LABORATOIRE DE GENIE DES PROCEDES ET MATERIAUX

Les microalgues photosynthétiques peuvent être considérées comme de petites usines biologiques capables de produire des aliments, des aliments pour animaux et des biomolécules à haute valeur ajoutée. Leur culture présente des bénéfices environnementaux : cyclage du dioxyde de carbone, dépollution des eaux et valorisation potentielle en tant que biocarburant. Enfin, elles peuvent être cultivées sur des terres non arables, évitant ainsi toute concurrence avec les cultures alimentaires actuelles. La faible disponibilité de la lumière naturelle limite la production industrielle de microalgues photosynthétiques. Deux stratégies d’atténuation sont actuellement mises en œuvre : - le déploiement de photobioréacteurs sur de grandes surfaces afin de capter un maximum de lumière solaire, au prix d’investissements en capital élevés ; - le recours à l’éclairage artificiel, entraînant des coûts d’exploitation électriques importants. Ce projet propose un nouveau paradigme : collecter et concentrer la lumière solaire à l’aide de miroirs peu coûteux avant de rediriger cette lumière ultra-intense sur la culture. Elle se concrétisera par un nouveau procédé intensifié conduisant à une photosynthèse augmentée à grande échelle. Néanmoins, une lumière ultra-intense est connue pour être délétère pour les cellules si elle n’est pas délivrée de manière appropriée. En nous appuyant sur une preuve de concept déjà établie, nos travaux exploreront le territoire encore inexploré de la photosynthèse sous lumière ultra-intense (jusqu’à plus de dix fois la puissance du soleil). Pour relever ce défi, nous utiliserons en synergie des techniques expérimentales et de modélisation de pointe. D’un point de vue scientifique, nous anticipons des résultats sans précédent conduisant à de nouvelles connaissances à trois niveaux : l’appareil photosynthétique, la cellule et le bioprocédé. À l’aide d’outils numériques interdisciplinaires, nous élaborerons des modèles s’appuyant sur les connaissances générées et guidant notre exploration. D’un point de vue applicatif, nous concevrons et réaliserons la première génération de photobioréacteurs à lumière ultra-intense, permettant de dépasser la limitation énergétique actuelle de la photosynthèse. Ils démontreront la pertinence du procédé en atteignant des performances inédites en matière de production de microalgues et de biomolécules.

PROTEIN4IMPACT aims at evaluating the nutritional, health, safety and quality aspects together with the environmental and socio-economic impacts of protein novel foods (NFs) obtained from unconventional sources. In order to close the project loop by maximizing the positive impact on the transition towards healthier, protein NFs, the overall approach to alternative protein production in PROTEIN4IMPACT is based on utilization of selected agri-food and fisheries & acquaculture by-products as primary feedstock as well as on the utilization of natural protein producers, i.e. fungi, bacteria, insects micro- and macroalgae. The secondary by-products formed along the value chain will be up-cycled for their use in the food production cycle or for the production of process energy. The obtained proteins will undergo modification and functionalization followed by a sensory evaluation and testing in food human trials and in aquaculture as feed ingredients. The project will also test the feasibility of producing NF products by simulating realistic industrial scale, using different methods and tools such as LCA, LCC, RA, and TEA as well as Digital Twins and real time AI-driven monitoring and DSS tools. The optimization of parameters affecting the protein NF production will be evaluated at the end to increase protein content and the impact assessment evaluated on each single stage (extraction, characterization, modification/functionalization of protein rich fraction, production of NFs) and on the integrated processes. PROTEIN4IMPACT NF acceptance and social relevance –also through sensory evaluation actions- will be assessed in four markets (Europe, USA, Africa and Asia) to benchmark the European scenario with the rest of the world. Only by using an integrated approach like the one proposed in PROTEIN4IMPACT will it be possible to evaluate the correct feasibility in the use of alternative proteins in the food sector with a realistic sustainable approach.

