Projets et collaborations

Analyse des mécanismes mécaniques et biologiques pouvant déterminer une intolérance cutanée induite par le frottement répété de textiles de compression sur la peau.

Financé par le programme Pack Ambition Recherche, le projet étudie les interactions entre textiles de compression et peau pour comprendre les mécanismes des intolérances cutanées liées au frottement. Il vise à concevoir des textiles performants et respectueux de la santé cutanée.

Coordination

• Jérôme Molimard

Contexte et enjeux

Les textiles de compression sont largement utilisés dans des contextes médicaux (thérapie de compression pour les troubles veineux, traitement des cicatrices hypertrophiques) et sportifs (récupération musculaire) peuvent entraîner des intolérances cutanées (irritations, inflammations) dues au frottement et à la pression prolongée. Le projet TolSkin explore les mécanismes à l’origine de ces réactions pour proposer des solutions adaptées.

Objectifs principaux

• Analyse des mécanismes mécaniques
  • Étudier les forces de frottement générées par les textiles sur différentes zones de la peau.
  • Caractériser les propriétés mécaniques de la peau sous compression et leur évolution en réponse à des sollicitations répétées.
• Investigation des mécanismes biologiques
  • Identifier les réponses cellulaires et moléculaires de la peau aux stress mécaniques chroniques (inflammation, remodelage tissulaire).
  • Analyser les effets de ces contraintes sur la barrière cutanée et le microbiote cutané.
• Développement de textiles optimisés
  • Définir des critères de conception pour réduire le frottement et les réactions cutanées.
  • Tester et valider des prototypes de textiles adaptés aux exigences médicales et sportives.

Méthodologie

• Approches expérimentales
  • Mesures en laboratoire des frottements peau-textile avec des équipements spécialisés.
  • Tests biologiques pour évaluer les réponses inflammatoires et les altérations de la peau en conditions simulées.
• Modélisation biomécanique
  • Création de modèles numériques pour simuler les interactions mécaniques entre la peau et les textiles.
  • Intégration des données biologiques dans des simulations multi-échelles.
• Validation in vivo et in situ
  • Études sur volontaires pour confirmer les observations expérimentales et valider les textiles prototypes.

Applications et impacts

• Santé et bien-être des utilisateurs
  • Réduction des irritations et des inconforts liés aux textiles de compression.
  • Amélioration de la compliance thérapeutique et sportive.
• Innovation textile
  • Développement de textiles de compression intelligents et respectueux de la peau.
  • Applications dans les secteurs médicaux, sportifs et du bien-être.
• Avancées scientifiques
  • Une compréhension approfondie des interactions mécano-biologiques entre la peau et les matériaux textiles.
  • Nouvelles approches pour le design de textiles biomédicaux et fonctionnels.

Impact attendu

Le projet TolSkin vise à transformer les pratiques dans le domaine des textiles de compression, en combinant science fondamentale et innovation appliquée. Il s’inscrit pleinement dans les efforts de recherche du département STBio pour améliorer les interactions entre matériaux biomédicaux et tissus biologiques, tout en répondant à des problématiques concrètes de santé et de confort. Ce projet reflète une collaboration interdisciplinaire entre biomécanique, biologie et ingénierie textile, à la pointe des technologies au service de la santé.

Le projet TolSkin vise à transformer les pratiques dans le domaine des textiles de compression, en combinant science fondamentale et innovation appliquée. Il s’inscrit pleinement dans les efforts de recherche du département STBio pour améliorer les interactions entre matériaux biomédicaux et tissus biologiques, tout en répondant à des problématiques concrètes de santé et de confort. Ce projet reflète une collaboration interdisciplinaire entre biomécanique, biologie et ingénierie textile, à la pointe des technologies au service de la santé.

Développement de jumeaux numériques multi-échelles pour étudier la rigidification artérielle liée à l’âge et ouvrir la voie à des approches de « rajeunissement » vasculaire.

Financé par le Conseil européen de la recherche (CER) dans le cadre d’Horizon 2020 (convention de subvention 101141644), JuvenTwin propose une approche basée sur des jumeaux numériques multi-échelles pour mieux comprendre, puis tenter d’inverser, l’augmentation de la rigidité artérielle au cours du vieillissement, en ciblant les mécanismes de régulation mécanique au niveau des cellules vasculaires.

