La soutenance de thèse de DACIL IDAIRA YANEZ MARTIN (équipe PRETA) aura lieu mardi 16 décembre 2025 à 13h30 et portera sur le thème : 

« Méchanosensibilité de l'intestin aux échelles macro- et microscopiques »

« Mechanosensitivity of the small intestine at macro- and micro- scales »

Lieu : salle de conférences (RDC) au bâtiment Nanobio DCM, 570 rue de la chimie, 38610 Gières.

Composition du jury :

• Clément DE LOUBENS, Chargé de Recherche HDR, CNRS Alpes, Directeur de thèse
• Nicolas CHEVALIER, Chargé de Recherche, CNRS Paris-Centre, Rapporteur
• Sahar EL AIDY, Full Professor, University of Amsterdam, Rapporteure
• Myriam GRUNDY, Chargée de Recherche HDR, Institut National de Recherche pour la Agriculture, l'Alimentation et l'Environnement (INRAE), Examinatrice
• Gladys MASSIERA, Professeure des Universités, Université de Montpellier, Examinatrice
• Gregory CHAGNON, Professeures des Universités, Université Grenoble Alpes, Examinateur
• Paul MENUT, Professeur des Universités, Université Paris-Saclay, Examinatrice

Invités :

• Stéphane TANGUY, Maître de Conférences, Université Grenoble Alpes, Co-encadrant de thèse
• Claude Loverdo, Chargée de Recherche HDR, Sorbonne Université

 Résumé en français :

Le tractus gastro-intestinal est un système biologique sophistiqué qui permet le déplacement de fluides complexes en vue de leur digestion et de leur absorption. Ce transport résulte de l’activité des cellules musculaires responsables des déformations macroscopiques du tube intestinal. A l’échelle microscopique, le système présente des villosités, des structures digitiformes, et est recouvert de mucus, un hydrogel dont le rôle dans les phénomènes de transport reste mal compris. L’objectif de cette thèse est de comprendre comment la stimulation mécanique de l’intestin grêle influence la motilité et les phénomènes de transport, à la fois à l’échelle de l’organe et à celle des villosités.

Afin d’examiner ces phénomènes, nous avons conçu une plateforme expérimentale offrant un compromis entre réalisme physiologique et accessibilité expérimentale. Le système consiste en un bain d’organe couplé à des algorithmes d’analyse d’images permettant de quantifier la motilité aux différentes échelles et sous des conditions mécaniques contrôlées. Une fois le dispositif achevé, nous l’avons utilité pour étudier le duodénum du rat ex vivo.

Dans la première partie de cette thèse, nous avons analysé l’influence des conditions mécaniques sur les motifs de motilité. Nos résultats montrent qu’en conditions isotoniques, la longueur du segment intestinal affecte à la fois la fréquence et l’amplitude des contractions, et que les variations de déplacements du segment sont associées à des changements d’amplitude des contractions.

Une deuxième série d’expériences nous a permis d’examiner le lien entre ces modifications de motilité et l’adhésion des particules à la couche muqueuse intestinale. En modulant la pression intraluminale, nous avons pu observer qu’une augmentation de celle-ci altérait les schémas de motilité et diminuait l’adhésion des particules. Ces résultats suggèrent que les motifs de motilité observés sur la séreuse pourraient influencer ceux des villosités.

Pour vérifier cette hypothèse, nous avons réalisé une troisième expérience au cours de laquelle la motilité a été caractérisée simultanément à l’échelle des villosités et à celle de la séreuse. Les deux dynamiques se sont révélées globalement synchronisées et ne présentaient que de faibles déphasages locaux. Ces résultats confirment que les modifications de la motilité séreuse peuvent se propager jusqu’à la surface muqueuse, et sont capables d’influencer l’adhésion des particules.

En conclusion, cette thèse propose un cadre expérimental et analytique reproductible, permettant une cartographie haute résolution de la cinématique intestinale. Nos résultats montrent comment l’environnement mécanique module le transport de particules au voisinage de la surface muqueuse. Ils contribuent à une meilleure compréhension de l’interaction complexe entre stimuli mécaniques, motifs de motilité et phénomènes de transport dans l’intestin grêle. Ces travaux pourraient ouvrir de nouvelles perspectives dans les domaines de l’administration de médicaments et de l’absorption de nutriments.

 Résumé en anglais :

The gastrointestinal tract is a complex biological system that transports complex fluids for subsequent digestion and absorption. Transport is induced by smooth muscle cells leading to macroscopic deformations of the tube, but at microscopic scales, the system presents villi, finger-like structures, and mucus, a hydrogel, whose role in transport phenomena is poorly understood. The objective of this thesis to understand how mechanical stimulation of the small intestine modulates motility and transport phenomena at both organ and villi scales.

Firstly, to investigate motility and transport phenomena, we needed a platform that offered a compromise between physiological relevance and experimental accessibility. For this reason, we developed an instrumented organ bath coupled with dedicated image analysis algorithms to assess motility at organ and villi scales under controlled mechanical boundary conditions. Once developed, we applied the framework to study the ex-vivo rat duodenum.

In the first part of the thesis, we aimed to characterized how the motility patterns could be modified under different mechanical boundary conditions. Our results show that, under isotonic conditions, segment length modulated both contraction frequency and amplitude, and that changes in amplitude were associated with changes in the size of contraction events.

In a second experiment we wanted to asses how this motility changes could influence particle adhesion on the intestinal mucus layer. The motility patterns were modified by applying intraluminal pressure. We were able to show that increasing intraluminal pressure led to a change on motility patterns that reduced particle adhesion on the mucosal surface. This suggested that motility patterns on the serosal surface could affect motility patterns at the villi scale.

In order to test this hypothesis, we performed a third experiment in which motility was characterised at both the villus and serosal scales simultaneously. We observed that serosal and mucosal dynamics remained largely synchronized, exhibiting only small, localized phase offsets. These findings support the idea that changes in serosal motility can propagate to the villus scale and modulate particle adhesion.

In summary, this thesis delivers a reproducible experimental and analytical framework for high-resolution mapping of intestinal kinematics and shows how the mechanical environment modulates nearsurface particle transport. These findings contribute to a better understanding of the complex interplay between mechanical stimuli, motility patterns, and transport phenomena in the small intestine, with potential implications for drug delivery and nutrient absorption.

 

Mots Clés / Keywords :

Motilité, Mucus, Adhésion, Biomécanique, Villosités.

Motility, Mucus, Adhesion, Biomechanics, Villi.