Contexte scientifique
La sténose aortique unicommissurale est la forme la plus fréquente d’obstruction congénitale de la voie d’éjection du ventricule gauche. Elle résulte d’une valve caractérisée par :
- Une seule commissure fonctionnelle,
- Deux raphés plus ou moins différenciés,
- Une ouverture extrêmement limitée,
- Un mouvement d’"ouverture en clapet” exposant les feuillets à un stress mécanique chronique.
Cette contrainte anormale induit :
- Épaississement tissulaire,
- Excroissances nodulaires,
- Aggravation de la sténose,
- Progression de la fuite aortique dans certaines formes pédiatriques.
La chirurgie (commissurotomie néonatale, bicuspidisation, tricuspidisation, techniques dites bridge-to-Ross) vise à restaurer une biomécanique acceptable. Cependant, les résultats hémodynamiques restent souvent suboptimaux, en raison :
• D’un manque de modélisation précise de l’anatomie unicommissurale,
• D’une absence de simulation du cycle valvulaire complet (structure + fluide),
• D’une évaluation insuffisante des gradients (Vmax) et des régurgitations en pré- et post-opératoire.
Un outil de simulation patient-spécifique devient indispensable pour :
- Comprendre les effets des différentes architectures anatomiques,
- Prédire la performance hémodynamique,
- Guider la décision chirurgicale (bicuspidisation, tricuspidisation, Ross, valve mécanoreconstruite).
Objectifs du stage
Développer un modèle patient-spécifique de valve aortique unicommissurale, permettant :
- La reconstruction 3D de l’anatomie à partir d’imagerie (écho/scanner) à l’aide de logiciels et outils existant au laboratoire M2P2.
- La modélisation structurelle des feuillets intégrant leurs propriétés biomécaniques pathologiques à l’aide d’un code éléments finis disponible au M2P2.
- La simulation fluide-structure du cycle systole/diastole utilisant un code d’interaction fluide-structure développé au M2P2.
- L’analyse hémodynamique complète des résultats de simulation numérique (gradients transvalvulaires (Vmax), pertes de charge, jet systolique, évaluation de la fuite/insuffisance aortique) et comparaison pré/post-opératoire pour différents types d’interventions reconstructrices.
Durée : 6 mois à partir de février 2026, rémunération selon la grille de l’Université Aix Marseille
Encadrement du stage :
- Loïc Macé (loic.mace@univ-amu.fr),
- Jean-Marc El Arid (JeanMarc.EL-ARID@etu.univ-amu.fr),
- Tom Fringand (Tom.Frigand@univ-amu.fr),
- Julien Favier (Julien.Favier@univ-amu.fr)
Lettre de motivation + CV requis.
Profil recherché
Étudiant(e) en Master 2 ou dernière année d’école d’ingénieur en mécanique, biomécanique ou génie biomédical, présentant :
- Curiosité scientifique, autonomie, créativité et rigueur
- Bon niveau d’anglais technique (lu et écrit)
- Intérêt pour les problématiques cardiovasculaires et biomédicales
- Compétences en programmation Python
- Connaissances en mécanique des fluides numérique et méthode des éléments finis
Une soutenance et un rapport seront produits en français ou en anglais.
Références :
A stable and explicit fluid–structure interaction solver based on latice-Boltzmann and immersed boundary methods. T Fringand, I Cheylan, M Lenoir, L Mace, J Favier. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 421, 116777, 2024.
Three-dimensional modelling of aortic leaflet coaptation and load-bearing surfaces: in silico design of aortic valve neocuspidization. LG Macé, T Fringand, I Cheylan, L Sabatier, L Meille, M Lenoir, J Favier. Interdisciplinary Cardiovascular and Thoracic Surgery 39 (1), ivae108, 2024.
Geometry of cusp and root determines aortic valve function. Matsushima S, Karliova I, Gauer S et al. Indian J Thorac Cardiovasc Surg 2020;36(Suppl 1):S64-S70.
Unicuspid aortic valve repair with bicuspidization in the paediatric population. Matsushima S, Heß A, Lämmerzahl JR, Karliova I, Abdul-Khaliq H, Schäfers H-J. Eur J Cardiothorac Surg 2021;59:253–61.
