Projet de Recherche POROSITEETH

Analyse connectomique du réseau de porosité cellulaire de la dentine

Équipe :  Information, Signal, Image et Sciences du Vivant

Labellisation : aucune

Durée : 48 mois

Financement : ANR

Personnels impliqués du LARIS : David ROUSSEAU

Partenaires du projet : Aurélien GOURRIER (Porteur projet), Sylvie COSTREL et Irène WANG du Laboratoire Interdisciplinaire de Physique à l'Université Grenoble-Alpes, Nicolas TREMBLAY du laboratoire Grenoble Images Parole Signal Automatique de l'Institut Polytechnique de Grenoble, Elsa VENNAT du Laboratoire de Mécanique Paris-Saclay à CentralSupélec

Résumé

Ce projet interdisciplinaire vise à combler une lacune dans la compréhension des mécanismes fondamentaux de sensibilité dentaire. L’objectif global est de démontrer que la porosité dentinaire dans lequel circulent les fluides physiologiques constitue un réseau complexe qui définit l’extension spatiale des cellules mécano-stimulées. Cette approche connectomique nécessite d’extraire une représentation de graphe du réseau de porosité sub-microscopique pertinente à l’échelle centimétrique de la dent humaine. Ceci étant techniquement impossible avec les moyens d’imagerie actuels, nous développeront des modèles d’IA générative de super-résolution pour étendre les capacités de microscopie optique confocale et à deux photons très répandues dans les laboratoires de biologie des tissus minéralisés. L’analyse de graphes du réseau de porosité cellulaire constitue un deuxième enjeu majeur. Avec près de 10^7 nœuds et liens, le calcul de métriques classiques nécessiterait des ressources calculatoires considérables. Nous testerons donc plusieurs approches de réduction de dimensionnalité basées notamment sur la biologie du système, en intégrant les spécificités multiéchelles et géométriques du réseau. Ces graphes seront utilisés pour modéliser le circuit fluidique et obtenir des valeurs de contraintes de cisaillement qui seront comparées aux seuils de mécano-perception mesurés expérimentalement pour analyser les modes spatiaux d’activation cellulaires. Deux types de sollicitations sur le réseau seront considérés : locale (e.g. caries dentaires ou hypersensitivité) et globale (e.g. mastication). L’effet de l’altération progressive du réseau par occlusion lors du vieillissement sera aussi étudié. Notre ambition est d’établir les outils et connaissances qui serviront de bases à des études plus appliquées combinant imagerie et modélisation pour mieux comprendre et traiter des pathologies majeures en odontologie, dont certaines constituent un enjeu important de santé publique.