Objectifs: Malgré beaucoup de progrès dans la gestion médico-électrique, certains problèmes demeurent et plusieurs patients souffrant d'insuffisance cardiaque sont encore dans l'impasse. Ainsi, les dispositifs d'assistance ventriculaire gauche (LVAD) ont été développés pour réduire les conséquences de l'insuffisance cardiaque et améliorer la qualité de vie. Malgré les avantages évidents, plusieurs complications : thrombo-embolie, infection dû au câble d'alimentation externe, dépendance aux batteries demeurent. L'ICOMS est un nouveau concept de LVAD mélangeant une pompe entièrement intraventriculaire, synchronisé avec le cœur et relié à une batterie interne. Méthodes et résultats : L'intervalle de fonctionnement prévu est un débit de 0.8 to 6.7 10-5 m3/s à une vitesse de rotation de 733 to 942 rad/s, avec des pressions physiologiques. Le point de fonctionnement choisi pour la conception est un débit de 3.3 10-5 m3/s et 10.6 103 Pa . Dans cette étude, Une simulation numérique est réalisée avec des profils de lames différents pour chaque région de fluide étudié. Les performances telles que l'efficacité, la contrainte de cisaillement sont analysée pour vérifier l'efficacité pour les patients atteints d'insuffisance cardiaque. Afin d'obtenir le meilleur résultat avec le logiciel ANSYS, le modèle k-ε turbulent a été appliquée pour obtenir des caractéristiques d'écoulement entre l'entrée et à la sortie de l'évacuateur du redresseur de la pompe. Les résultats numériques montrent une performance acceptable pour les adultes pour délivrer des pressions physiologiques avec une efficacité hydraulique de 10 à 37% ainsi qu'un niveau acceptable de stress de cisaillement maximale le long de la surface de la partie mobile de la pompe. La deuxième partie de l'étude est une étude expérimentale où un prototype a été testé sur banc d'essai. Les résultats ont montré que la pompe pourrait fonctionner et améliorer le débit cardiaque de 1.7 à 6.7 10-5 m3/s. Les résultats in vitro convergent vers les résultats numériques. Pour les tests in vivo, 6 moutons ont été opérés pour l'implantation du LVAD. L'ICOMS a été implanté dans l'apex du ventricule gauche. Plusieurs paramètres hémodynamiques et échocardiographiques ont été stockés dans des conditions normales ou pathologiques. Conclusion: Nous avons montré que l'ICOMS pourrait présenter un effet potentiel pour réduire les conséquences de l'insuffisance cardiaque. De nouvelles expérimentations sont nécessaires pour confirmer notre résultat et optimiser ce nouveau LVAD / Objectives: Despite much progress in medical-electrical management, some problems remain and several heart failure patients are still in a no option solution. In this way, artificial hearts as Left Ventricular Assist Device (LVAD) have been developed. Despite evident benefits, several complications as thromboembolism, driveline infection, batteries dependency remain. ICOMS is a new LVAD concept mixing a fully intraventricular pump, heat rate-synchronized and connected with intracorporeal batteries. Methods and Results : It is expected to deliver 0.8 to 6.7 10-5 m3/s at rotational speeds of 733 to 942 rad/s over physiologic pressures and has a selected design point of 3.3 10-5 m3/s and 10.6 103 Pa . In this study, the axial blood pump with motor connected to impeller has been selected to numerical simulation. This selection is based on axial flow pump with different blade profile for each fluid region and studied on its performance such as efficiency, wall shear stress and considering effective operation for cardiac failure patients. In order to achieve the best result with the ANSYS software, k-ε turbulent model has been applied to obtain the flow characteristics from inducer inlet to straightener outlet of the pump. Numerical results show acceptable performance to deliver physiologic pressures with hydraulic efficiency of 10 to 37 % as well as acceptable maximum shear stress level along the blade tip surface of the impeller. The second part of the study is an experimental investigation where a prototype device was tested in a test bench circulation loop have shown that the pump could operate and improve the cardiac output of 1.7 to 6.7 10-5 m3/s. In vitro results converge to numerical results. For test vivo 6 sheep were operated for the LVAD implantation with the support of cardiopulmonary by-pass. The ICOMS was implanted into the LV apex. Several hemodynamic and echocardiographic parameters were stored as well as in normal or pathological conditions and analyzed. Conclusion: We showed that the ICOMS could present a potential effect in the LV support reducing the heart failure criteria. As evidence, further experimentations are necessary to confirm our result and to optimize this new LVAD

