Fabrication additive par frittage de matériaux métalliques biodégradables Mg-Zn pour implants orthopédiques.

Doctorant : Julien MOREAU

Laboratoire INSA : MATEIS - Matériaux Ingénierie et Sciences

École doctorale : ED34 : Matériaux de Lyon

Les alliages de magnésium (Mg) apparaissent comme des matériaux prometteurs pour les applications biomédicales en raison de leur biocompatibilité, leur biodégradabilité et leurs propriétés mécaniques favorables. Cependant, leur dégradation rapide dans des environnements aqueux ont freiné leur utilisation à grande échelle. Cette étude explore l’incorporation de zinc (Zn) et de zirconium (Zr) comme éléments d’alliage afin d’améliorer la résistance à la corrosion. L’objectif principal de cette thèse est la conception d’alliages, en utilisant des procédés de fabrication par métallurgie des poudres et des modifications microstructurales grâce à des traitements de vieillissement. Ces modifications ont été suivies par des mesures de dureté et de puissance thermoélectrique, avec pour but ultime d’obtenir un taux de dégradation contrôlé et prévisible dans des environnements physiologiques. Des alliages Mg-Zn-Zr de haute pureté ont été fabriqués par Spark Plasma Sintering (SPS), en accordant une attention particulière aux effets des paramètres de frittage sur la couche d’oxyde native entourant les particules de poudre d’alliage de magnésium. Les propriétés mécaniques des pièces denses obtenues ont été évaluées afin de déterminer les températures optimales de fabrication. Les propriétés des matériaux ont été caractérisées à l’aide de différentes techniques, notamment la spectroscopie à dispersion d'énergie (EDS), la microscopie optique, la microscopie électronique à balayage (SEM), la diffraction des électrons rétrodiffusés (EBSD), la micro-indentation, les mesures de polarisation potentiodynamique et les études de dégradation in vitro. Les traitements thermiques des alliages ont favorisé la formation de précipités, qui se sont révélés bénéfiques pour la résistance à la corrosion lorsque leur taille et leur distribution étaient correctement maîtrisées. Un autre aspect essentiel de cette étude concerne l’utilisation de la fabrication additive (AM) pour les alliages de magnésium. Outre la personnalisation qu’elle permet dans le domaine médical, l’AM facilite la création de structures cellulaires avec une porosité contrôlée. Ces structures permettent de moduler les propriétés mécaniques tout en favorisant l’invasion cellulaire, un facteur clé en ingénierie tissulaire. Les pièces ont été produits par robocasting, un procédé d’extrusion couche par couche utilisant une pâte composée de poudre et de liant. Ces structures ont ensuite été déliantées et frittées pour atteindre leurs propriétés finales. Bien que le frittage des alliages de magnésium présente des défis importants, l’utilisation du frittage en phase liquide et d’un creuset en labyrinthe a permis d’atteindre le frittage des pastilles pressées et des pièces imprimés. En résumé, cette thèse présente le développement d’un alliage biodégradable Mg-Zn-Zr conçu pour des applications orthopédiques. Les propriétés mécaniques et de corrosion ont été optimisées grâce à la fabrication de pièces denses par SPS, et une méthode de robocasting pour les alliages de magnésium a été développée, ouvrant la voie à des implants biodégradables imprimés en 3D.

Événement porté dans le cadre du FASSIL, Festival Arts Sciences et Sociétés de l'INSA Lyon.

Inspirée par le modèle de la Fresque du Climat et de la capacité à mobiliser de l’intelligence collective pour aborder des sujets complexes, Nightline crée la Fresque de la Santé Mentale®, dans une approche généraliste et universelle de la santé mentale à tout âge.

Son objectif ? Outiller chacun·e, et les jeunes en particulier, pour prendre soin de leur santé mentale et de celle des autres en :

👉 sensibilisant au sujet de la santé mentale via des espaces de discussion

👉 informant sur les ressources à disposition de chacun·e, pour soi et pour les autres

👉 proposant des pistes d’action pour s’engager en faveur de la santé mentale à une échelle collective Ainsi, la Fresque de la Santé Mentale® contribue au développement du pouvoir d'agir de chacun·e sur sa santé mentale.

Avec le soutien de la Fondation Sisley d’Ornano, et en partenariat avec le Psycom pour la conception.

Les ateliers se déploient en touchant en premier lieu le public cible de Nightline : les jeunes, et tout particulièrement les étudiant·e·s.

La Fresque de la Santé Mentale® est une marque déposée Nightline Pour plus d’informations, cliquez ici. Pour se donner une idée : https://www.youtube.com/watch?v=qTmRIiy19Mw

 

Événement porté dans le cadre du FASSIL, Festival Arts Sciences et Sociétés de l'INSA Lyon.

En savoir plus : → Je découvre le programme du Festival FASSIL : 

Health Data: Exploring And Enhancing Emerging Privacy- Protection Mechanisms

Doctorant : Thomas LEBRUN

Laboratoire INSA : CITI

École doctorale : ED512 Informatique et mathématiques de Lyon

Les données de santé représentent une grande quantité d'informations, générées quotidiennement et sensibles par nature. Cependant, leur partage est essentiel pour l'avancement de la recherche et, en fin de compte, l'amélioration des soins aux patients. L’utilisation des données médicales est confrontée à des limitations dues à leur sensibilité et à la nécessité de garantir la confidentialité, encadrée par les réglementations en vigueur. Cela nécessite une protection renforcée. L’intérêt pour des alternatives au partage de données brutes, telles que la pseudonymisation ou l’anonymisation, augmente avec les besoins d’accès à des données d’apprentissage pour l’utilisation de l’intelligence artificielle, qui requiert de grandes quantités de données pour fonctionner efficacement en tant qu’assistant médical. Dans cette thèse, nous examinons de nouvelles méthodes respectant la vie privée, rendues possibles par les avancées rapides de l’intelligence artificielle. Plus spécifiquement, mon analyse porte sur l’amélioration d’alternatives à la centralisation de données sensibles : l’apprentissage fédéré, une méthode décentralisée d’entraînement des modèles d’IA sans partage de données, ainsi que de la génération de données synthétiques, qui crée des données artificielles similaires aux données réelles. Considérant l’absence de consensus pour l’évaluation de la confidentialité de ces nouvelles approches, nous avons axé notre travail sur la mesure méthodique de la fuite de confidentialité ainsi que la balance avec l'utilité des données synthétiques ou du modèle d'apprentissage fédéré. Mes travaux incluent un mécanisme pour améliorer les propriétés de confidentialité de l'apprentissage fédéré ainsi qu'une nouvelle méthode de génération conditionnelle de données synthétiques. Cette thèse vise à contribuer au développement de cadres plus robustes pour le partage sécurisé des données de santé, en conformité avec les exigences réglementaires, facilitant ainsi des innovations en matière de santé.

Depuis quelque temps, la couverture médiatique sur la santé mentale des jeunes augmente. Comment rendre ce sujet moins froidement factuel ou médical mais plus sensible, plus artistique ?

Portée par trois insaliens en section Arts-plastiques-études, l’exposition Fissures invite à réfléchir aux complications que peuvent rencontrer les étudiants, à se questionner sur les signaux d’alarme, ou encore sur les pensées d'épisodes de mal-être. Sculptures, gravures, peintures (de Lucie Dumas, Marianne Gaillard, Yann Tobet) et poèmes (de Fatma Bouricha) dialoguent autour de ce thème.

Écoulement intraventriculaire en échocardiographie Doppler avec réseaux de neurones fondés sur la physique

Doctorant : Hang Jung LING

Laboratoire INSA : CREATIS
École doctorale : ED162 : MEGA de Lyon (Mécanique, Energétique, Génie civil, Acoustique)

Les maladies cardiovasculaires sont les principales causes de décès dans le monde, causant plus de 20 millions de décès chaque année. L'évaluation de la santé cardiaque est cruciale pour prévenir ces maladies. Pour cela, l'échocardiographie est couramment utilisée en routine clinique à cause de sa portabilité et de son coût abordable. Les examens échocardiographiques évaluent la fonction systolique et diastolique du cœur, mais les mesures de la fonction diastolique peuvent parfois donner des résultats de diagnostic discordants. Explorer des biomarqueurs alternatifs, comme le flux sanguin intracardiaque, pourrait améliorer la précision de la quantification de la fonction diastolique. La cartographie du flux vectoriel intraventriculaire ou “intraventricular vector flow mapping” (iVFM) est une technique qui reconstruit le flux sanguin vectoriel à partir des champs scalaires fournis par l'échocardiographie Doppler couleur, mais elle nécessite des étapes de prétraitement chronophages. Dans cette thèse, nous avons utilisé l'apprentissage profond (DL) pour automatiser ces étapes, y compris la segmentation du ventricule gauche et la correction des artefacts de repliement de phase ou l'aliasing. Nous avons également développé des méthodes basées sur les réseaux de neurones fondés sur la physique pour reconstruire l’écoulement vectoriel intraventriculaire, montrant que ces approches peuvent améliorer l'efficacité et la précision de l'iVFM. L'automatisation complète du pipeline d'iVFM à l'aide de réseaux de neurones, de la segmentation à la reconstruction du flux vectoriel, améliore la fiabilité de l'iVFM. La prochaine étape serait d'appliquer cet outil en milieu clinique pour explorer et extraire de nouveaux biomarqueurs basés sur le flux, ce qui pourrait bénéficier à la détection précoce des maladies cardiovasculaires.

Troisième séminaire "Let's look up! Ingénierie et recherche au prisme de la santé globale : Du soin dans l’ingénierie !"

Lors de ce troisième séminaire, le soin et le besoin de prendre soin des humains et des non-humains dans la conception, l'usage, l'appropriation, la production des techniques seront questionnés.

Avec la participation de :

• Jean-Philippe Pierron, Professeur des universités en philosophie de la vie, de la médecine et du soin, au Département de philosophie, UMR LIR3S, Université de Bourgogne et Directeur de la chaire Valeurs du soin de l’Université Jean-Moulin Lyon 3, France.
• Lucie Dalibert, maîtresse de conférences en philosophie des techniques et humanités médicales.
• Romain Colon de Carvajal, professeur agrégé d'ingénierie mécanique à l'INSA Lyon.

Séminaire co-modal (présentiel et distanciel). Inscription gratuite, mais obligatoire.

 

 

Interactions rayonnement-atmosphère en milieu urbain : modélisation avancée et analyse de leurs effets sur le rafraîchissement

Doctorant : Félix SCHMITT

Laboratoire INSA : CETHIL

École doctorale : ED162 : MEGA de Lyon (Mécanique, Energétique, Génie civil, Acoustique)

Avec l'urbanisation mondiale croissante et des vagues de chaleur de plus en plus intenses et fréquentes, la surchauffe urbaine a des conséquences délétères sur le confort et la santé des citadins. Prédire les conditions microclimatiques urbaines est dès lors crucial pour comprendre et atténuer cette surchauffe. Ce travail de thèse propose un modèle micro-météorologique avancé, capable de simuler les interactions entre rayonnement infrarouge thermique (IRT) et atmosphère urbaine à micro-échelle. Il s’agit du couplage entre un solveur CFD basé sur la méthode de Boltzmann sur réseau et la simulation des grandes échelles, et un solveur IRT en milieu participant. Le solveur IRT est d’abord appliqué dans une rue canyon dont les parois sont plus chaudes que l'air. Les résultats montrent que le flux IRT moyen absorbé aux parois est surestimé de 4 à 12 W/m2 en considérant l'air comme transparent, pour un rapport d'aspect compris entre 0,75 et 2,4. Des simulations de convection mixte sont ensuite réalisées dans une rue canyon à échelle réduite, dont les parois sont chauffées, démontrant la capacité du solveur à reproduire les caractéristiques moyennes et turbulentes de l'écoulement mixte et des transferts de chaleur, par comparaison des solutions à des mesures en soufflerie. Enfin, des simulations micro-météorologiques couplées IRT- CFD dans une rue canyon à échelle réelle, sous des conditions météorologiques réalistes, sont effectuées afin d’évaluer l’impact des interactions IRT/air sur l’écoulement et le rafraîchissement de la rue après le coucher du soleil. Les résultats indiquent que l'écoulement mixte n’est pas affecté par les interactions. Le refroidissement moyen de surface est 4 à 8 % plus rapide avec les interactions. L'ensemble de ce travail conforte la pertinence d'un niveau de modélisation élevé dans une configuration de rue pour l'étude dynamique des microclimats urbains sous l'influence des interactions IRT/atmosphère.

