Biofluid Mechanics Of Embryo Transfer

Biomécanique des fluides du transfert d'embryon Cette thèse porte sur l'étude du comportement hydrodynamique d'un embryon lors de la procédure de transfert suivant la fécondation in-vitro. Un couple sur six fait l'expérience de problèmes d'infertilité. Aujourd'hui 5 millions de nourrissons sont nés depuis la première fécondation in-vitro en 1978. En 2009, 1.5 millions de cycles de Procréation Médicalement Assistée étaient débutés, donnant ainsi naissance à350 000 nourrissons de par le monde. Le nombre de cycle est en constante augmentation de 5 à 10 % par an et le nombre de cycle de PMA pourrait être proche de 4 millions à l'horizon 2020. Bien que l'étape de fertilisation soit maintenant bien maitrisée avec 80% de réussite, l'étape finale du transfert d'embryon dans la cavité intra-utérine reste une étape critique puisque seulement 25% des cycles mènent à une grossesse viable. Bien que chaque cycle soit couteux, aucun protocole spécifique, optimisé, et indépendant de l'opérateur n'a encore été mis au point. Dans cette thèse, nous nous proposons de démontrer dans un premier temps l'intérêt et la faisabilité d'une approche de bio ingénierie. En effet, bien que l'issue de transfert dépende de nombreux facteurs chimiques et physiologiques, cette étape cruciale peut aussi être étudiée d'un point de vue mécanique des fluides. Cette étape peut être décomposée en plusieurs sous-étapes : l'introduction du cathéter dans la cavité intra utérine, l'injection du fluide medium contenant un ou plusieurs embryons, et le retrait du cathéter. On peut dégager plusieurs paramètres d'importance comme la viscosité des fluides, la vitesse d'injection, la vitesse de retrait du cathéter, le schéma de chargement du cathéter, et les géométries de la cavité et du cathéter. Dans une deuxième partie, nous nous intéressons à la structure des écoulements de fluides intra-uterins au moment de l'injection. L'influence des paramètres constitutifs d'importance est étudiée grâce à un code de calcul résolvant les équations de Navier-Stokes dans une géométrie tri-dimensionnelle idéalisée. Une étude des trajectographies potentielles des embryons est également réalisée et mis en relation directe avec les zones d'implantation optimales et à risques. A l'issue de ces calculs, nous sommes en mesure de proposer des recommandations à l'usage des cliniciens pratiquant le transfert d'embryon. La dernière partie de la thèse est une ouverture vers les méthodes numériquesnécessaires à l'appréhension des phénomènes d'interaction fluide/structure à l'échelle de l'embryon. L'embryon est en effet soumis à des contraintes potentiellement destructrices au moment du transfert qu'il ne nous est pas possible de définir précisément _à l'_échelle de l'utérus. Dans l'optique du développement d'un modèle mécanique d'un blastocyste pour déterminer les paramètres procéduraux minimisant les contraintes, nous présentons l'implémentation de deux méthodes numériques de type Eulerienne-Eulerienne. La première est une méthode level-set dans un code en volumes finis et bénéficiant de raffinement de maillage automatique. La seconde concerne une méthode phase-field basée sur un formalisme éléments finis de type Galerkin discontinu