Coordination

• Stéphane Avril, responsable et coordinateur du projet (directeur de SAINBIOSE)

Contexte et enjeux

Le vieillissement vasculaire est un facteur majeur de maladies chroniques. L’augmentation de la rigidité artérielle réduit la capacité des artères à absorber les fluctuations de pression, pouvant précéder l’hypertension et contribuer à des pathologies graves.
Cette rigidité artérielle est notamment associée à :

• des maladies cérébrovasculaires et de la démence (mentionnées chez 15 % des plus de 65 ans), via des micro-dommages vasculaires cérébraux impliqués dans des pathologies comme Alzheimer ou Parkinson.
• des maladies cardiaques (mentionnées chez 35 % des plus de 65 ans sur la page projet), via une surcharge du ventricule gauche pouvant conduire à l’insuffisance cardiaque ;

Objectifs principaux

L’objectif central de JuvenTwin est de rétablir une régulation mécanique stable dans les artères lorsque celle-ci est altérée par le vieillissement, en s’appuyant sur :

• Analyse des mécanismes de mécano-régulation
  Comprendre comment les cellules artérielles gèrent les forces mécaniques.
• Compréhension du vieillissement de cette régulation
  Identifier les processus responsables de sa dégradation progressive avec l’âge.
• Vers des solutions personnalisées
  Explorer des solutions adaptées aux patients pour restaurer efficacement cette régulation.

Méthodologie

• Jumeaux numériques multi-échelles
  Construction de modèles numériques allant du niveau cellulaire au niveau organique pour reproduire les comportements et interactions impliqués dans la rigidification artérielle.
• Modélisation des couplages mécano-biologiques
  Étude des interactions entre forces mécaniques et processus biologiques complexes (ex. inflammation, expression des gènes) afin d’évaluer les stratégies de « rajeunissement » vasculaire.
• Sécurisation des approches
  Appui sur des modèles numériques avancés pour analyser ces interactions et contribuer au développement de thérapies efficaces et sûres.

Applications et impacts

• Prévention et santé publique
  Contribution à des thérapies préventives contre le durcissement des artères et à l’allongement de la vie en bonne santé.
• Médecine personnalisée
  Aide à l’identification de solutions individualisées grâce à la modélisation multi-échelles.
• Avancées scientifiques et technologiques
  Développement d’une technologie de jumeaux numériques multi-échelles appliquée au vivant, au cœur de l’innovation portée par JuvenTwin.

Impact attendu

À terme, JuvenTwin ambitionne de faire franchir un cap à la compréhension du vieillissement vasculaire en proposant des outils numériques capables d’éclairer — et potentiellement d’orienter — de nouvelles stratégies de prévention face à la rigidification artérielle. Par son approche multi-échelles, le projet s’inscrit dans les recherches du département STBio sur la biomécanique et la modélisation du vivant, au service d’enjeux majeurs de santé.

Développement d’un dispositif de monitoring en temps réel du périnée pendant l’accouchement, combinant capteurs, biomarqueurs mécaniques et jumeaux numériques, afin de prédire le risque de traumatisme périnéal et de prévenir les troubles du plancher pelvien.

Financé par l’Union européenne (Horizon Europe / EIC Pathfinder, convention de subvention 101186212), PelviTrack vise à fournir aux équipes médicales des données objectives et exploitables en temps réel pour guider les décisions pendant un accouchement par voie basse, réduire les traumatismes et limiter les conséquences à long terme (douleurs, incontinence, prolapsus, dysfonction sexuelle).

Coordination

• Stéphane Avril (Mines Saint-Étienne) – Projet collaboratif européen.

Contexte et enjeux

Les troubles du plancher pelvien (PFD) représentent un enjeu majeur de santé : ils touchent environ 1 femme sur 3 et 1 homme sur 6, avec des impacts importants sur la qualité de vie.
L’un des facteurs de risque principaux est le traumatisme périnéal lors de l’accouchement : jusqu’à 90 % des accouchements par voie basse entraînent des déchirures périnéales, sans outil de diagnostic/prédiction en temps réel disponible en routine clinique.

Objectifs principaux

• Prédire le risque de traumatisme périnéal en temps réel
  Développer un outil prédictif permettant d’anticiper les déchirures pendant l’accouchement.
• Définir des biomarqueurs mécaniques pertinents
  Identifier des indicateurs mesurables du comportement tissulaire pour un suivi “live”.
• Construire des modèles et jumeaux numériques multi-approches
  Coupler biomarqueurs, modélisation et jumeaux numériques pour évaluer le comportement des tissus en situation.
• Passer du laboratoire à un usage clinique
  Adapter une solution “lab-scale” vers un dispositif compatible avec l’environnement de la salle de naissance, puis valider la démarche.

