CENTRALE LYON - Post-doctorant : Effet des échelles de textures sur la mécano-transduction et la perception des mécanorécepteurs cutanés

Contexte de recherche et présentation du laboratoire

Le Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes (LTDS) est une unité mixte de recherche CNRS qui se consacre à l'étude des interactions mécaniques, des surfaces, et des systèmes en mouvement.

Présentation de la ou les thématiques :

Dans le domaine spécifique de la bio-tribologie, l’équipe Bio-Ingénierie du vivant du LTDS, sous la direction du Pr Hassan Zahouani, se concentre sur l'étude des phénomènes de frottement, de vieillissement des interfaces biologiques et de perception sensorielle.

Selon la théorie duplex de la perception tactile des textures (Hollins et al., 1998, 2001a ; Hollins et Risner, 2000), deux mécanismes distincts sous-tendent la perception tactile des textures. D'une part, la perception des textures grossières, dont les éléments mesurent plus de 100 μm, est médiée par des afférences mécano-réceptrices de type I (SA I) à adaptation lente. La rugosité perçue de ces textures est considérée comme une fonction de la variation spatiale des taux de déclenchement des afférences SA I (Connor et al., 1990 ; Connor et Johnson, 1992 ; Blake et al., 1997 ; Yoshioka et al., 2001), bien que des données récentes suggèrent que les indices temporels pourraient également jouer un rôle (Cascio et Sathian, 2001 ; Gamzu et Ahissar, 2001). En revanche, la perception des textures fines, dont l’échelle des longueurs d’onde est inférieure à 100 μm, est assurée par les mécanorécepteurs vibrotactiles. Lorsque le doigt explorateur parcourt une surface finement texturée (ou que la surface est balayée sur tout le doigt), des vibrations sont produites dans la peau. Ces vibrations sont ensuite transduites par des mécanorécepteurs à adaptation rapide dans la peau (c'està-dire les corpuscules de Pacini ou de Meissner), et c'est sur la base de ce signal vibrotactile que ces textures sont perçues. Plusieurs études suggèrent que les canaux vibrotactiles interviennent dans la perception des textures fines. Tout d’abord, lorsque le doigt est maintenu en contact stationnaire avec une texture fine de sorte qu’aucune vibration n’est produite, la perception de la texture est altérée (Hollins et Risner, 2000). Ensuite, une surface qui vibre perpendiculairement à la direction de balayage est perçue comme plus rugueuse qu’une surface identique qui ne vibre pas (Hollins et al., 2001b). Troisièmement, l’adaptation vibrotactile réduit la rugosité perçue des surfaces fines tout en ayant peu d’effet sur la perception des surfaces grossières (Hollins et al., 1998). Enfin, l’adaptation du canal central altère la discrimination des textures fines mais pas des textures grossières (Hollins et al., 2001a). Tous ces résultats pris ensemble suggèrent fortement que la perception des textures fines repose sur le système vibrotactile. Cependant, la relation entre la texture perçue d’une surface et les caractéristiques physiques des vibrations perçues par les quatre mécanoécepteurs : Merkel, Meissner et Pacini de la peau n’est pas claire. En d'autres termes, comment le système vibrotactile code-t-il la texture fine ?

Description de la ou les missions / les activités

Dans la présente étude, nous cherchons à établir des parallèles entre les caractéristiques des vibrations provoquées par une surface texturée et sa rugosité perçue par les quatre mécanorécepteurs. Au niveau de la mécanique du contact entre l’empreinte digitale et la surface texturée, les propriétés viscoélastiques du doigt humain ont une incidence majeure sur l’aire réelle de contact statique et dynamique ainsi que les vibrations de la pulpe du doigt. Un travail conséquent sera développé pour identifier le comportement rhéologique du doigt humain (élasticité, viscosité, temps de relaxation, amortissement et fréquence naturelle). L’effet du vieillissement sur la viscoélasticité de l’empreinte digitale ainsi que l’intensité des vibrations et leurs longueurs d’onde seront étudiés sur une population jeune et âgée. En parallèle à ce travail, le post-doc aura comme mission la préparation d’un projet Européen sur la thématique de la palpation tactile et effet sur les mécanorécepteurs de la peau saine et pathologique.

Diplômes : Docteur en Mécanique et Tribologie

Expérience : Confirmée

Connaissances :

• Activités haptics

Compétences opérationnelles :

• Essai de toucher instrumenté,

• Notions sur le glissement et le frottement

• Expérimentation en bio-ingénierie

• Analyse d’image et du signal

• Maîtrise des outils statistiques en biologie

Compétences comportementales

• Implication dans les protocoles expérimentaux

• Rédaction de rapports

• Rédaction de publications scientifiques

• Participation à des conférences nationales et internationales.