Les écoulements dipolaires sur réseau comme modèle minimal pour la dysfunction microvasculaire cérébrale – INNERMOST

La microcirculation du sang alimente les neurones en oxygène et élimine leurs déchets toxiques grâce à un dense réseau de capillaires connecté à des vaisseaux arborescents plus larges. Cette architecture microvasculaire donne lieu à des distributions très hétérogènes du débit sanguin et du temps de parcours, dont les conséquences sur la physiopathologie du cerveau commencent à être comprises. Dans ce contexte, les partenaires d'INNERMOST ont uni leur expertise sur la physique du transport dans les milieux désordonnés et sur la microcirculation cérébrale pour fournir un nouveau cadre modélisant la dynamique du transport dans les réseaux microvasculaires cérébraux, basé sur l’analogie théorique avec des écoulements dipolaires sur réseaux (Goirand et al. Nat Comm 2021). Ce modèle capture l’émergence d’un transport anormal se traduisant par l'apparition de régions critiques, hypoxiques ou avec des concentrations anormales des déchets métaboliques impliqués dans la maladie d'Alzheimer.
Bien que permettant l’établissement des premières relations quantitatives entre la structure du réseau et ces défaillances microvasculaires, il pose aussi des questions nouvelles qu'INNERMOST vise à explorer. En utilisant des simulations hautement-résolues de l’écoulement sanguin et du transport dans des réseaux modèles et anatomiquement réalistes, nous étudierons les couplages entre transport anormal et non-linéarités des écoulements réactifs de globules rouges (WP1). Nous établirons ensuite comment l’organisation spatiale du réseau contrôle l’apparition des régions critiques (WP2). Nous explorerons enfin si les adaptations dynamiques du diamètre des vaisseaux en réponse à l'activité neuronale ou aux stresses physiologiques peuvent atténuer les effets délétères du transport anormal. INNERMOST ouvrira ainsi de nouvelles voies pour la modélisation physique du transport cérébral, offrant un cadre unique pour comprendre le rôle des mécanismes microvasculaires dans les pathologies cérébrales.