Interaction ondes électromagnétiques – vivant

Les travaux de recherche menés sur cette thématique sont relativement récents puisque la première thèse soutenue date de fin 2006 (Thèse de M. Zhadobov, 2006). L’objectif principal du travail concerne l’étude numérique et expérimentale des interactions entre les rayonnements électromagnétiques et le vivant. Notre activité se positionne clairement en complémentarité des travaux réalisés dans les principaux centres français du domaine (Issy-les-Moulineaux, Limoges, Bordeaux, Lyon, Clermont Ferrand, La Tronche, etc.), tant du point de vue des méthodes numériques mises en œuvre (calculs multi-grilles et/ou multi-physiques) et des types de signaux utilisés (ondes millimétriques, rayonnements impulsionnels), que des scénarios considérés (études in vitro, modèles de corps humain, propagation sur le corps et à travers le corps [réseaux corporels]) et des applications visées (communications haut débit dans la bande des 60 GHz ; réseaux corporels de type BAN à 400 MHz, 2,4 GHz et 5,8 GHz ; IRM très haute résolution ; antennes sur textiles). Certains de ces travaux sont quasi-uniques sur le plan international (biocompatibilité des ondes millimétriques, effets biologiques intra-cellulaires des champs radiofréquences pulsés intenses qui seront utilisés en IRM à haute résolution). Les deux principaux axes de recherche sont les suivants :

• dosimétrie numérique,
• étude de la biocompatibilité des systèmes sans fil émergents.

Dosimétrie numérique

La finalité de cet axe est de contribuer au développement de nouveaux schémas de résolution numérique pour l’étude d’éléments rayonnants implantés sur le corps (BAN) ou dans le corps, et ceci en étroite liaison avec le thème "modélisation et optimisation électromagnétique". Sur la période de référence, une méthode de calcul multi-grille originale dans le domaine temporel (DG-FDTD) a été mise en œuvre. Elle permet un calcul rapide et précis des problèmes de dosimétrie en adaptant la granularité numérique en fonction des objets et phénomènes physiques à décrire.

Le modèle numérique "visible human" a d’abord été utilisé pour calculer le Débit d’Absorption Spécifique (DAS) dans le cerveau (Thèse de R. Pascaud, 2007). Un modèle de femme enceinte, développé par des chercheurs du NICT (Japon), a ensuite été exploité pour déterminer numériquement le DAS dans le cerveau du fœtus (Thèse en cours C. Miry). Ces travaux sont notamment réalisés en partenariat avec Orange Labs (Issy-les-Moulineaux).

Biocompatibilité des systèmes sans fil émergents

Au sein de cet axe, nous étudions l’impact biologique et sanitaire potentiel de nouveaux types de signaux et des applications associées. Sur la période 2006 – 2009, cela a majoritairement concerné les futurs systèmes sans fil dans la bande des 60 GHz (Thèse de M. Zhadobov, 2006 ; Thèse de C. Nicolaz Nicolaz, 2009), et beaucoup plus récemment les IRM 11,7 T de dernière génération. Dans les deux cas, il s’agit d’études in vitro (cellules humaines) menées en très étroite coopération avec l’équipe Homéostasie Intracellulaire des Protéines (HIP) de l’UMR 6026 Interactions Cellulaires et Moléculaires (ICM) de l’Université de Rennes 1. Les principaux axes de recherche sont les suivants :

1. mise en place et qualification numérique / expérimentale de nouveaux systèmes d’exposition in vitro (les deux systèmes développés durant la période de référence se situent à l’état de l’art en ondes millimétriques),
2. dosimétrie numérique / expérimentale multi-physique (électromagnétique et thermique),
3. études expérimentales des mécanismes biophysiques d’interactions entre les rayonnements millimétriques aux niveaux sub-cellulaires (approche génomique et protéomique globale, effets synergiques, etc.).

Ces travaux ont bénéficié (ou bénéficient encore actuellement) du soutien de l’ANR (projets Bio-CEM, METAVEST et HIMWR), de la Fondation Santé & Radiofréquences (projet StressOM), de la Région Bretagne (projet DOSE_ULB), de Rennes Métropole (projet Dosimétrie EM-IR [EM-infrarouge]) et du CEA Saclay. Nos travaux ont été récompensés par le Prix Bretagne Jeune Chercheur 2010 et celui de la Société Internationale de Bioélectromagnétisme en 2006. Certains membres de l’équipe participent régulièrement à des actions de vulgarisation sur les effets des ondes sur le vivant (Espace des Sciences, Festival des Sciences, Fête de la Science, publications à Sciences Ouest, interviews, etc.).

Conclusion

Nos travaux de recherche en bioélectromagnétisme sont complémentaires de ceux déjà en cours dans la communauté nationale et internationale, avec un positionnement spécifique concernant l’étude de l’impact sanitaire des ondes millimétriques notamment.

Liste des thèses en cours
Liste des thèses et HDR soutenues
Liste des publications de 2006 à 2010