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Yannick Tillier

Yannick Tillier

Professeur

Centre · CEMEF

Discipline(s)
Imagerie, technologies médicales, Mécanique du solide
Thème(s)
Biomatériaux, Biomécanique, Fabrication additive, Jumeau numérique, Médecine personnalisée et prédictive, Prothèses

Mots-clés

Équipe

CSM - Mécanique Numériques des Solides

Biographie

Yannick Tillier est enseignant-chercheur, spécialiste en biomécanique et en science des matériaux appliquée à la santé. Ses travaux se situent à l’interface de l’ingénierie des matériaux, de la mécanique des milieux continus et de la modélisation numérique.

Ses recherches portent sur la caractérisation expérimentale et la modélisation multi-échelle des tissus biologiques (mous et minéralisés) et des biomatériaux innovants. Il s’appuie notamment sur le biomimétisme pour optimiser le comportement mécanique de dispositifs médicaux et de substituts tissulaires. Il coordonne par exemple le projet ANR CMADENT, centré sur la fabrication additive et la simulation par éléments finis de restaurations dentaires à gradient de propriétés. Il s’intéresse également au développement de nouveaux hydrogels et aérogels adaptés à des applications médicales, en particulier dans le domaine ostéo-articulaire.

Les méthodes avancées de simulation par éléments finis qu’il développe permettent d’analyser les interactions mécaniques entre implants et structures anatomiques. Les applications concernent directement l’odontologie, la chirurgie maxillo-faciale et l’orthopédie. Ses projets récents intègrent également l’intelligence artificielle pour affiner les simulations cliniques et concevoir des solutions thérapeutiques personnalisées.

Très investi dans la transmission, il participe activement à la formation des élèves-ingénieurs. Il est responsable de plusieurs enseignements en santé, dont l’option « Santé & Vivant » en 3ᵉ année. Il contribue aussi à l’animation de la communauté biomécanique francophone et internationale, notamment à travers ses responsabilités au sein du Conseil d’Administration de la Société de Biomécanique.

Publication(s)

Projets

  • 2022-2027 ANR CMADENT "Conception de MAtériaux DENTaires à gradients de propriétés par fabrication additive" Porteur La dent présente un gradient naturel d’élasticité lié à la présence de dentine (tissu minéral poreux) et d’émail (hautement minéralisé, 2 à 4 fois plus rigide), reliés par une zone de transition de quelques microns. La restauration des pertes de substance dentaire volumineuses par Conception et Fabrication Assistées par Ordinateur (CFAO) ne reproduit pas ce gradient d’élasticité et limite la durabilité des restaurations. L’objectif du projet CMADENT (ANR-22-CE51-0017) est de proposer une alternative à la CFAO (i) en remplaçant l’usinage par une technique de fabrication additive qui permet de limiter la perte de matière tout en garantissant des propriétés supérieures à celles des restaurations directes, (ii) en mimant les gradients de propriétés naturels de la dent et (iii) en développant de nouveaux matériaux moins toxiques et bioactifs pour prévenir l’apparition de caries secondaires. Le procédé DLP (Digital Light Processing) retenu est relativement rapide (une douzaine de pièces imprimées vs 3 en CFAO classique) et peu coûteux (15 k€ vs 100 k€ pour une machine de production en CFAO), deux avantages importants pour permettre une adoption rapide par les praticiens.
  • 2016-2021 ANR TOOTHBOX "Boîte à outils expérimentale et numérique pour le développement de composites dentaires plus durables" Co-porteur La carie dentaire est la pathologie la plus répandue au monde. Le nombre annuel de restaurations dentaires à l’aide de matériaux composites est considérable mais leur durée de vie est malheureusement limitée. Un chirurgien-dentiste consacre autant de temps à intervenir sur des restaurations défectueuses qu’à prendre en charge de nouvelles lésions carieuses. Une des limitations majeures des composites dentaires est leur propension à se contracter lors de leur polymérisation, ce qui complique la pratique clinique et tend à fragiliser le matériau tout en favorisant le risque d’apparition de lésions carieuses secondaires. Développer de nouveaux matériaux faciles à manipuler et présentant une meilleure longévité constitue deux axes d’amélioration. Cela passe par une meilleure compréhension des liens entre les propriétés mécaniques du composite à l’échelle macroscopique (celle de la dent), l’organisation et les propriétés de ses composants à l’échelle microscopique, et leur évolution au cours du temps. Les partenaires du projet TOOTHBOX (chirurgiens-dentistes, mécaniciens, numériciens et physico-chimistes) ont décidé de s’unir afin de développer les outils expérimentaux et numériques nécessaires à une meilleure compréhension du problème.
  • 2024-2029 Projet RHU Rebone Responsable scientifique Le projet REBONE vise à optimiser la prise en charge des traumatismes osseux complexes en combinant réalité mixte, modélisation 3D et intelligence artificielle. À partir des données d'imagerie médicale, le projet développe un véritable « jumeau numérique » du patient pour simuler et planifier l'acte chirurgical en amont. Cette approche permet aux équipes médicales d'évaluer plusieurs stratégies opératoires, de fiabiliser les gestes chirurgicaux et de définir un protocole personnalisé.