Dans un contexte environnemental sensible, l'industrie de la construction est défiée d'intégrer des matériaux durables, réduisant la consommation énergétique et les émissions carbone, tout en améliorant le confort thermique. Les bâtiments étant des contributeurs majeurs au changement climatique, la conservation de l'énergie s'impose comme une stratégie indispensable. La notion de 'confort hygrothermique' émerge dans ce contexte, promouvant une régulation intégrée de la température et de l'humidité, ce qui non seulement contribue au bien-être des occupants mais aussi à l'efficacité énergétique des bâtiments. Cependant, les matériaux d'isolation traditionnels, bien que performants thermiquement, présentent des limites. Non seulement sont-ils incapables de réguler l'humidité de manière optimale, mais ils posent aussi des problèmes environnementaux puisqu’ils proviennent généralement de sources non renouvelable et énergivores. En réponse à ces enjeux, l'utilisation de matériaux à base de mycélium dans ce domaine offre une voie révolutionnaire. Ces matériaux présentent des propriétés avantageuses, tant sur le plan écologique qu'en termes de performances hygrothermiques. Cependant, l'intégration de ces matériaux est entravée par un manque de connaissances approfondies et de directives d'application, soulignant la nécessité d'une exploration complète de leurs propriétés hygrothermiques. Le projet vise à développer de nouveaux matériaux d'isolation thermique à base de mycélium. Il s'articule autour de cinq tâches interconnectées, allant de l'optimisation des conditions de culture fongique à la caractérisation des panneaux produits, en passant par des stratégies de modélisation à double échelle pour examiner les dimensions microscopiques et macroscopiques des transferts de chaleur et de masse. En alliant des méthodes expérimentales et numérique, le projet aspire à libérer le potentiel complet des matériaux d'isolation à base de mycélium.

Les systèmes sous forme de biofilm représentent aujourd’hui une alternative prometteuse aux méthodes classiques de culture en suspension pour la production de microalgues. En effet, ces technologies sont caractérisées par une faible empreinte écologique (dépenses en énergie et en eau) et par le fait que la récolte de la biomasse, par raclage du support, est plus simple. Cependant, le manque de capteurs capables de mesurer en ligne la biomasse et les produits associés constitue un obstacle majeur pour le développement à grande échelle de ces technologies. Les objectifs principaux du projet MoBioSens sont d'identifier les capteurs les plus efficaces pour suivre les cultures de microalgues sous forme de biofilm et de développer des méthodologies permettant la quantification en ligne de la biomasse et des composés à hautes valeurs ajoutées. Plusieurs capteurs, dont des sondes spectroscopiques et des caméras multispectrales, seront testés, calibrés et appliqués au suivi d’un procédé rotatif à biofilm. Les signaux des capteurs seront traités à l'aide d'une analyse statistique classique et d'un algorithme prédictif plus complexe. En conclusion, ce projet propose des méthodologies innovantes pour le suivi en ligne et non invasif des systèmes de culture de microalgues sous forme de biofilm pour des applications commerciales.

L'ingénierie tissulaire utilise de plus en plus l'impression 3D pour développer des biomatériaux fonctionnels, mais certains verrous technologiques entravent encore certaines applications. Par exemple, un gradient de résorbabilité serait optimal pour que l'os se régénère de manière différée. Pour une application dentaire, par exemple, une coque épaisse serait efficace pour fournir des propriétés mécaniques et protéger contre l'infection, tandis qu'une structure progressivement poreuse serait bénéfique pour promouvoir la colonisation dans une partie plus interne vers la gencive. Pour surmonter ce défi, cette proposition développera des structures d'implants complexes basées sur la fabrication additive, créant un gradient de structure dans le matériau architecturé pour être adapté au patient. Le projet 3DP-ARBio propose de travailler sur quatre points dans le but d'apporter de nouvelles connaissances sur les biomatériaux architecturés pour la médecine régénérative 1) l’optimisation de la structure de l’implant par l’utilisation du DFAM, 2) l’élaboration de structures à gradients de propriété pour permettre une résorbabilité contrôlée, 3) l’étude de la biocompatibilité et des propriétés biomécaniques des biomatériaux élaborés et 4) la modélisation de la résorbabilité par l’utilisation des caractérisations multiphysiques et multi-échelles. L'objectif ultime de ce projet est de développer des matériaux personnalisables pour chaque patient et d'optimiser le temps de reconstruction osseuse.

