Dynamique de vésicules en écoulement

Abstract

La compréhension de la rhéologie du sang (fluide complexe composé de 50% de plasma et 40% de globules rouges en volume) est d'une grande importance. Pour atteindre cette compréhension, il est nécessaire de comprendre le comportement des globules rouges en écoulement. Nous avons étudié l'écoulement de vésicules lipidiques, qui sont des modèles simples de globules rouges, en possèdent les propriétés mécaniques de base et en reproduisent certains comportements. Notre but premier est de comprendre le comportement de l'objet isolé avant d'étudier les interactions hydrodynamiques entre objets en écoulement et la rhéologie des suspensions L'étude de ve sicules soumises à un écoulement de cisaillement, expérimentale dans un premier temps, a montré un ralentissement du régime de tumbling prédit par le modèle théorique qui fait référence. Ce ralentissement est confirmé par un modèle analytique simple de vésicule rectangulaire. ou il est montré que le ralentissement apparent de la rotation est dû au couplage entre le mouvement de rotation et la déformation de l'objet. L'étude de vésicules en écoulement confiné (ou les dimensions du canal sont comparables à celles des objets en écoulement) a montré une large gamme de forme accessible aux vésicules dont certaines sont identiques à la forme observée pour les globules rouges dans les capillaires sanguins (forme de parachutes). L'influences des différents paramètres de l'écoulement et de l'objet sur la forme adoptée est soulignée. Les tests de résistances ainsi que le matériel développé dans le cadre du projet Biomics (BlOMlmetic and Cellular Systems) sont présentés.Understanding blood rheology and flow (blood is a complex fluid composed of 50% of plasma and 40% of red blood cells, RBC) is a major issue. A first important step is the understanding of the behavior of individual RBC in flow. We studied the flow of a simple model of RBC : giant lipid-vesicles. Vesicles have RBC's basic mechanical properties and reproduce sorne oftheir behaviour in flow. Our purpose is to understand the flow of isolated object then to study hydrodynamical interactions between several flowing objects and last, the rheology of suspensions. We first experimentaly studied the dynamics ofvesicles under shear flow and notice a significant slowing down of the tumbling motion as the shear rate is increased, with respect to the analytical reference mode! which does not include deformability of objects. A simple analytical model ofrectangular vesicles, taking in to account the coupling between rotation an shape was developped. This model qualitatively show the same slowing down of the rotation and strong deformation ofvesicle during tumbling. We also studied confined flows ofvesicles (in tubes with diameters close to vesicles' sizes). We observed a variety ofequilibrium shapes, sorne ofthem similar to RBCs flowing into narrow blood capillaries (bell shape). The influence ofvesicles and flow parameter over the equilibrium shape is studied. We also present different facilities developped in the frame of the ESA Biomics project (BIOMlmetic and Cellular Systems) and results of mechanical tests on vesicles performed in that context.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF