Soutenance de thèse : Anna BUBLEX

Conception d'un modèle physique pour le développement d'un dispositif textile intelligent destiné à la surveillance du lymphœdème

Doctorante : Anna BUBLEX

Laboratoire INSA : INL - Institut des Nanotechnologies de Lyon

École doctorale : n°160 EEA - Electronique, Electrotechnique, Automatique de Lyon

Le lymphœdème est une pathologie encore mal prise en charge et insuffisamment suivie, d'où l'intérêt de développer un système de surveillance à domicile permettant de connecter les patients aux professionnels de santé via des capteurs portables. Le lymphœdème se caractérise par un gonflement d'un ou plusieurs membres et une modification de leur composition en eau. Il peut donc être efficacement suivi à l'aide de capteurs de bioimpédance et de périmétrie. Bien que cette pathologie puisse toucher les membres supérieurs comme inférieurs, ce travail se concentre spécifiquement sur le membre inférieur. En raison de la grande variabilité physiologique du corps humain, les mesures in vivo présentent une forte variabilité inter- et intra-individuelle, même sur de courtes périodes. Pour pallier ces limitations, des fantômes physiques imitant les tissus biologiques ont été développés. Ces fantômes offrent de nombreux avantages, notamment la répétabilité et la reproductibilité des mesures, une stabilité à long terme, un coût réduit, une facilité de stockage, et l'absence de contraintes éthiques. Si les gélifiants naturels sont fréquemment utilisés, ils présentent généralement une faible résistance mécanique et une stabilité limitée dans le temps, sauf en présence d'additifs. À l'inverse, les matériaux tels que les silicones, les élastomères et les polymères chargés offrent de meilleures propriétés mécaniques et une plus grande stabilité temporelle, mais nécessitent l'ajout de charges conductrices pour reproduire les propriétés électriques des tissus biologiques. La plupart des polymères synthétiques présentent toutefois un fort impact environnemental, à l'exception du cryogel d'alcool polyvinylique (PVA C), considéré comme plus respectueux de l'environnement en raison de sa biocompatibilité et de son procédé de réticulation non toxique. Dans ce travail, des échantillons de PVA C ont été élaborés par cycles contrôlés de congélation/décongélation et combinés à divers agents de charge : composés ioniques, polymères naturels, particules solides, céramiques, liquides hydrophiles et lipides hydrophobes. Leur conductivité électrique et leur permittivité ont été caractérisées par spectroscopie d'impédance bioélectrique (BIS) sur la gamme de fréquence 1 kHz - 1 MHz, à l'aide d'une cellule de mesure standardisée. Des combinaisons spécifiques de charges ont permis de développer des fantômes de muscle et de tissu adipeux à base de PVA C. Les formulations optimisées ont été comparées aux données de référence issues de la base de Gabriel et al. et caractérisées en termes de propriétés électriques, de dureté mécanique et de stabilité lors du stockage sous vide au réfrigérateur. L'impact du nombre et de la durée des cycles de congélation/décongélation sur les propriétés du matériau a également été étudié. En parallèle, des composites à base de silicone ont été formulés pour reproduire le comportement électrique de la peau, et des structures osseuses ont été imprimées en 3D selon des géométries anatomiques
réalistes. Afin de valider les capteurs de bioimpédance et de périmétrie, des fantômes anthropomorphes à quatre couches, représentant un
membre inférieur sain et un lymphœdème de stade 2, ont été développés à l'aide de moules imprimés en 3D. Ces fantômes reproduisent les propriétés électriques et la résistance mécanique des tissus humains, à partir de matériaux stables et de protocoles de fabrication reproductibles.