Selon les données du 6ᵉ rapport du GIEC, le changement climatique est la plus grande menace pour la santé humaine. Maladies cardiovasculaires causées par les hausses des températures, maladies respiratoires liées à la pollution atmosphérique, maladies animales transmissibles à l’homme causées par l’effondrement de la biodiversité et l’agriculture intensive, ou encore problèmes de santé mentale, avec le développement de troubles anxieux et des traumatismes causés par les catastrophes naturelles. Toutes ces maladies de société ont un trait commun : « Elles sont intrinsèquement liées aux nouveaux modes de vie de nos sociétés industrialisées. C’est un constat difficile, dont il ne faut pas se détourner », ont affirmé Marianne Chouteau et Adina Lazar, enseignantes chercheuses à l’INSA Lyon. À l’occasion du deuxième séminaire « Let’s look up! » en mai dernier, le collectif de chercheurs et d’enseignants-chercheurs de l’INSA Lyon et de l'Université Lyon 1 ont exploré cette thématique.
 
Le cas des zoonoses
Les dernières décennies ont montré une accélération dans l’émergence de zoonoses, ces maladies qui passent de l’animal à l’homme. Déjà identifié depuis le Néolithique, il est désormais connu que ce mécanisme de contamination peut être à l’œuvre dans différents cas : lors d’un contact direct avec un animal contaminé ; par l’intermédiaire de l’environnement (eau, sols) ; par l’intermédiaire d’un animal vecteur ; ou encore par la consommation d’aliments d’origine animale contaminés. C’est avec la présentation détaillée de cette pathologie bovine que débute la présentation de Thierry Baron¹,chef de l’Unité Maladies Neurodégénératives de Lyon. Après des années de recherches sur les maladies à prions, il dirige aujourd’hui des études sur la maladie de Parkinson et autres variants. À travers ses travaux, il a pu montrer que le développement de cette maladie pouvait être favorisé par l’exposition à divers composés naturels ou artificiels comme les pesticides. « Les maladies à prions sont, dans la plupart des cas, considérées comme sporadiques, et leur cause est inconnue. Mais parfois des clusters de malades sont observés localement, il est alors possible d’aller rechercher les déterminants possibles de ces maladies par des enquêtes de terrain », explique le directeur de recherches de l’ANSES.
 
Environnement et technologie : les autres déterminants de la santé
Dans les années quatre-vingt, la crise de la vache folle avait sévi en Europe, causé notamment par la concentration d’animaux d’élevage. La crise avait entraîné des victimes humaines, des milliers de vaches abattues et une crise économique pour la filière bovine, conséquences d’un changement du procédé industriel de fabrication de farines animales. La baisse de la température de cuisson, qui visait à optimiser la qualité nutritive, limiter le coût de production, et réduire l’impact sur l’environnement et le personnel technique, a conduit à une crise de grande ampleur. Ainsi, dans le cas de la crise de la vache folle, la barrière de l’espèce a été franchie : le prion est passé du mouton à la vache, puis de la vache à l’homme via l’alimentation causant 28 décès recensés et confirmés. Intrinsèquement liée à l’organisation industrielle, cette crise a souligné les limites de la logique de performance de nos sociétés. « C’est une illustration de la nécessité de considérer la santé de façon globale. La logique productiviste s’est construite sur une rupture complète de l’homme avec son écosystème. Aujourd’hui, on le sait : les déterminants de la santé humaine ne sont pas seulement d'ordre biologique et social, mais aussi d'ordre environnemental et technologique », explique Nicolas Lechopier, maître de conférences à l’Université Lyon 1 en philosophie spécialiste d’éthique de la santé publique et animateur des débats lors de ce séminaire.  
 
Des territoires sacrifiés à l’industrie du pétrole
Gwenola Le Naour, maîtresse de conférences à Sciences Po Lyon, est spécialiste de l’histoire des pollutions et des mobilisations pour la santé. Elle a souligné le rôle crucial des savoirs de ces habitants vivants sur des territoires sacrifiés par les activités industrielles, dans la dénonciation des effets sur leur santé. « On a vu apparaître, dans l’histoire des pollutions et des mobilisations pour la santé, des sources nouvelles – enquêtes et luttes des travailleurs et des riverains, éclairant les dégâts environnementaux et sanitaires et les luttes pour la santé environnementale. Par exemple, dans les territoires pétroliers au 20ᵉ siècle, les plaintes des populations qui vivent dans ces zones industrielles sont systématiquement disqualifiées, car perçues comme non scientifiques. Cependant, elles parviennent à mobiliser et à produire des savoirs leur permettant de contester les stratégies entrepreneuriales menaçant leurs lieux de vie », a expliqué la chercheuse qui s’est également intéressée dans un prisme plus contemporain, aux mobilisations contre la pollution du sud Lyonnais.
 
