La bioméchanique de la production des flux d'eau intra-oraux chez les poissons – IOFLOW

La tête des poissons est une structure remarquablement mobile impliquée dans de nombreuses fonctions telles que l’acquisition de nourriture et la respiration. Cependant de nombreuses questions se posent sur comment les poissons génèrent un flux d’eau qui répond aux demandes biomécaniques spécifiques de ces fonctions? Bien que l’hydrodynamique à l’intérieur de la cavité buccale remplie un rôle clé durant la succion et la ventilation des branchies, ce phénomène reste encore mal compris du fait de l’accès visuel difficile dans cette cavité et des limitations des modèles mathématiques actuels. Cependant, sans ces connaissances l’extraordinaire diversité crânienne observée chez les poissons reste largement inexpliquée.

Ainsi, l’objectif du projet IOFLOW est de mieux comprendre les principes fondamentaux de la dynamique des flux d’eau au sein de la cavité buccale et comment ces flux sont générés par les mouvements du système ostéo-musculaire crânien. Ma recherche portera sur trois mécanismes associés mais fonctionnellement distincts chez deux espèces modèles de téléostéens présentant un plan d’organisation classique : l’alimentation par succion, l’alimentation par filtrage, et la respiration par ventilation. Pour la première fois, de nouvelles méthodes seront utilisées afin d’analyser de façon quantitative l’hydrodynamique intrabuccale : la vélocimétrie des particules radio-opaques aux rayons X en 3D, la vélocimétrie de particules endoscopique au laser et la modélisation 3D de la dynamique des fluides avec des modèles computationnelles. Ces méthodes ont été développées récemment à des fins d’ingénierie, et seront étendues et optimisées afin d’être utilisées dans des protocoles de recherche en biomécanique et morphologie fonctionnelle.

Les nouvelles applications expérimentales et les modèles mathématiques proposés ouvriront de nouvelles perspectives de recherche et me permettront de tester et de proposer de nouvelles hypothèses sur l’adaptation fonctionnelle de ce système. Ma recherche constituera une avancée majeure dans ce domaine de recherche en montrant comment la sélection naturelle a modelée l’anatomie crânienne et la cinématique observée dans ce groupe de vertébrés très diversifié. Cette recherche a un fort potentiel de développement d’applications pour l’ingénierie basées sur des principes de biomimétiques.