Conception et développement de générateur-applicateur-détecteur pour l’exposition des milieux biologiques aux champs

Sujets de thèse

Intitulé de la thèse
Conception et développement de générateur-applicateur-détecteur pour l’exposition des milieux biologiques aux champs électromagnétiques intenses sub-nanosecondes.
Publication du sujet sur le site de l’ABG : OUI
Nature du financement : Non connu à ce jour
Domaine de compétences principal (pour l’ABG) : Sciences pour l’Ingénieur
Domaine de compétences secondaire (pour l’ABG) : Biologie, médecine, sant
Spécialité de doctorat : Electronique des hautes fréquences, Photonique et Systèmes

Lieu de travail
XLIM
OSA – Projet Transverse Bioelectrophotonique
123, avenue Albert Thomas, 87060 LIMOGES CEDEX
Laboratoire d’accueil : XLIM/OSA

Introduction
Ce travail de thèse s’inscrit dans les études des interactions des ondes électromagnétiques avec le vivant. Dans la continuité des travaux initiés il y a une quinzaine d’année sur les études des effets sanitaires éventuels des ondes électromagnétiques de la téléphonie mobile, cette activité s’est orientée depuis vers les applications thérapeutiques des champs électromagnétiques.
C’est dans ce contexte que seront menés ces travaux de thèse.
Ils porteront sur le développement de systèmes originaux subnanosecondes, générateur-applicateur-détecteur pour l’exposition des milieux biologiques aux champs électromagnétiques.

Présentation de l’équipe de recherche
Le programme transverse « BioElectoPhotonique » est centré l’étude des interactions des ondes électromagnétiques (EM) avec le vivant et plus particulièrement les impulsions de champ EM ultracourtes (nsPEF), nanosecondes et subnanosecondes. Il porte sur le développement de l’ensemble des systèmes nécessaires pour l’excitation, l’exposition, le diagnostic et l’imagerie de milieux biologiques.
Il s’inscrit dans le cadre du Laboratoire Européen Associé LEA-EBAM et de la chaire «santé» du Labex Σ-Lim.

Résumé de la thèse en français
Ce travail de thèse s’inscrit dans les études des interactions des ondes électromagnétiques avec le vivant.
Ils porteront sur le développement de systèmes originaux subnanosecondes, générateur-applicateur-détecteur pour l’exposition des milieux biologiques aux champs électromagnétiques.
Ce type de systèmes est encore très peu présent dans la littérature et il permettra d’étudier des domaines encore très peu explorés au niveau des interactions et des possibles traitements biomedicaux (comme par exemple le traitement du cancer).

Résumé de la thèse en anglais
This PhD thesis involves the study the electromagnetic waves interactions with living entities.
Its primary objectives are the design of innovative sub nanosecond setups for biological media exposure to electromagnetic fields. The general setup includes development of generators, delivery systems and specific miniature probes.
This system will help in expanding the study to challenging and still little explored research in this field.

Description complète du sujet de thèse
Ce travail de thèse s’inscrit dans les études des interactions des ondes électromagnétiques avec le vivant. Dans la continuité des travaux initiés il y a une quinzaine d’année sur les études des effets sanitaires éventuels des ondes électromagnétiques de la téléphonie mobile, cette activité s’est orientée depuis vers les applications thérapeutiques des champs électromagnétiques.
C’est dans ce contexte que seront menés ces travaux de thèse.
Ils porteront sur le développement de systèmes originaux subnanosecondes, générateur-applicateur-détecteur pour l’exposition des milieux biologiques aux champs électromagnétiques.

Les signaux qui sont aujourd’hui au cœur de nos travaux sont des champs électromagnétiques de très courte durée, typiquement nanoseconde ou sub-nanoseconde, et de très forte amplitude. En effet, le domaine exploré en terme de champ électrique est de l’ordre de celui qui existe au niveau de la membrane plasmique d’une cellule biologique, à savoir le volt sur une distance de quelques nanomètres.

