Thèse Caractérisation Expérimentale et Modélisation des Bas de Compression sur une Géométrie Réaliste de Jambe H/F - Doctorat_Gouv

Établissement : Université de Lille
École doctorale : ENGSYS Sciences de l'ingénierie et des systèmes
Laboratoire de recherche : GEMTEX - Laboratoire de Génie et Matériaux Textiles
Direction de la thèse : Ahmad Rashed LABANIEH ORCID 0000000270814603
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-17T23:59:59

Les bas de compression médicale (BCM) sont largement utilisés pour le traitement des pathologies veineuses et lymphatiques. Ils exercent une pression contrôlée sur le membre inférieur afin d'améliorer le retour veineux, réduire l'oedème et stabiliser les affections chroniques. Leur efficacité thérapeutique dépend de l'intensité et de la répartition de la pression d'interface, générée par la tension du bas sous déformation circonférentielle. Les BCM sont constitués de structures tricotées renforcées par des fils élastiques, dont la densité locale définit des zones de compression graduée. Comprendre l'influence de la microstructure textile sur la réponse mécanique est essentiel pour prédire la pression locale.

Les approches existantes comprennent les mesures expérimentales, les modèles analytiques et les simulations numériques. Les expérimentations nécessitent un prototype physique et ne permettent pas une généralisation facile à différentes morphologies de jambe. Les modèles analytiques reposent sur des formulations simplifiées, telles que la loi de Laplace. Les simulations numériques permettent d'estimer la pression sur des géométries complexes et soutiennent la conception personnalisée, mais supposent souvent des matériaux homogènes et des structures simplifiées, ne capturant pas l'anisotropie et l'hétérogénéité des tricots renforcés.
Dans le cadre du programme SYMPHONIES (2022-2025), un modèle hybride discret de la structure tricotée a été développé, intégrant l'architecture des fils de renfort et leur densité locale. Ce modèle permet une paramétrisation indépendante des composants et capture les variations locales de tension et de rigidité. La validation sur des géométries cylindriques a montré sa précision et identifié les paramètres sensibles.
La thèse visera à étendre le modèle hybride à une géométrie complète de jambe avec des zones de densité différenciée. Les objectifs incluent l'étude des interactions entre zones, la sensibilité à la courbure locale et la généralisation à différents taillages. Les comportements dépendant du temps et hystérétiques du tricot et des tissus mous seront également intégrés. Enfin, le modèle sera adapté à d'autres dispositifs de compression, comme les orthèses de membre supérieur ou la contention abdominale, en identifiant les structures clés, en caractérisant leurs lois mécaniques et en adaptant la géométrie et le comportement du modèle.
Le projet combine modélisation numérique, simulation par éléments finis et caractérisation expérimentale pour soutenir la conception personnalisée de dispositifs de compression médicale

Les bas de compression médicale (BCM) sont largement utilisés dans le traitement des pathologies veineuses et lymphatiques [1], [2]. Ces dispositifs exercent une pression externe contrôlée sur le membre inférieur afin d'améliorer le retour veineux, de réduire l'oedème et de stabiliser les affections chroniques. Leur efficacité clinique dépend directement de l'intensité et de la répartition de la pression d'interface appliquée sur la jambe [3]. Cette pression est générée par la tension développée dans le BMC lorsqu'il est étiré sous l'effet d'une déformation circonférentielle [4].
Les BCM sont fabriqués à partir de structures tricotées renforcées par des fils élastiques guipés (dit fil de renfort) [4]. Le comportement mécanique du BCM résulte de l'action combinée de ces deux composants. La variation de la densité des fils de renfort dans une zone sur la longueur du bas impacte fortement la rigidité de cette zone, permettant ainsi de définir une compression graduée nécessaire à l'efficacité thérapeutique. Il est donc essentiel de comprendre l'influence de la structure locale du textile sur la réponse mécanique et la tension développée dans chaque zone afin de prédire la pression exercée sur le membre.
La pression appliquée par un bas de compression médicale peut être estimée à l'aide d'approches expérimentales, analytiques ou numériques. Les méthodes expérimentales reposent notamment sur l'utilisation de capteurs de pression ou de mannequins reproduisant la géométrie du membre inférieur. Mais cette approche nécessite la fabrication du bas et ne permets pas à prédire la pression pour un autre morphologie de jambe. Les approches analytiques combinent des essais de traction avec des formulations simplifiées, telles que la loi de Laplace [5]. Les simulations numériques, quant à elles, intègrent des modèles de la géométrie de la jambe et du bas afin d'estimer la pression imposée par le bas lors de sa mise en place. Cette approche aide à la conception optimisée en évitant l'approche essai-errer et individualisée à la morphologie de la jambe du patient.
Ces simulations s'appuient toutefois le plus souvent sur des descriptions homogénéisées du matériau et sur des hypothèses structurelles simplifiées, qui ne rendent pas compte de l'anisotropie et de l'hétérogénéité propres aux tricots à fils de trame rapportés.
Le programme SYMPHONIES (janvier 2022 - décembre 2025), financé par BPI France, a pour objectif de développer un nouveau procédé de fabrication de bas de compression médicale (BCM) orienté vers le patient. Ce procédé aide le fabricant à offrir de produit médical plus adapté à la morphologie du patient. L'équipe encadrante a contribué à ce programme à travers l'encadrement des travaux de thèse d'Inès PITA MIGUELEZ, portant sur le développement de modèles numériques dédiés à l'aide à la conception et à la simulation de l'impact de la compression sur l'hyperpression des fluides veineux et lymphatiques.
Un modèle hybride discret de la structure tricotée avec le fil tricoté a été développé [6]. Contrairement au modèle homogénéisé, les paramètres de la structure comme la densité des fils de renfort sont intégrés dans le modèle et leur évolution lors de la mise en place du BMC peut être capturée. D'ailleurs par le modèle hybride, les propriétés des deux composants peuvent être assignés séparément. Ce qui rend le modèle plus flexible à l'entrée de la matière. De tels modèles permettraient une estimation plus précise de la compression locale appliquée dans chaque zone et contribueraient à la conception de bas de compression adaptée aux besoins thérapeutiques et aux morphologies spécifiques des patients.
Le principe du modèle hybride a été validé en croissant les résultats numériques avec les mesures expérimentales et le calcule analytiques sur des différentes tailles de forme cylindrique et différentes densités du BMC [7]. Le développement du modèle a été associé à une étude de sensibilité afin d'identifier les impacts et limites des paramètres du modèles.

Le travail de thèse combine des approches numériques et expérimentales. Des compétences en modélisation et simulation numérique ainsi qu'en caractérisation mécanique sont requises. Le/la candidat(e) devra être issu(e) d'une formation en mécanique des structures, avec de solides prérequis sur les lois de comportement des matériaux. Des connaissances sur les milieux fibreux et les structures textiles constitueront un atout. Une forte appétence pour le travail en équipe, ainsi qu'un esprit critique et rigoureux, est indispensable.