En orthopédie, l’utilisation d’un implant hybride constitué d’un substrat poreux dans lequel sont cultivées des cellules osseuses provenant du patient est une technique de greffe actuellement développée. La culture des cellules est effectuée au sein d’un bioréacteur, où l’implant est perfusé pendant plusieurs semaines. La perfusion permet l’apport d’oxygène nécessaire aux cellules pour leur développement. La maîtrise des phénomènes de transport au sein de l’implant est donc essentielle à la réussite d’une telle culture cellulaire. L’étude ici présentée, a abouti à la mise en place d’un modèle simplifié permettant de résoudre par simulation numérique un problème de transport d’oxygène stationnaire en milieu poreux. Ce modèle prend en compte l’influence de la géométrie complexe de l’implant sur les vitesses locales du fluide nutritif perfusé et un terme « puits » non linéaire imposé par la spécificité de la consommation cellulaire. La résolution numérique faiblement couplée de l’équation de convection-diffusion et celles de Navier Stokes est alors nécessaire.
Une longueur de pénétration de l’oxygène dans le milieu poreux est calculée, l’hétérogénéité locale chimique et mécanique de l’environnement de culture mise en évidence, et l’influence de différents paramètres tels que la vitesse de perfusion ou la concentration initiale en oxygène du fluide nutritif est analysée de manière théorique. Bien qu’il soit nécessaire de compléter ce modèle, nous pouvons ainsi envisager de choisir une taille d’implant adaptée et de définir des conditions de culture optimales préalables à la réalisation d’un processus de culture performant