En organisant le cycle de séminaires « Let’s look up! », le collectif de chercheurs et d’enseignants-chercheurs de l’INSA Lyon et de l'Université Lyon 1 souhaitent questionner le concept “One health” à travers différentes voies. « En questionnant les liens entre la santé humaine, la santé animale et l’environnement, nous souhaitons repenser nos pratiques de recherches quotidiennes. Nous sommes issus de la biologie et des Sciences Humaines et Sociales (SHS), mais nous avons bon espoir de diffuser l’importance du vivant auprès de nos collègues, en lui laissant la capacité de se restaurer, et retrouver un équilibre. Pour citer Baptiste Morizot, philosophe et maître de conférences, ‘le vivant actuel, ce n’est pas une cathédrale en flammes, c’est un feu qui s’éteint. Et le défendre, ce n’est pas le rebâtir comme une cathédrale en ruine, c’est l’aviver’. »  

 

 

[1] Thierry Baron, DR ANSES, est chef de l’unité de l’Unité Maladies Neurodégénératives de Lyon et responsable du laboratoire National de Référence sur les maladies à prions des ruminants.

Deep brain unsupervised anomaly detection model based on multimodality imaging

Doctorante : Daria ZOTOVA

Laboratoire INSA : CREATIS

Ecole doctorale : ED160 EEA

L'épilepsie touche environ 65 millions de personnes dans le monde, nécessitant pour certains une intervention chirurgicale dépendante de la localisation précise de la zone épileptogène. Cette thèse vise à améliorer la détection des lésions épileptogènes via un système de diagnostic assisté par ordinateur (CAD), en utilisant des données neuroimagerie multimodales. Elle propose l'utilisation de réseaux siamois non supervisés avec des modèles SVM à classe unique pour identifier les anomalies dans les scans cérébraux, initialement testés sur des IRM T1 et FLAIR.
Une contribution majeure est le développement de méthodes pour générer des images PET synthétiques à partir de scans IRM T1, améliorant les capacités de détection du système CAD et abordant le défi des modalités manquantes en utilisant ces images synthétiques comme remplacement des données PET réelles. Cette approche permet une intégration multimodale efficace pour la détection de zones épileptogènes.
La première partie de la thèse examine les avancées dans l'apprentissage profond pour l'imagerie médicale et les stratégies d'intégration des données. La seconde partie détaille les expériences sur la synthèse PET et l'amélioration de la performance du modèle CAD avec l'intégration des données PET synthétiques. Ce travail avance le domaine de l'imagerie médicale dans la recherche sur l'épilepsie et propose des pistes pour améliorer la détection des lésions et les résultats chirurgicaux.

Multi-Objective Optimization in Short and Mid-term Home Health Care Planning

Doctorante : Jiao ZHAO

Laboratoire INSA : DISP

Ecole doctorale : ED512 Infomaths

L'industrie des Soins de Santé à Domicile (SSD) offre des soins essentiels aux personnes âgées, handicapées et malades chroniques, financée par l'assurance sociale et la fiscalité. Les entreprises SSD doivent planifier efficacement pour maximiser l'utilisation des ressources et assurer des soins de qualité.
Dans les entreprises de SSD, les gestionnaires acceptent un nombre limité de patients, évaluant leur niveau de dépendance et planifiant leurs services hebdomadaires. Les soignants, internes et externes, visitent les patients selon des itinéraires et horaires définis. L'objectif est de créer ces itinéraires et horaires tout en considérant le nombre de soignants différents. Une approche de programmation linéaire en nombres entiers mixtes est utilisée, intégrant une recherche de grand voisinage dans un cadre de recherche locale améliorée. Les résultats montrent une performance supérieure à la méthode augmentée de contrainte et enfin des recommandations de gestion sont données.
Suite à la planification hebdomadaire en soins à domicile, des incertitudes liées aux temps de service peuvent survenir, affectant la qualité du service. Pour y remédier, nous introduisons un problème d'optimisation bi-objectif pour la planification et le routage incertains. Nous proposons des versions déterministes et stochastiques d'une recherche adaptative de grand voisinage intégrée dans un cadre de recherche locale multidirectionnelle améliorée, offrant une efficacité supérieure comparée au Solveur Gurobi. La robustesse de notre modèle et méthode est confirmée par une analyse de sensibilité. Enfin, l'application pratique de cette méthode est démontrée par un cas réel, accompagnée de recommandations managériales.