Du tissu vocal au design d’un nouvel oscillateur biomimétique : matériaux, mécanique et vibrations

Lucie Bailly est chargée de recherches au CNRS. Sa ligne de recherche principale concerne l’étude du comportement mécanique multi-échelles des matériaux souples du/pour le vivant, en interaction avec leur environnement physique (fluide, acoustique) et biologique. Ses activités suivent une démarche biomimétique, composée d’expériences pour la caractérisation structurale et mécanique de matériaux composites architecturés, et de modélisations théoriques multi-échelles. L’application principale de ses travaux concerne aujourd’hui les oscillateurs biologiques et la biomécanique phonatoire.

• https://lab3sr.gricad-pages.univ-grenoble-alpes.fr/people/bailly/
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En cas de pathologie laryngée avancée, la restauration durable des capacités phonatoires des patients par des biomatériaux injectés ou des implants artificiels capables de mimer les vibrations des plis vocaux (ou « cordes vocales ») reste un défi scientifique, clinique et sociétal.

Au cours de ce séminaire, j’exposerai plusieurs années de recherche visant à mieux comprendre le lien entre la microstructure du pli vocal, son comportement biomécanique spécifique et ses propriétés vibratoires remarquables, pour avancer vers le développement de nouveaux oscillateurs « biomimétiques ».  Partant de l’étude approfondie du tissu vocal (caractérisation de son architecture fibreuse 3D, de son comportement mécanique multiaxé et prédiction théorique de ses mécanismes de déformation multi-échelles), cette compréhension s’effectue via le design, la réalisation et la caractérisation de composites modèles « in vitro » (éventuellement biocompatibles), aux propriétés structurales et mécaniques contrôlées (e.g. composites à matrice élastomère ou de type hydrogel, à renforts de fibres micro / nano-métriques architecturés, et aux propriétés mécaniques fortement non-linéaires, anisotropes et viscoélastiques à la macroéchelle). Ces composites modèles sont destinés :

(i) d’une part, à l’étude fondamentale des oscillateurs biologiques, de la phonation humaine et des phénomènes biomécaniques, aérodynamiques et acoustiques mis en jeu (cas des matériaux non biocompatibles) ; (ii) d’autre part, au développement de futurs oscillateurs biomimétiques pour remplacer le tissu vocal en contexte clinique.