Image
Image
Image
Image
Thématiques

BiomécaMot a pour but de fédérer au sein de TIMC les acteurs (chercheurs, enseignants-chercheurs, cliniciens) de la biomécanique des tissus vivants et des matériaux pour le vivant et de la motricité. Les projets de recherche de l’équipe sont à l’interface entre sciences des matériaux, sciences du mouvement humain, sciences de la santé et sciences informatiques avec des objectifs de recherche à la fois fondamentaux et translationnels. Les activités biomécaniques conduites par les chercheurs de cette équipe ont pour la majorité des finalités applicatives (assistance clinique et conception de dispositifs médicaux pour le vivant).

Nous développons des recherches sur les matériaux pour le vivant et les tissus biologiques (tissus mous, cartilages, structures osseuses) impliquant à la fois des aspects expérimentaux (caractérisation des matériaux, mesures in vivo ou sur tissus post-mortem), théoriques (modélisation du comportement des tissus biologiques et des matériaux architecturés) et computationnels (simulation numérique, création de jumeaux numériques).

Nous sommes aussi dédiés à la recherche et au développement de solutions avancées pour l'analyse du mouvement humain. Nous combinons les dernières avancées technologiques pour comprendre, diagnostiquer et traiter les troubles moteurs chez différents groupes de population (e.g. patients amputés, patients avec prothèse de genou, enfants scoliotiques, enfants atteints de paralysie cérébrale, etc.).

La force de l’équipe est de pouvoir coupler tous ces thèmes sur un même projet scientifique.

Deux plateaux techniques sont rattachés à l'équipe:

bulletLe plateau technique MécaX permet de réaliser un ensemble de mesures expérimentales sur des matériaux biologiques (ex vivo ou in vivo) ou biocompatibles/biomimétiques afin de mesurer leurs propriétés mécaniques. Les dispositifs de tests vont des tests mécaniques très classiques aux dispositifs de tests conçus et développés par notre équipe. Cela nous permet de répondre au mieux aux besoins de caractérisations mécaniques.

bulletLe plateau technique d’analyse du mouvement (LAGAME: Laboratoire Grenoblois d'Analyse de la Marche) déployé au sein du laboratoire et sur le site de l’hôpital couple-enfant du CHU.

Axes de recherche

Les axes de recherche principaux sont:

bulletLa caractérisation expérimentale ex vivo et in vivo des lois de comportement des tissus vivants et des matériaux pour le vivant.

bulletLa proposition de nouvelles lois de comportements adaptées aux tissus et matériaux étudiés, avec en permanence le souci de proposer des lois dont les paramètres pourront être caractérisés expérimentalement.

bulletLa simulation numérique des tissus vivants et des matériaux pour le vivant, prenant en compte l’anatomie spécifique au patient et proposant des solutions pour une utilisation en routine clinique (génération des modèles patients-spécifiques, accélération des calculs via des techniques de réductions de modèles).

bulletLe transfert vers la clinique, avec des évaluations sur patients via des études cliniques.

bulletL’identification de signatures motrices de la santé à travers l’étude de marqueurs biomécaniques, sensori-moteurs et cognitifs. Ces recherches s’appuient essentiellement sur des études comportementales chez l’individu en mouvement, à partir d’indicateurs indirects que sont l’analyse cinématique et cinétique des coordinations motrices, l’électromyographie des muscles impliqués, l’analyse de la charge attentionnelle liée au coût de régulation de la posture et/ou du mouvement, l’imagerie, ou encore l’activité électroencéphalographique.

recherche image 1   bioméca image 6   recherche image 2


Caractérisation ex vivo (gauche) et in vivo (centre) des tissus mous linguaux.
Caractérisation de la paroi vasculaire (droite) à partir de séquences ultrasonores intravasculaires.

