ECOLE DOCTORALE « Mécanique, Energétique, Génie Civil, Procédés » ED 468 Vous êtes cordialement invités à la soutenance de la thèse de Dmytro, Snisarenko 7 Novembre 2016, 9:30 salle Amphi II, Maison de la Recherche et de la Valorisation (MRV) 118 route de Narbonne, Université de Toulouse TITRE : Clairance de molécules de taille moyenne à travers un rein artificiel Résumé Malgré une longue histoire de développement, l’hémodialyse (rein artificiel) possède encore quelques limitations, telles que la perte des propriétés initiales de la membrane en cours de traitement à cause du colmatage et la mauvaise élimination des toxines urémiques de taille moyenne. La présente étude fait partie d’un projet européen nommé BioArt dont le but est d’apporter des solutions à ces limites. Dans cet objectif, l’un des partenaires du projet a proposé le développement d’un nouveau concept de membrane double couche au sein de laquelle sont incorporées des particules adsorbantes. Une caractérisation complète de cette nouvelle membrane était alors nécessaire, plus précisément l’impact de la matrice mixte sur l’élimination des toxines urémiques de divers groupes devait être évalué, ainsi que la propension du matériau membranaire à se colmater. Les études des phénomènes de colmatage sont classiquement menées à l’échelle macroscopique (faisceau de fibres creuses) sans analyse à l’échelle d’une fibre isolée. Le but premier de la présente thèse a alors été de proposer un dispositif permettant une étude du colmatage membranaire induit par la protéine à l’échelle microscopique. Un dispositif microfluidique transparent dans lequel la membrane polymère est insérée a été élaboré et mis en œuvre pour la filtration des protéines modèles : l’albumine de sérum bovin (BSA) et l’α-lactalbumine. Grâce au couplage avec la microscopie de fluorescence, différents modes d’adsorption des protéines sur la surface de la membrane ont été observés et liés aux variations des conditions hydrodynamiques à l’intérieur de la puce. Il a été constaté, sous certaines conditions, une différence dans l’accumulation de protéines entre l’entrée, le centre et la sortie du canal tandis que dans d’autres conditions cet effet s’annule. En outre, un phénomène inattendu, l’agrégation de l’α-lactalbumine, a été observé au cours de la filtration. La localisation dans le canal et la forme des agrégats dépendent également des conditions hydrodynamiques et de la pression transmembranaire appliquée. Dans le but d’optimiser la conception de la membrane vis à vis de son aptitude à éliminer des molécules de taille moyenne de la circulation sanguine, un modèle mathématique a été proposé. L’objectif du modèle était, en prenant en compte la présence de particules adsorbantes à l’intérieur de la membrane double couche, de rendre compte de la combinaison des trois mécanismes d’élimination du soluté : la convection, la diffusion et l’adsorption. Le modèle permet de prédire l’influence de divers paramètres tels que la diffusivité de la molécule, l’épaisseur de la membrane, la présence de la convection, la charge en particules adsorbantes, sur l’intensification des flux à travers la membrane. Le modèle semble être un outil utile pouvant être appliqué à l’optimisation de membranes pour l’élimination des toxines. Mots-Clés: Hémodialyse, Dispositif Microfluidique, Colmatage de la Membrane, L'adsorption de la protéine, Modèle de transfert de la masse Etablissement d’inscription: Génie des Procédés et de l'Environnement ECOLE DOCTORALE « Mécanique, Energétique, Génie Civil, Procédés » ED 468 Composition du Jury: Prof. Christel CAUSSERAND Dr. Efrem CURCIO Dr. Jean-Baptiste SALMON Prof. Dimitrios STAMATIALIS Université de Toulouse 3 Paul Sabatier Institute on Membrane Technology, National Research Council of Italy, ITMCNR Université de Bordeaux, CNRS, UMR 5258 University of Twente Directeur de these Rapporteur Rapporteur Examinateur