus de fatigue.

Apports scientifiques et applications

• Mieux comprendre les mécanismes multi-échelles de la fatigue musculaire ;
• Développer un indicateur prédictif du risque de lésion ;
• Intégrer des données multimodales dans un cadre d’analyse unifié ;
• Renforcer les interactions entre biomécanique, santé et sciences du mouvement ;
• Ouvrir la voie à des applications en santé, sport et prévention des blessures.

Le projet constitue un effet levier pour structurer une collaboration durable entre le LIRMM, le LMGC et EuroMov Digital Health in Motion, au sein du pôle MIPS.

Le financement permettra le recrutement d’un ingénieur de recherche chargé de l’intégration des données, du développement des modèles multimodaux et de la structuration des outils d’analyse nécessaires au projet.

Cartographie nerveuse et jumeau numérique pour la restauration du mouvement par stimulation électrique fonctionnelle

Porteur de projet : Olivier Rossel (CAMIN – INRIA)

En collaboration avec :

Sofian Ramdani (LIRMM – équipe IDH, Université de Montpellier)

Objectifs du projet

Ce projet vise à développer un jumeau numérique du nerf périphérique dans le cadre de la stimulation électrique fonctionnelle (SEF), une approche thérapeutique utilisée pour restaurer le mouvement chez des patients présentant des déficits moteurs.

L’objectif est de construire un modèle multi-échelle capable de décrire les effets de la stimulation électrique, depuis l’activation des canaux ioniques au niveau des axones jusqu’aux réponses fonctionnelles observées sur le mouvement du membre stimulé. Ce modèle permettra d’améliorer la précision et la sélectivité de la stimulation électrique.

Méthodologie interdisciplinaire

En mobilisant des expertises issues de :

• la modélisation multi-échelle des systèmes biologiques ;
• la mécanique et les méthodes numériques (éléments finis) ;
• la neurophysiologie et l’électrophysiologie ;
• l’analyse de signaux EMG et de données de mouvement ;
• la modélisation computationnelle des nerfs périphériques ;

le projet développera une méthode innovante de cartographie nerveuse permettant d’alimenter un jumeau numérique réaliste du nerf.

Cette approche reposera sur la confrontation entre modèles théoriques et données expérimentales (EMG et cinématique du mouvement déjà acquises), afin d’identifier la localisation des fascicules nerveux et d’améliorer la précision des simulations.

Apports scientifiques et applications

• Développer un jumeau numérique du nerf périphérique ;
• Améliorer la compréhension multi-échelle des effets de la stimulation électrique fonctionnelle ;
• Optimiser la sélectivité et l’efficacité des dispositifs de stimulation ;
• Renforcer les liens entre modélisation numérique, neurophysiologie et ingénierie biomédicale ;
• Exploiter des données expérimentales existantes pour valider les modèles.

Ce projet ouvre des perspectives importantes pour la restauration du mouvement chez les patients et pour le développement de dispositifs de stimulation plus précis et personnalisés.

Le financement permettra le recrutement d’un jeune chercheur chargé de développer le jumeau numérique du nerf, de concevoir les modèles éléments finis associés et d’intégrer les données expérimentales dans une approche de cartographie nerveuse innovante.