La cristallisation est un procédé de séparation et purification très employé dans l’industrie pour la fabrication de médicaments, la purification de métaux de qualité batterie, l’agroalimentaire, etc. Bien que le procédé soit mature, la cristallisation industrielle présente encore deux principaux défis : (1) contrôler la distribution en taille des cristaux (CSD), qui impacte fortement l’efficacité des procédés avals (filtration, lavage, séchage), et (2) contrôler la phase solide afin d’optimiser les propriétés physico-chimiques du produit –e.g. solubilité d’un principe actif (API). Le contrôle de ces caractéristiques est difficile à cause de la nucléation indésirable survenant dans les réacteurs de cristallisation. La nucléation est un phénomène stochastique à l’origine de la production de germes cristallins à partir d’une solution sursaturée. Dans un procédé de cristallisation, le changement d’échelle (scale-up) est souvent une étape complexe car l’agitation de la solution (nécessaire à l’homogénéité) induit du cisaillement qui augmente fortement le taux de nucléation [1] et empêche donc un contrôle précis de la CSD. L’industrie contourne le problème de la nucléation en amorçant la cristallisation par l’ajout d’une quantité de germes calibrés dans une solution à faible sursaturation afin de limiter la nucléation spontanée indésirable. Bien que cette technique soit satisfaisante, elle peut être contraignante dans certaines situations (milieu stérile, quantité insuffisante de germes, etc.). Il y a donc un besoin pour des techniques d’amorçage in situ, flexible et extrapolable permettant un haut degré de contrôle du polymorphe et de la CSD. Des alternatives à base de champs externes se développent – e .g. sonocristallisation, nucléation induite par laser [2] – mais leur caractère extrapolable est encore limité . Le projet INCRYS propose d’utiliser un plasma froid produit par décharge nanoseconde pour amorcer la cristallisation de façon flexible, non-intrusive et in situ. Trois objectifs sont visés : 1. Identifier le mécanisme de nucléation induite par plasma en mesurant (i) la dynamique de la nucléation et (ii) la dynamique d’agents plasma connus pour induire la nucléation. Nous supposerons alors que la nucléation est synchrone avec les agents plasma qui pilotent la nucléation pour en déduire le(s) mécanisme(s) 2. Comparer l’effet du cisaillement et du plasma sur la nucléation en mesurant le taux de nucléation dans des réacteurs agités. Comme le taux de nucléation augmente avec le cisaillement il doit exister un régime de nucléation induit par plasma à faible cisaillement. Ce régime définit les conditions d’application du plasma dans un cristallisoir agité. 3. Etudier le passage à l’échelle de la méthode par amorçage d’un cristallisoir de 100 mL Nous pensons que la charge de germes induite par plasma peut être ajustée pour avoir l’effet souhaité sur la CSD. Ces études seront réalisées dans un système plasma microfluidique, avec un pérovskite à base d’halogénure de plomb comme composé modèle. Elles seront conduites par un consortium de partenaires aux expertises complémentaires issus de CentraleSupélec, de l’Ecole Normale Supérieure Paris Saclay et du CNRS. A l’issue du projet, un réacteur d’amorçage plasma microfluidique ainsi qu’une méthode d’implémentation dans un réacteur de cristallisation agité seront obtenus. L’approche expérimentale développée dans le projet sera appliquée à la cristallisation de pérovskite mais pourrait être transposée à la cristallisation de n’importe quel autre composé d’intérêt, ce qui offre des perspectives d’applications intéressantes pour la recherche et l’industrie. [1] C. Forsyth et al., 2015, Cryst. Growth Des., 15, 94–102, https://doi.org/10.1021/cg5008878 [2] Clair B et al., J. App. Cryst., 2014, 47: 1252. https://doi.org/10.1107/S160057671401098X

