Memove (Multiscale Electroporation MOdeling Validated by the Experiments) est un projet interdisciplinaire entre ’Mathématiques et Interactions" et "Physique, chimie du vivant et innovations technologiques".
Programme ANR : Blanc
Projet : ANR-11-BS01-0006 - Coordinateur : Clair Poignard (INRIA)
Lien sur le site de l’ANR - Site Internet spécifique : http://memove.math.cnrs.fr/
Projet terminé : 2012-2014 (3 ans)
Apport de l’ANR : 200k€ dont Ampère : 49k€
Partenaires : EPI MC2 / VAT lab / Ampère / LMV
Implication du Laboratoire Ampère
Personnels permanents :
du Département Bioingénierie, groupe "Bioélectromagnétisme et microsystèmes" :
F. Buret, coordinateur pour Ampère, PU (ECL)
M. Frénéa-Robin, MCF (UCBL), N. Haddour, MCF (ECL), R. Scorretti, CR (CNRS), D. Voyer, MCF (ECL)
du Département MIS, groupe MMC) : L. Krähenbühl, DR (CNRS)
Invités, post-docs et thésards : Mathieu Brun (Post-doc)
Résumé du projet scientifique
MEMOVE est un projet multi- et inter-disciplinaire qui a pour objectif de développer de nouveaux outils de modélisation mathématique et numérique, ainsi que de nouveaux protocoles expérimentaux pour la compréhension de l’électroperméabilisation par micropulses, de la cellule au tissu. Le consortium est composé de quatre partenaires aux compétences complémentaires: l’équipe projet INRIA MC2, qui est l’équipe porteur de projet et le Laboratoire de Mathématiques de Versailles ont acquis une grande expérience en modélisation ainsi qu’en analyse mathématique et numérique des équations aux dérivées partielles (EDPs), tandis que l’équipe Vectorologie et thérapies anticancéreuses UMR8203 (VAT lab) à l’Institut Gustave Roussy et le laboratoire de bioingénierie Ampère à Lyon ont une grande compétence en électroporation expérimentale ainsi que dans l’étude biochimique et numérique de l’influence des champs électromagnétiques sur les cellules et les vésicules.
La modélisation de l’électroporation sera effectuée grâce à une forte interaction réciproque entre les expériences et les simulations numériques: les premières donnant les informations préliminaires à l’élaboration de modèles qui permettront de mettre en évidence les phénomènes prépondérants sur lesquels se focaliseront les nouvelles expériences. Le paramétrage des modèles d’EDP est le coeur du projet. Il sera effectué grâce à des techniques d’assimilation de données actuellement développées par MC2.
A l’échelle de la cellule, il s’agira d’obtenir de nouveaux modèles cellulaires décrivant à la fois la perméabilisation membranaire par micropulses et les changements électrophysiologiques à l’intérieur de la cellule pendant le processus d’électroporation (flux ioniques, gonflement de la cellule...). De plus une analyse asymptotique rigoureuse sera effectuée pour étudier l’électropermeabilisation de cellules proches, tandis que parallèlement l’homogénéisation des modèles cellulaires fourniront un premier pas dans la compréhension de l’électroporation de populations de cellules en suspension de densité différentes. Du point de vue expérimental, de nouveaux microsystèmes seront développés, de façon à effectuer à la fois l’électroporation de vésicules et sa quantification en temps réel. Ces expériences mettront en évidence les particularités de l’électroporation cellulaire comparée à celle des vésicules.
A l’échelle du tissu, MEMOVE propose de développer un modèle non-linéaire de conductivité tissulaire qui sera paramétré avec les expériences sur les pommes de terre et les foies de souris, grâce à des techniques d’assimilation de données basées sur la méthode POD.
L’objectif final du projet, une fois que les outils de modélisation auront été obtenus, est de développer des outils de simulation numérique qui permettent l’optimisation de l’application du pulse sur de géométries réalistes de tissus, afin de proposer un code qui puisse être utile aux cliniciens traitant par électrochimiothérapie. Le maillage complet du corps humain développé par le laboratoire Ampère sera utile pour obtenir une optimisation robuste et fiable qui donne les meilleurs paramètres d’application des pulses. Les résultats in silico seront donnés aux expérimentateurs de VAT lab afin de les tester sur les petits animaux.