Contribution à la modélisation du comportement électromagnétique de milieux biologiques exposés à des impulsions de champ électrique nanosecondes

Discipline

Électronique des Hautes Fréquences et Optoélectronique

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

bioélectromagnétisme, cellules (biologie), modélisation numérique, membrane

Mots-clés

électromagnétisme -- Effets physiologiques - Thèses et écrits académiques,

Noyau cellulaire - Thèses et écrits académiques,

Techniques des impulsions (électronique) - Thèses et écrits académiques,

Membrane cellulaire - Thèses et écrits académiques,

Champs électriques - Thèses et écrits académiques,

Différences finies - Thèses et écrits académiques

Ces dernières années l'intérêt des scientifiques pour les effets des champs pulsés sur les milieux biologiques se dirige vers des impulsions de très courtes durées (ns) et de très fortes amplitudes (MV/m). Ces impulsions affectent d'avantage le milieu intracellulaire que la membrane plasmique, par opposition aux impulsions ms-μs d'amplitude plusieurs kV/m qui sont employées dans des traitements anticancéreux pour leurs effets sur la membrane plasmique. Ce travail de thèse a permis de mettre en place et de valider les outils pour la modélisation à l'échelle de la cellule. Ces outils nous permettent d'une part de définir les impulsions de champ électrique au niveau de la cellule et d'autre part les potentiels transmembranaires. Un modèle numérique qui repose sur une approche quasi-statique avec une résolution en différences finies a été définie. Cette approche a permis de mettre en évidence l'influence de la distance inter électrode des systèmes d'exposition (microdispositif) sur le champ local (au voisinage de la cellule). La définition d'un modèle de membrane équivalent d'épaisseur plus importante a permis de pallier à la contrainte qu'impose le rapport d'échelle épaisseur de membrane-diamètre de la cellule sur le pas de discrétisation. Ces outils sont indispensables pour l'étude des impulsions nanosecondes et plus encore pour les impulsions subnanosecondes permettant d'accéder à la microdosimétrie.