De nombreux procédés et systèmes technologiques mettent en œuvre des films liquides ruisselants afin d’intensifier les transferts de matière et/ou de chaleur. Cette stratégie est utilisée en particulier dans les tours de refroidissement par évaporation, les processus d'absorption et de distillation, la capture du CO2, le dessalement ou les systèmes de refroidissement pour la mobilité électrique. Les films liquides minces s’écoulent généralement sur des surfaces complexes, caractérisées par la présence et la répétition de motifs de surface tels que des ondulations, des fentes ou des perforations. Depuis les travaux pionniers de Nusselt et Kapitza, les écoulements de films liquides ont fait l'objet d'une littérature abondante, la configuration de référence étant la plaque plane verticale ou inclinée. Cependant, il y a beaucoup moins d'études sur les interactions entre les films liquides et les motifs de surface et elles considèrent principalement l'effet des ondulations sur la dynamique des films tombants. Le projet FILLMORE vise à augmenter la connaissance, la compréhension et la maîtrise des interactions entre les films liquides et les motifs de surface, en examinant en particulier comment ces interactions se manifestent aux différentes échelles d’espace, dans le but d’optimiser les transferts, et de proposer des solutions plus appropriées pour atteindre une meilleure efficacité, une plus faible consommation d'énergie et une meilleure empreinte environnementale. Si l'échelle macroscopique dépend fortement du processus multi-physique ou du système étudié, les échelles méso et micro ont un caractère générique. Le projet est donc fondé sur l'étude de géométries génériques représentatives des structures rencontrées dans différents secteurs industriels. Ces géométries sont choisies pour se concentrer sur l'effet de la mouillabilité et des motifs de surface sur les écoulements de films liquides. Elles sont simplifiées pour permettre des expériences aux conditions contrôlées et des simulations sur des configurations bien définies. Le premier objectif est de produire des données expérimentales complètes et détaillées aux échelles micro et méso. Les écoulements sur ces géométries élémentaires seront soigneusement caractérisés (morphologie de l'écoulement, modes de franchissement des motifs, cartes d'épaisseur de film, champ de vitesse, et débit transféré par les perforations). Une nouvelle méthode de vélocimétrie 3D3C ne nécessitant qu’une seule caméra sera en particulier mise en œuvre. Le deuxième objectif est d'étendre cet ensemble de données avec des simulations numériques micro-résolues et de haute fidélité (CFD), avec une validation minutieuse du suivi de l'interface et la dynamique des lignes triples. Le troisième objectif est de développer des modèles appropriés à la méso-échelle (modèles de Saint-Venant moyennés sur l'épaisseur du film) sur la base de ces données expérimentales et numériques. Le quatrième objectif est d'optimiser la géométrie des motifs, en utilisant des simulations de systèmes industriels représentatifs, où des films liquides tombant sur des géométries complexes sont rencontrés, simultanément avec d'autres phénomènes physico-chimiques pilotés par l'hydrodynamique, tels que le transfert interfacial de chaleur et de masse ou la réaction chimique sur les surfaces ; visant à proposer des concepts innovants (éléments géométriques, stratégie d'alimentation en fluide...) en utilisant ces outils numériques. Ces approches seront appliquées à deux cas réels : l'optimisation des tours de refroidissement pour minimiser l'encrassement tout en garantissant l'efficacité du refroidissement, et le refroidissement direct des moteurs électriques.

Selon le plan d'action pour une nouvelle économie circulaire de la Commission européenne, la circularité est un besoin essentiel d'une transformation en profondeur de l'industrie pour tendre vers la neutralité climatique et la compétitivité à long terme. Elle peut permettre des économies substantielles de matériaux tout au long des chaînes de valeur et des processus de production, générer de la valeur ajoutée et ouvrir des opportunités économiques. Ce projet, parfaitement en phase avec les principes de l'économie circulaire, propose une utilisation alternative des sous-produits issus de l'industrie agroalimentaire, tels que le raisin, l'artichaut, la carotte et le café, qui seraient pour la plupart simplement éliminés. L'objectif principal est de produire des matériaux à haute valeur ajoutée à partir de ces sous-produits : des composés actifs et des nanocelluloses. Deux utilisations principales de ces nouveaux matériaux seront étudiées, le bio-enrobage des fruits et l'incorporation sur un film biodégradable. En effet, des études menées par l'équipe FZEA ont montré que les fruits enrobés de nanoparticules chargées en principes actifs se conservent mieux que ceux enrobés de nanoparticules vides. Parmi les principales applications de la nanocellulose, il faut souligner le renforcement des films. L'acide polylactique (PLA) est un polymère biodégradable dérivé de sources renouvelables et disponible dans le commerce. Néanmoins, certains inconvénients des films PLA empêchent sa pleine acceptabilité sur le marché (fragilité, faible ductilité, propriétés insatisfaisantes de barrière à la vapeur d'eau/oxygène). L'ajout des nanocelluloses produites dans ce projet sera testé comme renfort dans les matrices PLA pour améliorer leurs propriétés. L'ambition de ce projet est de combiner les compétences des équipes bilatérales dans des domaines très complémentaires : FZEA-Embrapa, prétraitement de sous-produits de l'industrie agroalimentaire et production de nanocelluloses faiblement purifiées ; SayFood, production de films nano-chargés (pour application médicale, cosmétique ou alimentaire), étude des propriétés barrières/structure des films; LGPM : expertise sur la mesure et la modélisation du transfert d'eau à travers les bioproduits. Les objectifs spécifiques de cette étude sont : i) l'extraction de composés actifs extraits de sous-produits et leur encapsulation dans des particules à base de chitosan ; ii) la production et la caractérisation de nanocelluloses avec différents degrés de lignines obtenues à partir de sous-produits fibreux/résidus d'extraction par hydrolyse enzymatique et traitements mécaniques ; iii) l'application de particules chargées et de nanocelluloses pour des revêtements et la fonctionnalisation et le renforcement de films PLA, respectivement et iv) la modélisation prédictive et l'évaluation du cycle de vie comme outils de conception. La pertinence de cette étude repose sur l'importance i) de maîtriser les méthodes de traitement des sous-produits et ii) de mieux comprendre les interactions des matériaux étudiés pour améliorer ses applications technologiques.