 

 

 

 

Contrats et programmes de recherche

Prévention Ulcères Pied

Responsable(s) : Yohan PAYAN
Contrat : Projet International de Coopération Scientifique (PICS) France-Israël - CNRS - [1970]

Projet FOTONG

Responsable(s) : Yohan PAYAN
Contrat : Projet IdEx Sorbonne Universités - UNIVERSITE GRENOBLE ALPES - [2017]
Fossil tongues − FOTONG

Projet PICS Prévention Ulcères

Responsable(s) : Yohan PAYAN
Contrat : Projet International de Coopération Scientifique (PICS) France-Israël - CNRS - [2017]
Prévention des ulcères du pied diabétique

Projet biomécanique et tissus mous

Responsable(s) : Yohan PAYAN
Contrat : Programme Hubert Curien France - Nouvelle-Zélande (Campus France) - UNIVERSITE GRENOBLE ALPES - [2017]
Modélisation biomécanique des tissus mous du sein pour une assistance à la chirurgie

Projet Imagerie et génération de modèles biomécaniques

Responsable(s) : Yohan PAYAN
Contrat : Fondation pour la Recherche Médicale (FRM) - UNIVERSITE GRENOBLE ALPES - [2016]
Imagerie pour la génération de modèles biomécaniques personnalisés de la jambe : applications à l’arthrodèse de cheville et à l’ostéotomie tibiale

Convention CHU Nantes

Responsable(s) : Yohan PAYAN
Contrat : Convention Reversement CHU Nantes - UNIVERSITE GRENOBLE ALPES - [2013-2017]
Étude préliminaire en vue de la prévention des escarres à l'aide d'un dispositif embarqué.

 

Projet OPTIMOVE

Responsable(s) : Vincent NOUGIER
Contrat :  SATT Linksium, Technology transfer and startup building Grenoble Alpes - UNIVERSITE GRENOBLE ALPES - [2017-2018]
 


Autres programmes de recherche : 

  • Programme ANR Technology Enhanced Learning Environment for Orthopaedic Surgery. 2007-2010.
  • Financement ENVEI-IO pour le développement de vêtements pour enfants mieux adaptés à la marche.
  • PHRC-IP pour l’enregistrement des pressions à l’interface moignon-emboîture chez l’amputé fémoral.
  • Crédit Impôt Recherche - Chabloz Orthopédie pour le développement de corsets innovants. SATT Linksium

 

Membres
Introduction membres

L'équipe BiomécaMot est co-dirigée par Grégory Chagnon et Yohan Payan.

Responsable(s)

Permanents

Autres

Doctorants

Thèses

Les thèses en cours dans l'équipe :

  • Eyad AWAD : "Comportement mécanique des tissus mous du visage " (encadrée par Grégory CHAGNON )
  • Benoît GAULIN : "Analyse de l'influence du positionnement personnalisé d'implants dans l'arthroplastie de genou par analyse quantifiée du mouvement et modélisation biomécanique. " (encadrée par Estelle PALLUEL )
  • Clément HORTEUR : "Intérêt de la planification et modélisation pré-opératoire sur jumeau numérique pour le choix des critères d'implantation d'une prothèse totale de genou " (encadrée par Yohan PAYAN )
  • Fatemeh NASIRI : "Unveiling the Biphasic Behavior of Orofacial Organs; A comprehensive Numerical and Experimental Investigation " (encadrée par Yohan PAYAN )
  • Marie Charlotte PICARD : "Modélisation biomécanique du visage humain pour l'assistance chirurgicale. " (encadrée par Yohan PAYAN )
  • Ysé ROCH : "Génération d'une cohorte de genou numérique évaluation des paramètres morpho-fonctionnels et simulation biomécanique. Application à la planification de pose de prothèse totale du genou " (encadrée par Yohan PAYAN , Antoine PERRIER )
  • Coraline STAUB : "Comblement et protection des plaies chroniques : étude et modélisation de l'interaction entre matériaux de comblement de tissus mous humains " (encadrée par Grégory CHAGNON , Yohan PAYAN )
Plateformes - Ressources
PLATEFORME Santé, Plasticité, Motricité

 

   
  

  • Système 32 canaux d’acquisition de données (A/D 12 bit)
    + 32 I/O digitales, sans fils

 spm 1  
 

  • Analyse cinématique du mouvement en 3D sans fils

    • Systèmes opto-électronique (optotrak + codamotion)
    • Accéléromètres
    • Système vidéo 3D
    • Goniomètres
    • Centrales inertielles 9 canaux