La Tomographie à Emission de Positrons (TEP) permet d'obtenir une mesure dynamique et résolue en espace de la concentration d'un traceur radioactif injecté au patient. La quantification du débit sanguin cérébral par TEP repose sur l'utilisation d'un modèle cinétique le reliant à la variation spatio-temporelle de la concentration du traceur dans le cerveau. Différents modèles cinétiques sont proposés dans la littérature. Cependant, la majorité d'entre eux repose sur une modélisation compartimentale de l'organe observé. Dans ce cas, l'organe est subdivisé en un compartiment capillaire échangeant avec un compartiment tissulaire par une cinétique le plus souvent du premier ordre. Les résultats obtenus avec ce type de modèle sous-estiment le débit et ne permettent pas de prédire les premiers instants de la dynamique de répartition du traceur. Ces faiblesses ont été confirmées suite à l'amélioration de la résolution temporelle des tomographes, conduisant à l'élaboration de modèles incorporant plus de réalité physiologique. Cependant, tous ces modèles sont développés pour modéliser les échanges entre la micro-circulation et le tissu environnant à l'échelle d'un capillaire (échelle microscopique). Or la résolution spatiale des tomographes utilisés en clinique ne permet pas de distinguer la micro-circulation et le tissu. L'utilisation de ces modèles cinétiques avec des mesures de concentrations macroscopiques dépasse donc leur cadre théorique de validité et peut introduire des résultats faussés. Dans ce contexte, nous proposons un modèle cinétique basé sur le changement d'échelle (utilisant la méthode de prise de moyenne volumique). Ce changement d'échelle permet de remplacer l'ensemble micro-circulation/tissu par un volume fictif, homogène, dont les propriétés macroscopiques sont calculées à partir des propriétés microscopiques d'un Volume Elémentaire Représentatif (VER) du milieu. Dans un premier temps, afin de pouvoir comparer les résultats de ce modèle avec ceux du modèle compartimental standard, le VER considéré est constitué d'un capillaire unique et de son enveloppe de tissu, puis une complexité géométrique supplémentaire est introduite en considérant un réseau de capillaire isotrope à l'échelle de Darcy. Ces modèles sont utilisés pour identifier le débit à l'aide d'une méthode inverse. Pour cela, l'évolution temporelle du champ de concentration dans notre géométrie de référence, qui ne peut être mesurée par TEP en raison de sa faible résolution spatiale, est déterminée par des simulations numériques ainsi que par des mesures in vitro à l'aide d'un modèle expérimental, également développé au cours de ce travail, permettant de reproduire l'écoulement dans un canal traversant une matrice diffusante (gel d'alginate). / Positron Emission Tomography (PET) provides a dynamic and space-resolved measurement of the concentration field of a radioactive tracer previously injected to the patient. Quantification of cerebral blood flow by PET is based on the use of a kinetic model linking cerebral blood flow to the spatial and temporal variations of tracer concentration in the brain. Various kinetic models have been proposed in the literature. However, most of the mare based on a compartmental approach of the observed organ In this case, the organ is divided in two compartments, the capillary and the tissue, and the exchanges between these two compartments are often described by a first order kinetic model. Results obtained with this kind of model under estimate the flow rate and are notable to predict the first instants of the tracer dynamics distribution. With the continuous improvement of the temporal resolution of PET, these weaknesses have been confirmed, which led to the development of models incorporating more physiological reality. However, all these models have been developed to describe exchanges between micro-circulation and surrounding tissue at the scale of capillary vessels (microscopic scale). Because the spatial resolution of PET inclinical practice is insufficient to allow the distinction between micro-circulation and tissue, using of these models with kinetic measurement of macroscopic concentrations exceeds their theoretical validity and can introduce false results. In this context, we propose a kinetic model based on up-scaling (using the method of volume averaging). This up-scaling technique allows to replace the two previous compartments (tissue and micro-circulation) by an homogeneous fictive volume, whose macroscopic properties are calculated from the microscopic properties of are presentative elementary volume (REV) of the medium. First, in order to compare the results of this model with those of the standard compartmental model, the considered REV consists of a single capillary and its surrounding tissue. Second, additional geometric complexity is introduced by considering an isotropic capillary network at the Darcy scale. These models are used to identify the flow rate using an inverse method. For that purpose, the temporal evolution of concentration field in a geometry of reference, which can't be measured by PET due to its low spatial resolution, is determined by numerical simulations and by in vitro measurements. These measurements are performed using an experimental model developed during this work to reproduce the flow in a channel passing through a diffusive matrix (alginate gel).