Avec un coût équivalent à 20 % de la consommation électrique mondiale, et des fluides frigorigènes fortement réglementés, l’industrie du froid doit faire face à plusieurs enjeux de développement durable tout en assurant son rôle fondamental pour divers secteurs (alimentaire, climatisation…). L’usage de coulis de matériaux à changement de phase (MCP) en réfrigération secondaire est une solution pour réduire la part des frigorigènes et améliorer les performances énergétiques. Ces suspensions de MCP peuvent en effet stocker et véhiculer de grandes quantités de froid par chaleur latente, un atout pour le dimensionnement et le rendement des installations. Les hydrates de CO2 sont des MCP à fort potentiel : ils possèdent la meilleure chaleur latente parmi tous les MCP en réfrigération et sont stables sur une grande plage de température ; ils peuvent être formés par injection de gaz, évitant les procédés par raclage énergétiquement pénalisant ; enfin ce sont des matériaux verts car constitués d’eau et de CO2. Un système de réfrigération secondaire repose sur 3 étapes principales : génération, transport et utilisation (restitution du froid). Ainsi, les coulis doivent répondre à différentes contraintes liées à ces étapes pour assurer une bonne continuité du procédé. En particulier, le contrôle de la cinétique de cristallisation des hydrates et des conditions d’écoulement des coulis, avec une distribution en taille de cristaux (DTC) adaptée, constitue toujours un verrou majeur. En associant trois laboratoires reconnus internationalement dans des domaines complémentaires, Hydrates/Réfrigération (FRISE), Mécanique des fluides (IMFT) et Génie des procédés (LGPM), et en s’appuyant sur différentes approches expérimentales (système pilote à coulis d’hydrates, rhéologie de suspensions synthétiques cohésives, tubes à flux thermique contrôlé) et de modélisation (bilan massique/thermique, bilan de population, modèles rhéologiques, modèle de simulation dynamique globale), l'objectif global du projet COOLHYD est de proposer une approche fondamentale et systématique pour répondre aux enjeux de cinétique, de rhéologie et de continuité impliquées dans l'application de réfrigération à base de coulis d'hydrate de CO2. On s’intéressera en particulier à : comprendre l'impact des conditions de génération des coulis sur les propriétés critiques pour le procédé (DTC, fraction solide en suspension, régimes d’écoulement) ; développer des modèles reliant ces propriétés critiques aux propriétés rhéologiques (pour le transport des coulis) et thermique (pour leur utilisation) ; optimiser la performance énergétique de l'ensemble du procédé, en fonction de l'architecture du dispositif et des variables de contrôle liées aux conditions de génération, de transport et d’utilisation, afin de fournir des recommandations pour concevoir un système de réfrigération secondaire efficace.

Au cours des vingt dernières années, les scientifiques se sont intéressés de manière croissante à l’intensification des procédés de production de biomolécules telles que les métabolites secondaires des végétaux. Les stratégies d’intensification se concentrent majoritairement sur l’ingénierie du métabolisme de microorganismes pour la production hétérologue des molécules d’intérêt. La production hétérologue de ces biomolécules est prometteuse. Toutefois, pour renforcer la faisabilité industrielle de ces bioprocédés, il nous est apparu nécessaire de travailler à la création de procédés de séparation innovants. En effet, l’étape d’extraction des biomolécules des moûts de fermentation est responsable de la plus grande partie des coûts des procédés de biotechnologies (50-80% du coût total en biopharmaceutique). Le projet MilliStyrene vise à créer un procédé continu et robuste de fermentation extractive potentiellement associé à la transformation des biomolécules extraites par voie chimique ou enzymatique voire biologique. Le projet regroupe trois équipes de recherche et développement présentant des expertises complémentaires en (i) fermentation et conversions chimio-enzymatiques, (ii) analyse des phénomènes de transfert de molécules dans les milieux complexes, (iii) modélisation et conception d’outils prototypes. La compréhension théorique des phénomènes en jeux et la réalisation de la preuve de concept permettra de concevoir un système pilote propre à se substituer avantageusement aux procédés actuels de récupération in situ des biomolécules (ISPR) couplés à la fermentation. Le projet MilliStyrene est une étape importante pour le développement de procédés hétérologues de production de métabolites secondaires tenant compte des trois facettes environnementale, économique et sociale qui fondent le concept de développement durable.

