Projet ANR-11-BS01-0006 – MEMOVE : Modélisation multi-échelle de l'électroporation validée par les expériences
Programme : Blanc - SIMI 1 - Mathématiques et interactions (Blanc SIMI 1) 2011
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Clair POIGNARD (INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE EN INFORMATIQUE ET EN AUTOMATIQUE - (INRIA Centre Bordeaux Sud-Ouest))
Partenaires : Vectorologie et Thérapeutiques Anticancéreuses; Laboratoire Ampère; Modélisation, Contrôle et Calcul; Laboratoire de Mathématiques de Versailles
Montant : 200000.0 euros
Date de début : 2012
Durée : 36 mois
Résumé : MEMOVE est un projet multi- et inter-disciplinaire qui a pour objectif de développer de nouveaux outils de modélisation mathématique et numérique, ainsi que de nouveaux protocoles expérimentaux pour la compréhension de l'électroperméabilisation par micropulses, de la cellule au tissu. Le consortium est composé de quatre partenaires aux compétences complémentaires: l'équipe projet INRIA MC2, qui est l'équipe porteur de projet et le Laboratoire de Mathématiques de Versailles ont acquis une grande expérience en modélisation ainsi qu'en analyse mathématique et numérique des équations aux dérivées partielles (EDPs), tandis que l'équipe Vectorologie et thérapies anticancéreuses UMR8203 (VAT lab) à l'Institut Gustave Roussy et le laboratoire de bioingénierie Ampère à Lyon ont une grande compétence en électroporation expérimentale ainsi que dans l'étude biochimique et numérique de l'influence des champs électromagnétiques sur les cellules et les vésicules. 
La modélisation de l'électroporation sera effectuée grâce à une forte interaction réciproque entre les expériences et les simulations numériques: les premières donnant les informations préliminaires à l'élaboration de modèles qui permettront de mettre en évidence les phénomènes prépondérants sur lesquels se focaliseront les nouvelles expériences. Le paramétrage des modèles d'EDP est le coeur du projet. Il sera effectué grâce à des techniques d'assimilation de données actuellement développées par MC2.
A l'échelle de la cellule, il s'agira d'obtenir de nouveaux modèles cellulaires décrivant à la fois la perméabilisation membranaire par micropulses et les changements électrophysiologiques à l'intérieur de la cellule pendant le processus d'électroporation (flux ioniques, gonflement de la cellule...). De plus une analyse asymptotique rigoureuse sera effectuée pour étudier l'électropermeabilisation de cellules proches, tandis que parallèlement l'homogénéisation des modèles cellulaires fourniront un premier pas dans la compréhension de l'électroporation de populations de cellules en suspension de densité différentes. Du point de vue expérimental, de nouveaux microsystèmes seront développés, de façon à effectuer à la fois l'électroporation de vésicules et sa quantification en temps réel. Ces expériences mettront en évidence les particularités de l'électroporation cellulaire comparée à celle des vésicules.
A l'échelle du tissu, MEMOVE propose de développer un modèle non-linéaire de conductivité tissulaire qui sera paramétré avec les expériences sur les pommes de terre et les foies de souris, grâce à des techniques d'assimilation de données basées sur la méthode POD.
L'objectif final du projet, une fois que les outils de modélisation auront été obtenus, est de développer des outils de simulation numérique qui permettent l'optimisation de l'application du pulse sur de géométries réalistes de tissus, afin de proposer un code qui puisse être utile aux cliniciens traitant par électrochimiothérapie. Le maillage complet du corps humain développé par le laboratoire Ampère sera utile pour obtenir une optimisation robuste et fiable qui donne les meilleurs paramètres d'application des pulses. Les résultats in silico seront donnés aux expérimentateurs de VAT lab afin de les tester sur les petits animaux.