Résumé
La rhéologie sanguine, régie par le comportement collectif des globules rouges (GR) déformables en suspension dans le plasma, est encore incomprise dans son ensemble. Ce travail explore les phénomènes d'écoulement sanguin à plusieurs échelles afin de mieux les comprendre. Il s'intéresse plus précisément à l'interaction entre les GR et la géométrie d'un réseau, ainsi qu'à l’interaction entre GR et le transport de masse des solutés dans la phase liquide. Nous explorons, finalement, une nouvelle technique pour caractériser les profils de vitesse dans les suspensions denses. À l'échelle des vaisseaux capillaires, le transport du sang dans des réseaux uniformes est étudié. L'objectif de cette étude est d'examiner dans quelle meusure l'interaction entre les cellules et les nœuds individuels du réseau affecte l'efficacité globale de la perfusion. La perfusion de GR sains à différentes fractions volumiques à travers le réseau est effectuée dans diverses géométries et topologies. Cela permet de montrer comment l'excès de résistance relative du réseau évolue de manière non linéaire en fonction du débit mesuré. En définissant un nombre capillaire basé sur la vitesse locale des cellules et l'élasticité moyenne de cisaillement dans le plan de la membrane, une loi d'échelle pour l'excès de résistance relative en fonction de la fraction volumique locale de GR et de la topologie du réseau est proposée. Les premières observations suggèrent que ces propriétés de transport sont probablement corrélées au comportement local des GR et à la mécanique de leur membrane. À l'échelle artériolaire, l'influence des GR sur le mélange des macromolécules en écoulement est examinée. Les GR, qu'ils soient agrégés ou non-agrégés, améliorent la diffusion effective pour des débits et des hématocrites croissants, avec un maximum près d'une fraction volumique de GR de ~30%. Les molécules plus grosses bénéficient également davantage du mélange induit par les GR, ce qui démontre que ces derniers facilitent activement le transport de masse dans le fluide de suspendant sans dépendre d'une migration axiale prononcée. Enfin, pour relever le défi de la mesure des champs de vitesse dans les suspensions denses de GR et pour développer une véritable hémophysique du sang, une technique de corrélation de fluorescence à deux foyers (2f FCS) est proposée. Validée avec des fluides transparents, newtonien et rhéofluidifiant, et appliquée à des suspensions physiologiquement denses de GR agrégées et non agrégées, cette techinique permet de capturer les profils de vitesse et de révéler la transition d'un écoulement parabolique à un écoulement en forme de bouchon dans diverses conditions. Bien que les mesures directes de l'hématocrite local restent difficiles avec la cette technique, notre approche pose les bases d'une application en hémorhéologie. Collectivement, ces résultats font progresser la compréhension de la rhéologie sanguine en reliant la déformation, la distribution et le mélange des GR à plusieurs échelles et en fournissant de nouvelles stratégies de mesure pour les suspensions denses et complexes.