Modélisation des cheveux dans une simulation Monte Carlo de propagation lumineuse dans le cerveau pour l’étude de la dosimétrie de la photobiomodulation
Durée : 4 à 6 mois
Encadrement : Tigrane Cantat-Moltrecht, Marjorie Dole
Lieu du stage : Clinatec (17 avenue des Martyrs, Grenoble)
Le contexte
Clinatec, le centre de recherche biomédicale Edmond J. Safra, travaille depuis plusieurs années au développement de solutions technologiques innovantes pour les maladies neurodégénératives. Les professeurs Benabid et Mitrofanis ont initié l’utilisation de la photobiomodulation infrarouge appliquée à la maladie de Parkinson, grâce à un implant intracrânien, qui fait actuellement l’objet d’un essai clinique porté par le CHU de Grenoble.
La photobiomodulation, c’est-à-dire l’application de lumière rouge ou proche infrarouge (λ=600-1300nm) sur les tissus corporels, a été utilisée pour induire de nombreux effets bénéfiques sur la fonction et la survie des cellules dans plusieurs modèles de maladies, parmi lesquelles les maladies neurologiques (Hamblin 2016 ; Mitrofanis 2019). La photobiomodulation présente un bilan de sécurité impeccable, avec peu ou pas de preuves d’effets secondaires ou de toxicité sur les cellules du corps, et les dispositifs sont faciles à utiliser et peu coûteux.
Appliquée de manière extra crânienne, la photobiomodulation pourrait également s’avérer précieuse dans la prévention d’un certain nombre de troubles neurologiques comme les maladies neurodégénératives. De nombreuses recherches sont actuellement en cours afin d’en évaluer le mécanisme d’action d’un point de vue cérébral, et d’en démontrer l’efficacité dans la lutte contre ces pathologies. Cependant la question du dosage est pour l’instant non élucidée, ce qui provient en grande partie d’une incertitude quant à la quantité exacte d’énergie parvenant à traverser les différents tissus cérébraux humains pour atteindre les cibles recherchées. La mise en oeuvre de mesures directes sur tissus humains vivants étant difficile, la modélisation par ordinateur est plus prometteuse.
Le projet
Le but de ce stage sera d’étendre les travaux déjà commencés sur la modélisation de la propagation de l a lumière au sein du cerveau humain, en utilisant des simulations de Monte Carlo dans un espace en maillage tétraédrique.
Pour ce faire, l’étudiant-e reprendra dans un premier temps les modélisations et simulations précédentes pour se les approprier. Ensuite, il s’agira d’établir une modélisation des cheveux : à la fois les représenter dans le modèle informatique et établir expérimentalement leurs propriétaés optiques d’absorption et de diffusion en fonction de leurs caractéristiques (type de cheuveux, couleur, épaisseur de la chevelure, etc). En fonction des résultats obtenus et de l’avancée du stage, le travail pourra être étendu vers une meilleure intégration de l’ensemble du processus de simulation.
Formation et connaissances requises
Connaissances en physique optique et en propagation de la lumière
Aisance avec le travail expérimental en optique
Maîtrise de langages de programmation : Python, Matlab
Bases en modélisation/simulation par ordinateur
Des connaissances en biologie / neurosciences seraient un plus
Anglais écrit et parlé
Rémunération
Tarification minimale légale, en fonction de la convention de stage
Contacts
Tigrane Cantat-Moltrecht
tigrane.cantat-moltrecht@cea.fr
Marjorie Dole
marjorie.dole@cea.fr
Malvina Billères
malvina.billeres@cea.fr
