Les syndromes d'apnée sont la conséquence d'un ensemble de processus physiopathologiques complexes et multifactoriels, impliquant des interactions variées et dynamiques entre la respiration, le contrôle de la ventilation et la fonction des systèmes cardio-vasculaire, respiratoire, nerveux autonome et rénal. Une manière d’aborder la complexité de ces processus physiopathologiques est basée sur la création et l’analyse de modèles mathématiques appropriés. Plusieurs modèles de différents composants des systèmes physiologiques (activité cardiaque, respiration,...) ont été proposés dans la littérature à différents niveaux de résolution. L’objectif de cette journée est d’aborder les problématiques liées à l’intégration de ces différents modèles, afin de mieux analyser et comprendre les processus physiopathologiques complexes résultant de leur interaction. Comme pour les autres groupes de travail de ce GdR, le souhait est de réunir les cliniciens et les chercheurs concernés par ces questions afin de pouvoir cibler des thèmes de recherche communs. Cette première journée vise donc à :

• Présenter (un ou des) problèmes cliniques où l’interaction entre systèmes physiologiques est cruciale pour la définition du diagnostic ou de la thérapie
• Faire un point sur le couplage de modèles hétérogènes en termes de formalisme, de résolution numérique et de dynamiques propres et la définition de conditions aux limites;
• Aborder les problèmes liés à l’étude de systèmes en interaction et à l’analyse données multidimensionnelles.
• Créer un débat autour de ces thèmes et identifier les collaborations possibles sur des sujets venant compléter cette journée.

Programme

10h00-10h15 Introduction et présentation de la journée

10h15-11h00 Jean-Paul Praud, Université de Sherbrooke, Canada, L'agneau prématuré, modèle unique d'étude des apnées-bradycardies du prématuré.

11h00-11h30 Alain Beuchée, LTSI-INSERM U642, Rennes, Régulation du Système Cardiovascualire chez le nouveau-né.

11h30-12h00 Pierre Baconnier, TIMC-IMAG, Grenoble, L’intégration de fonctions physiologiques : le résultat d'un apprentissage ou un ensemble de modèles d'interactions?

12h00-12h15 Discussion

13h45-14h30 Christian Straus, ER 10 UPMC, Université Pierre et Marie Curie - Paris 6, Complexité ventilatoire, vers un microscope mathématique.

14h30-15h00 Vanessa Diaz, UCL mechanical engineering, Londres, On the formalization of multi-scale and multi-science processes for integrative biology.

15h00-15h30 Virginie Le Rolle, LTSI-INSERM U642, Rennes & Julie Fontecave-Jallon, TIMC-IMAG, Grenoble, Apport de la modélisation pour l’étude de systèmes physiologiques en interaction.

15h30 -16h00 Hamid LADJAL, LIRIS Laboratory - UMR 5205, Universite Claude Bernard Lyon1, Modélisation biomécanique de l'appareil respiratoire basée sur des images scanner 4D.

16h00 -16h30 Discussion, conclusions et perspectives

Compte rendu de la journée

La journée a débuté avec l’exposé de Jean-Paul Praud (Pneumologue-pédiatre à l’Université de Sherbrooke, Canada), présentant les aspects épidemiologiques, la physiopathologie et le traitement des maladies respiratoires, en particulier chez le nouveau-né prématuré. Il a également présenté un modèle expérimental basé sur l’agneau prématuré, adapté à la validation de modèles mathématiques du cotrôle respiratoire. Pierre Baconnier (PRETA/TIMC-IMAG, Grenoble) a ensuite ouvert une discussion sur l’origine des interactions entre fonctions physiologiques cardio-respiratoires. Christian Straus (Explorations Fonctionnelles Respiratoires – Université Pierre et Marie Curie), a présenté ses travaux expérimentaux sur l’analyse de la complexité dans les variables respiratoires et les principales hypothèses avancées actuellement sur les mécanismes de contrôle respiratoire, qui ne sont pas actuellement élucidés. Quatre présentations sur des aspects méthodologiques et de modélisation ont suivi. Hamid Ladjal (Laboratoire LIRIS, Lyon) a présenté un modèle biomécanique de l'appareil respiratoire basé sur des images scanner 4D. Les aspects méthodologiques sur le couplage de modèles hétérogènes, avec des applications dans le système cardio-respiratoire ont été présentés par Vanessa Diaz (University College London & VPH) et David Ojeda (LTSI, Rennes). Julie Fontecave (PRETA/TIMC-IMAG, Grenoble) a terminé les exposés avec une application combinée de modèles mathématiques et de méthodes de traitement du signal pour l’analyse et l’étude des interactions mécaniques cardio-respiratoires. Des questions ont prolongé chacune des interventions et une discussion a terminé la journée. L’intérêt de la modélisation dans l’étude de mécanismes physiologiques complèxes, tels que le contrôle respiratoire, a été souligné, à condition de savoir prendre en compte les problèmes d’intégration horizontale de modèles à échelles différentes, souvent très hétérogènes, et aux formalismes mathématiques différents. La journée a été conclue par une discussion focalisée sur l’identification de sujets potentiels de collaboration. En effet, les différents centres représentés ont montré leur intérêt à travailler sur un projet couplant  cœur, respiration et leurs mécanismes de régulation, validés au moyen de modèles animaux. L’objectif est la mise au point d’un modèle cardio-respiratoire pour le prématuré. Des pistes à suivre pour le suivi cardio-respiratoire du petit animal (prématuré ou non) ont été également soulignées.