ED Mathématiques et Informatique
Etude numérique des ablations par électroporation des tumeurs hépatiques
par Olivier SUTTER (IMB - Institut de Mathématiques de Bordeaux)
Cette soutenance a lieu à 14h00 - à déterminer Centre Inria de l'université de Bordeaux 200 Av. de la Vieille Tour, 33405 Talence
devant le jury composé de
- Clair POIGNARD - Directeur de recherche - Centre Inria de l'Université de Rennes - CoDirecteur de these
- Szopos MARCELA - Professeure des universités - Université Paris Cité - Rapporteur
- Baudouin DENIS DE SENNEVILLE - Directeur de recherche - CNRS, Institut de Mathématiques de Bordeaux, INRIA - Directeur de these
- François CORNELIS - Professeur des universités - praticien hospitalier - Memorial Sloan Kettering Cancer Center - Rapporteur
- Muriel GOLZIO - Directrice de recherche - Institut de pharmacologie et de biologie structurale (IPBS) / CNRS UMR 5089 - Examinateur
- Anthony DOHAN - Professeur des universités - praticien hospitalier - Assistance Publique Hôpitaux de Paris (APHP) / Université Paris Centre - Examinateur
- Emeline RIBOT - Chargée de recherche - Centre de résonance magnétique des systèmes biologiques (CRMSB) / CNRS UMR5536 - Examinateur
- Damien VOYER - Enseignant-Chercheur (ENAC, ISAE) - EIGSI, École d'ingénieurs généralistes - Examinateur
L'électroporation irréversible (IRE) est une technique d'ablation non thermique actuellement utilisée comme option curative de “dernier recours” pour des cancers profonds, non résécables chirurgicalement et contre-indiquées à une ablation thermique en raison de leur proximité avec des structures anatomiques vitales. Le principe de l'IRE consiste à délivrer de multiples impulsions électriques de haute tension et de très courte durée à l'aide de plusieurs électrodes (au moins trois, mais souvent quatre à six) insérées autour de la tumeur sous guidage radiologique. La répétition de ces impulsions induit une perméabilisation irréversible des membranes cellulaires, conduisant à leur apoptose, sans endommager la matrice extracellulaire. Malgré ce mécanisme spécifique, l'efficacité clinique de l'IRE reste inférieure à celle d'autres options thérapeutiques, et plusieurs défis doivent être relevés pour améliorer les résultats cliniques. Premièrement, l'IRE nécessite un positionnement très précis de plusieurs électrodes autour de la tumeur cible, souvent difficile à atteindre par voie percutanée en raison de sa localisation profonde dans le foie. Le schéma d'implantation des électrodes doit être optimisé afin de garantir une couverture adéquate de la tumeur par le champ électrique. Toutefois, l'efficacité du traitement n'est actuellement évaluée qu'a posteriori, et aucun critère d'évaluation peropératoire n'est disponible pour assister les radiologues interventionnels durant la procédure. Deuxièmement, Les tissus traités sont par définition un milieu conducteur hétérogène au minimum du fait de la présence d'une tumeur, mais aussi par la composition de l'organe sous jacent, ainsi que la présence d'éventuelles structures adjacentes. Cette hétérogénéité influence la distribution et l'intensité du champ électrique et doit probablement être intégrée dans les modèles numérique. Enfin, la récidive tumorale restant fréquente après IRE, le suivi post-opératoire, reposant principalement sur l'imagerie par résonance magnétique (IRM), doit être mieux compris et corrélé aux données peropératoires. L'objectif de cette thèse était d'adapter et d'affiner la modélisation numérique de l'IRE pour une évaluation peri-opératoire du traitement des tumeurs hépatiques. À travers quatre études complémentaires, nous proposons des méthodes numériques basées sur des stratégies avancées de recalage d'images, de modélisation mathématique et des simulations informées par les résultats cliniques, afin de progresser vers une évaluation numérique en temps réel de l'efficacité de l'IRE.