 

 spm 2    
spm 4    spm 3
 
spm 6
 

  • Electromyographie de surface

 spm 5  
 

  • EEG 128 canaux

 spm 7  
 

  • Plates-formes de force
    (statique et dynamique)

 spm 8  
 

 

 

  • Tapis de marche Gaitrite
     

 spm 9  
 

  • Tapis roulant

    
 

  • Capteurs et appareils divers :

         jauges de contrainte, contacts au sol,
         vibrateurs tendineux, etc.

 spm 10  

 

  * Localisation : Bâtiment Jean Roget (UGA - Site Santé)

  * Responsable scientifique : Estelle Palluel

Collaborations & Partenariats

Le comportement mécanique des organes et tissus mous humains est souvent très complexe, puisque non-linéaire, variable au cours du temps, actif, non-homogène et anisotrope. Toute caractérisation mécanique expérimentale de tels tissus (voire des matériaux en interaction avec ces tissus) repose sur des modèles de comportement prenant au mieux en compte cette complexité mécanique / géométrique / physique.

Les chercheurs de l’équipe Bioméca-TIMC déterminent donc des lois de comportement (hyperélastiques, viscoélastiques, plastiques ou poroélastiques) capables de mimer les déformations subies par les tissus humains et/ou les matériaux en interaction avec ces tissus. Nous proposons aussi des modélisations originales pour les tissus actifs (e.g. activation musculaire en interaction avec les segments osseux, déformation des organes actifs comme le cœur, la langue ou les tissus mous faciaux).

Les modèles développés sont multi-échelles (temps et espace) et multiprocessus (chimie, cellules, tissus, mécanique des milieux continus). Leur couplage avec l’environnement peut se faire via des conditions aux limites équivalentes (volumes élémentaires représentatifs) afin de limiter la complexité du modèle lui-même. L’équipe collabore avec plusieurs services cliniques, avec des laboratoires de chimie, matériaux et biomécanique, ainsi qu’avec des industriels (startups et grands groupes).

Biomeca image 3
 		 bioméca image 4

Figure 2 : Simulations numériques des déformations du sein (gauche) et de plaques d’athérome (droite)

 

Valorisation

Rayonnement

  • Positionnement au sein de la communauté de biomécanique : Y. Payan (2012) et J. Ohayon (2016) lauréats du prix Sénior de la Société de Biomécanique (SB); J. Ohayon ancien président de la SB ; Y. Payan associate editor de la revue Clinical Biomechanics à partir de 2020 ; J. Ohayon et Y. Payan éditeurs de la série Biomechanics of Living Organs publiée par Elsevier (à partir de 2017).

  • Partenariats internationaux : UK, Iran, Canada, USA, Espagne, Pays-Bas, République Tchèque, Nouvelle Zélande, Israël.

  • Large spectre des tissus modélisés : cellule, vaisseaux coronariens, muscles, graisse, cerveau, face, langue, sein, poumons, cœur, foie, intestins, fesses, prostate, urètre, genou, rachis et pied.
     

Valorisation clinique et industrielle

La valorisation clinique et industrielle des résultats est également un objectif central de l’équipe.

Les chercheurs ont déjà d’importantes collaborations avec plusieurs services cliniques en France et à l’étranger, et notamment un partenariat privilégié avec le Laboratoire d’Anatomie du CHU de Grenoble.

La valorisation industrielle passe par le dépôt de brevets (4 brevets déposés sur la période 2014-219), des contrats industriels (General Electric, ANSYS, URGO, Sinclair, Anatoscope, Uromems, Demeure Orthopédie) et des transferts via la pré-maturation de l’Institut CARNOT LSI (projets CARDIO et IFEM), la maturation en SATT (projet IPAV) et la création de startups (Texisense et TwinSight).

 

Contact

Gregory.Chagnon@univ-grenoble-alpes.fr - Yohan.Payan@univ-grenoble-alpes.fr
Tél : 04 56 52 00 86 - 04 56 52 00 01
Adresse : TIMC, Site Santé, Pavillon Taillefer, Rond-Point de la Croix de Vie, 38700 La Tronche
Adresse : Faculté de Médecine de Grenoble, Pavillon Taillefer, 38706 La Tronche