L'os est un tissu vivant soumis à divers stimuli. Les cellules reçoivent des signaux mécaniques, chimiques ou biophysiques à travers leur environnement. L'information se traduit par une capacité d'adaptation à toute modification environnementale. Dans le contexte de l'ingénierie tissulaire osseuse (ITO), cette propriété peut être exploitée pour produire des substituts ostéogéniques à partir de cellules souches mésenchymateuses (CSM) ensemencées dans des matériaux poreux cultivés dans des conditions dynamiques. Ce matériau poreux est nécessaire pour accueillir les cellules et guider leur croissance et leur régénération tissulaire dans un environnement 3D. Pour surmonter les limitations du transport des nutriments et pour soumettre les cellules à des contraintes mécaniques favorables, des bioréacteurs sont utilisés. La production de substituts ostéogéniques en bioréacteur repose sur une approche rudimentaire par rapport à celle développée en génie des procédés, qui reposent sur la modélisation et intègrent les aspects multi-échelles et multi-physiques. Il apparaît nécessaire de rationaliser la conduite des bioréacteurs. L'originalité de notre approche réside dans le développement de méthodes de contrôle et de quantification des transferts de masse et de mouvements au sein d'un bioréacteur. Des simulations numériques fournissant les champs de contraintes et de concentration en nutriments subis par les cellules prolongeront systématiquement les expériences. A l'interface de la physique, de la mécanique et de la biologie, HydrOs vise à produire des substituts osseux ostéogéniques vascularisés à partir d'une coculture de MSC et de cellules endothéliales (CE) ensemencées dans des hydrogels de polysaccharides supplémentés ou non par des particules d'hydroxyapatite (HAp). Les cellules seront cultivées dans notre bioréacteur à perfusion caractérisé expérimentalement et numériquement. Les connaissances actuelles concernant la fabrication des matériaux ostéogènes, l'influence de sa structuration interne sur la formation de structures biologiques pertinentes, la compréhension de l'influence du transport des espèces et des mécanismes de dynamique ne permettent actuellement pas d'envisager une translation du processus à la clinique. Notre ambition est de compléter ce champ de connaissances. Un paramètre clé est la compréhension et le contrôle de la structuration de la porosité de l’hydrogel pendant sa fabrication. Dans WP1, les propriétés morphologiques, mécaniques et diffusionnelles de l'hydrogel seront caractérisées. Nous étudierons comment l'environnement mécanique et les gradients de nutriments influencent le devenir des MSC. Dans WP2, nous développerons un jumeau numérique du bioréacteur qui fournira le champ de concentration en nutriments et le champ de contraintes au sein du bioréacteur afin de connaître les conditions locales vues par les cellules. Pour cela, nous devons modéliser le comportement mécanique des hydrogels, décrire les interactions entre les hydrogels déformables et l'hydrodynamique au sein du bioréacteur et modéliser le transport des nutriments dans le bioréacteur. Dans WP3, un bioréacteur produira des substituts à partir d'hydrogel de porosité et de propriétés mécaniques contrôlées (développées en WP1) ensemencées avec une co-culture de MSC et d'EC puis cultivées dans des conditions optimisées fournies par le jumeau numérique développé en WP2. Les marqueurs de différenciation seront quantifiés et, grâce à la simulation numérique, corrélés avec l'hydrodynamique, le champ de contraintes et les transferts de masse au sein du bioréacteur. Le potentiel du bioréacteur à améliorer la formation d'un réseau vasculaire dans les sphéroïdes sera évalué (WP3). Dans le WP4, le potentiel des substituts ostéogènes produits dans le bioréacteur et l'évaluation du bénéfice de la supplémentation des hydrogels en HAp pour favoriser l'ostéoinduction seront évalués in vivo.