ED Sciences et environnements
Transport et Piégeage des Microplastiques dans un Estuaire Macrotidal à Forte Turbidité
par Betty John KAIMATHURUTHY (Environnements et Paléoenvironnements Océaniques et Continentaux)
Cette soutenance a lieu à 14h00 - Salle Univers Bâtiment B18N Allée Geoffroy Saint-Hilaire, CS 50023, 33615 Pessac
devant le jury composé de
- Isabel JALON ROJAS - Chargée de recherche - CNRS - Directeur de these
- Damien SOUS - Maître de conférences - Université de Pau et des Pays de l'Adour - SIAME - CoDirecteur de these
- Elisa Helena Leão FERNANDES - Full professor - Universidade Federal do Rio Grande - Rapporteur
- Manuel DIEZ MINGUITO - Associate Professor - Universidad de Granada - Rapporteur
- Alexandra TER HALLE - Directrice de recherche - CNRS - Examinateur
- Aldo SOTTOLICHIO - Professor - Université de Bordeaux - Examinateur
Les microplastiques sont un polluant émergent dans les milieux aquatiques, et les estuaires constituent des zones clés pour leur rétention et de leur transformation. Toutefois, le nombre limité d'observations in situ, la complexité de l'hydrodynamique estuarienne et la diversité des propriétés des particules entravent la compréhension de leur transport et de leur devenir, ce qui limite l'évaluation précise des risques et des impacts environnementaux. L'objectif de ce travail est d'améliorere la compréhension des processus physiques contrôlant le transport et le piégeage des microplastiques dans les estuaires macrotidaux turbides, en prenant l'estuaire de la Gironde (Sud-Ouest de la France) comme cas d'étude. La méthodologie repose principalement sur un modèle hydrosédimentaire couplé à un modèle lagrangien de suivi particules, complété par des observations in situ. Une revue approfondie des approches de modélisation basées sur les processus appliquées à l'étude de la dynamique des microplastiques a d'abord permis d'évaluer les stratégies de paramétrisation existantes, d'identifier les principaux défis et de proposer des recommandations pour faire progresser la modélisation des microplastiques en estuaire. En s'appuyant sur cette analyse, l'influence relative des processus physiques sur le transport des microplastiques a été examinée au moyen de scénarios de sensibilité utilisant différentes configurations de largage. Les résultats montrent que, pour les particules flottantes, l'interaction avec les berges via les dynamiques échouage–remise en suspension est déterminante, tandis que la remise en suspension et le mélange vertical modulent le transport des particules non flottantes. Les interactions avec les sédiments, telles que la floculation et piégeage temporaire dans les sédiments du fond, renforcent la rétention des microplastiques dans l'estuaire. Les résultats de modélisation indiquent par ailleurs que les processus hydrodynamiques seuls peuvent conduire à un piégeage marqué, modulé par la variabilité saisonnière. Les forts débits fluviaux printaniers favorisent l'export vers l'aval, alors qu'en été, les particules sont davantage retenues. Les particules denses s'accumulent près du bouchon vaseu dans les rivières tidales. Cette accumulation forme un bouchon plastique ou maximum estuarien de microplastiques (EMPM) dans la colonne d'eau, maintenu par un transport net vers l'amont induit par le pompage tidale. Les observations in situ confirment ces résultats, révélant des fortes concentrations de particules près du fond en été dans la Garonne tidale, notamment lors de forts courants de flot et de jusant, avec une dominance des fibres denses. Les simulations montrent également que les particules flottantes sont systématiquement piégées le long d'une ligne frontale proche du chenal principal, générant un EMPM de surface. Dans la partie amont, cette ligne suit la zone primaire de convergence produite par l'effet combiné des courants de marée et de la bathymétrie, tandis que dans l'estuaire central elle se déplace vers une zone secondaire de convergence, probablement due aux caractéristiques morphologiques et l'alternance des régimes de convergence et de divergence au cours du cycle de marée. Les tests de sensibilité montrent enfin que les effets baroclines jouent un rôle significatif dans la formation de ces convergences frontales. Globalement, les estuaires tidaux très turbides constituent des zones de rétention particulièrement efficaces pour les microplastiques, du fait de l'action conjointe de l'hydrodynamique, des interactions sédiments–microplastiques et de la morphologie estuarienne.