Méthodologie

• Approches expérimentales (ex vivo / préclinique)
  • Études ex vivo pour définir les biomarqueurs mécaniques et alimenter la modélisation.
  • Tests sur modèles animaux et validation préclinique avant le transfert vers la clinique.
• Modélisation biomécanique et simulations numériques
  Développement de modèles computationnels et de simulations “in silico” (jumeaux numériques) pour tester et optimiser les dispositifs et scénarios.
• Études cliniques
  Mise en place d’essais avec des patientes, incluant un suivi pendant la grossesse et l’accouchement, pour valider l’approche et améliorer prévention/diagnostic.

Applications et impacts

• Amélioration de la prise en charge obstétricale
  Décisions plus sûres et mieux informées pendant l’accouchement grâce à des mesures et prédictions en temps réel.
• Prévention des troubles du plancher pelvien
  Réduction des traumatismes périnéaux et, à terme, baisse de l’incidence des PFD et de leurs conséquences chroniques.
• Innovation en instrumentation et jumeaux numériques en santé
  Création d’une solution de monitoring clinique “ready-to-use” issue d’une démarche intégrée capteurs–modèles–clinique.

Impact attendu

PelviTrack ambitionne de changer le standard de soin en salle de naissance en rendant possible la prévention des traumatismes périnéaux, plutôt que leur constat a posteriori, et en ouvrant la voie à une obstétrique plus personnalisée et préventive.
Côté Mines Saint-Étienne / STBio (SAINBIOSE), le projet mobilise des compétences en caractérisation mécanique des tissus, modélisation éléments finis et ingénierie d’instrumentation, au service de la prévention des déchirures périnéales.

Quantifier l’impact des pulsations des vaisseaux sanguins du cerveau pendant le sommeil sur le transport et l’élimination des protéines neurotoxiques, afin d’ouvrir une nouvelle approche de prévention de la démence.

Lauréat d’une bourse ERC Consolidator (financement annoncé à 1 999 947 €), le projet s’appuie sur une approche transdisciplinaire mêlant biomécanique, dynamique des fluides et clinique. Il combine simulations numériques, expériences en laboratoire et étude clinique pour comprendre et mesurer le rôle des pulsations cérébrovasculaires dans l’élimination des déchets du cerveau pendant le sommeil.

Coordination

• Alexandra Vallet, maîtresse de conférences (Centre Ingénierie et Santé – Mines Saint-Étienne)

Contexte et enjeux

Le liquide cérébrospinal oscille au rythme des pulsations (cardiaques, respiratoires, et plus lentement via l’activité vasculaire), et ces dynamiques influencent directement la santé et le vieillissement du cerveau.
Ces pulsations contribuent au fonctionnement du système glymphatique, essentiel pour l’« hygiène » du cerveau : elles favorisent la circulation du liquide et l’évacuation des toxines. Optimiser ces pulsations pendant le sommeil est envisagé comme une piste pour ralentir des processus liés aux maladies neurodégénératives.

Objectifs principaux

• Mesurer et quantifier l’impact des pulsations cérébrovasculaires pendant le sommeil sur le transport/élimination des protéines neurotoxiques.
• Mieux comprendre les liens entre pulsations intracrâniennes, glymphatique et neurodégénérescence.
• Explorer comment l’optimisation des pulsations nocturnes pourrait devenir une cible de prévention/ralentissement des maladies neurodégénératives.

Méthodologie

• Simulations numériques
  Modélisation et simulation des pulsations et de leurs effets sur les flux et le transport.
• Expériences en laboratoire
  Approches expérimentales pour relier mécanismes physiques et paramètres physiologiques.
• Étude clinique
  Données cliniques pour ancrer/valider les modèles et quantifier l’effet in vivo.

Applications et impacts

• Prévention des démences
  Une voie originale centrée sur la « clairance » cérébrale pendant le sommeil et le rôle des pulsations vasculaires.
• Avancées scientifiques
  Une meilleure compréhension des interactions fluides–structures et des mécanismes qui pilotent le nettoyage cérébral.
• Potentiel translationnel
  À terme, identification de leviers (physiologiques/biomécaniques) pour améliorer l’efficacité du système glymphatique.

Impact attendu

BrainSomnia ambitionne de fournir des résultats quantitatifs et des outils de modélisation permettant d’évaluer comment les pulsations cérébrovasculaires, particulièrement pendant le sommeil, contribuent à l’élimination des protéines neurotoxiques. En reliant biomécanique, modélisation et clinique, le projet vise à étayer une nouvelle stratégie de prévention des maladies neurodégénératives, en cohérence avec les axes de recherche STBio autour des interactions mécaniques et des processus biologiques du vivant.