Micro-swimming in complex environments

L’étude de la nage à l’échelle microscopique suscite un intérêt croissant, portée par les avancées des techniques expérimentales et de la modélisation théorique. Inspirés des stratégies de locomotion des micro-organismes naturels, des micro-nageurs artificiels sont conçus pour reproduire ces mécanismes de propulsion, avec des applications prometteuses, notamment dans le domaine biomédical. Cette thèse s’inscrit dans ce contexte et a pour objectif de modéliser et de simuler le comportement de micro-nageurs évoluant à faible nombre de Reynolds, dans des environnements fluides confinés. L’interaction fluide-structure est modélisée à l’aide de la méthode des éléments finis, dans le cadre Arbitrary Lagrangian-Eulerian. Les interactions entre les micro-nageurs, qu’ils soient rigides ou déformables, et des obstacles rigides, tels que les parois du domaine fluide, sont prises en compte à l’aide de modèles de contact adaptés. Un accent particulier est mis sur le cas du magneto-nageur, un micro-nageur élastique actionné par un champ magnétique externe. Son déplacement net résulte de l’interaction entre les déformations de sa flagelle, induites par le champ magnétique externe, et le fluide environnant. De nombreuses simulations viennent illustrer la validité et l’applicabilité des approches proposées pour les nageurs rigides et déformables.