Le développement de générateur sub-nanoseconde reposera sur une technologie optoélectronique. Les performances attendues concernent les impulsions des durées de l’ordre de quelques picosecondes avec des niveaux de quelques kV.
L’application de ce type d’impulsion au niveau du milieu biologique vivant avec un transfère d’énergie optimal peut s’avérer difficile. Le deuxième grand axe de ces travaux portera ainsi sur le développement d’applicateur adapté.
Enfin, ces études concernent des entités comme la cellule, un organisme complexes et petit. Ceci implique des moyens de mesures des grandeurs physiques qui lui sont appliqués très particuliers voir même des défis. La conception de détecteur cellulaire est donc une troisième étape qui viendra s’appuyer et s’adapter aux deux premières.

Ce type de systèmes est encore très peu présent dans la littérature et il permettra d’étudier des domaines encore très peu explorés au niveau des interactions et des possibles traitements biomedicaux (comme par exemple le traitement du cancer).

Pour réaliser ces travaux, on s’appuiera sur nos outils de simulations numériques, sur les moyens expérimentaux mais également sur les collaborations avec des médecins, des biologistes, des biophysiciens, qui sont nombreuses, variés et très internationales (USA, Italie, Roumanie, …).
Un apport conséquent de cette thèse est le développement avec et pour les biologistes de moyens expérimentaux unique au niveau national et international.

Objectifs scientifiques de la thèse
Le développement de générateur sub-nanoseconde reposera sur une technologie optoélectronique. Les performances attendues concernent les impulsions des durées de l’ordre de quelques picosecondes avec des niveaux de quelques kV.
L’application de ce type d’impulsion au niveau du milieu biologique vivant avec un transfère d’énergie optimal peut s’avérer difficile. Le deuxième grand axe de ces travaux portera ainsi sur le développement d’applicateur adapté.
Enfin, ces études concernent des entités comme la cellule, un organisme complexes et petit. Ceci implique des moyens de mesures des grandeurs physiques qui lui sont appliqués très particuliers voir même des défis. La conception de détecteur cellulaire est donc une troisième étape qui viendra s’appuyer et s’adapter aux deux premières.

Compétences à l’issue de la thèse
Compétences:
– travaux de thèse effectués dans un domaine pluridisciplinaire
– travail dans le cadre de projet et de partenariats nationaux et internationaux
– compétence en bioélectromagnétisme
– expérimentation en hyperfréquence et signaux impulsionnels fortes amplitudes

Mots clés (séparés par des virgules)
bioelectromagnetisme
experimentation
simulation hyperfréquence
signaux impulsionnels fortes amplitudes
nanopulses
Conditions restrictive de candidature (nationalité, âge, …) : NON

Expérience/profil souhaité(e)
Le candidat doit avoir une formation en Electronique des hautes fréquences et optique. Une première expérience dans les domaines de l’électromagnétisme ou du bioélectromagnétisme aux fréquences microondes serait appréciée.

Directeur de thèse
Philippe Leveque

Adresse mail du directeur de thèse : philippe.leveque@unilim.fr
Téléphone Directeur de thèse : 05 87 50 67 53

Co-directeur de thèse
Delia Arnaud-Cormos
Adresse mail du co-directeur de thèse : delia.arnaud-cormos@xlim.fr
Téléphone co-Directeur de thèse : 05 87 50 67 55
Cofinancement LABEX SigmaLIM demandé : NON
Thématique LABEX concernée : Thème 6: Santé
Thèse pour Action transverse : OUI

Action transverse concernée et justification
Le programme transverse « BioElectoPhotonique » est centré l’étude des interactions des ondes électromagnétiques (EM) avec le vivant et plus particulièrement les impulsions de champ EM ultracourtes (nsPEF), nanosecondes et subnanosecondes. Il porte sur le développement de l’ensemble des systèmes nécessaires pour l’excitation, l’exposition, le diagnostic et l’imagerie de milieux biologiques.
Il s’inscrit dans le cadre du Laboratoire Européen Associé LEA-EBAM et de la chaire «santé» du Labex Σ-Lim.

Fichier annexe (pdf) : These2012_BioElectroPhotonique

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