Enseignements

Mécanique des Matériaux et des Structures (PI MECAERO)

Chargé d'enseignement

Projet (PI MECAERO)

Chargé d'enseignement

Dispositifs implantables et matériaux pour la médecine

Responsable

Programme Les différents concepts abordés dans ce cours, nombreux et extrêmement variés, seront illustrés par l’équipe pédagogique à l’aide d’un ou deux cas réels d’organes ou de tissus (dentaire, ostéo-articulaire, cardiovasculaire …) en guise de « fils conducteurs » tout au long du cours. Lors de la première séance, les étudiants joueront le rôle d’une équipe de R&D, en charge de développer un matériau pour une application de santé. Ils choisiront ainsi leur propre « fil rouge », auquel ils appliqueront d’un cours sur l’autre les différentes notions abordées. Chaque séance de cours sera organisée en trois phases : - I - un exposé suivi d’échanges au cours duquel un binôme ou trinôme d’étudiants présentera l’application du cours précédent à son projet ; - II - un cours d’introduction aux concepts fondamentaux ou une présentation d’un intervenant extérieur (médecin, industriel, spécialiste des questions réglementaires) ; - III - une séance de travail en groupe pour appliquer les concepts vus au cas d’étude choisi. En outre, dès que le cas d’étude aura été choisi, l’équipe pédagogique se chargera avec les étudiants de contacter un ou des spécialiste(s) du domaine (médecin, chercheur, ingénieur …) à qui une synthèse de l’étude sera présentée en fin de parcours sous forme d’un rapport et d’un exposé de défense de projet. Les étudiants pourront ainsi confronter leur démarche aux avis critiques d’experts et de professionnels. Contenu Le programme s’articulera autour de 6 séances au cours desquelles seront notamment abordées les notions relatives : • à la composition et l’organisation des matériaux biologiques, • à la biocompatibilité, la bioactivité, la biointégration et la biorésorbabilité, • aux propriétés mécaniques des tissus et leur caractérisation mécanique in vivo et in vitro, • aux grandes classes de biomatériaux (polymères, métaux, céramiques), • aux nouveaux procédés de fabrication et à l’approche par ingénierie tissulaire, • aux méthodes d’évaluation de la tenue en service des biomatériaux et dispositifs médicaux, • aux aspects réglementaires, • à la prise en compte des contraintes médicales, • au contexte industriel.

Mécanique Expérimentale

Intervenant

Les objectifs du cours sont de deux ordres. En s’appuyant sur des exemples industriels,l’enseignement vise d’abord de permettre aux étudiants de comprendre les enjeux d’une campagne d’essais mécaniques, et d’acquérir les outils nécessaires à la construction de plans d’expérience pour la caractérisation mécanique des matériaux. Dans cette optique, en partant d’une description des essais normalisés pour en voir les limites, une présentation d’essais originaux ou “hors normes” les mieux instrumentés possible sera faite. Pour cela, une partie du cours sera consacrée à l’étude des moyens des mesures thermomécaniques sans contact (thermographie infra-rouge et corrélation d’images numériques). Dans un deuxième temps, il s’agira de faire le lien entre la mécanique des milieux continus, les équations de comportement thermomécanique et la caractérisation expérimentale. Les notions de calcul de contrainte et déformation seront rappelées, pour comprendre les méthodes d’optimisation de loi de comportement et d’endommagement que l’on cherche à identifier au travers des essais. L'activité en présentiel (29 h) est structurée en séances plénières (12 h), en mini-projets (binôme ou trinôme) (15h), en restitution des projets devant un jury (30 minutes). Le travail personnel des élèves (6 heures) comprend : Compréhension du mini projet, Recherche bibliographique, Analyse et interprétation scientifique des résultats obtenus, Rédaction d’une synthèse, Préparation d’une restitution orale

Sciences et génie des matériaux (SGM) option

Intervenant

La 2e année : découvrir, observer, expérimenter Les deux semaines d'option sont consacrées à un mini-projet par binôme, dans un des deux laboratoires de l'Ecole (Centre des Matériaux à Evry ou Centre de Mise en Forme des Matériaux à Sophia-Antipolis, soit plus de 70 enseignants-chercheurs en appui à l'option). Les sujets tournent autour d'un projet industriel précis. L'accent est mis sur la découverte de phénomènes physiques, chimiques, mécaniques... et sur leur quantification. Un rapport détaillé et une soutenance orale permettent aux élèves, non seulement de se former aux techniques de communication, mais surtout de se former "les uns par les autres". Quelques sujets : expertise de la défaillance d'un frein ferroviaire, expertise de non-conformité de joints métalliques, soudage (essais instrumentés et modélisation numérique), étude des mécanismes de formation d'une mousse pour siège automobile, formation d'aérogels pour super-isolants ou applications biomédicales... La 3e année : comprendre, savoir choisir, optimiser Les deux temps forts de la troisième année sont le mois d'option (dès la rentrée) et le projet personnel qui occupe tout le reste du temps consacré à l'option. Le mois d'option : "Matériaux et ingénieurs" dans un secteur industriel donné. Le mois d'option est consacré à l'ingénierie des matériaux et s'articule autour d'un secteur industriel précis (2004 et 2005 : l'automobile ; 2006 et 2007 : l'aéronautique, 2008 et 2009 : le bâtiment, 2010 et 2011 : l'énergie, 2012 et 2013 : la santé, 2014 et 2015 : le spatial). Les multiples activités permettent une formation active et la constitution d'un groupe homogène, riche des origines et des personnalités diverses des élèves et des enseignants : visites industrielles : élaboration, transformation et utilisation des matériaux dans le domaine choisi ; quelques conférences données par des experts industriels ; mini-projets de "Découverte Industrielle" : 5 jours par groupes de 2 à 4 élèves, sur site industriel, encadrés par des ingénieurs sur place, sur un problème d'ingénierie ; un rapport écrit (note interne à l'entreprise) et une restitution orale permettent aux différents groupes de partager savoirs et expériences acquis sur le terrain ; quelques "cours", en fait des séances de préparation des visites et des séances de "debriefing" sous forme de questions-réponses aux enseignants, à propos des conférences et des visites industrielles. Le travail d'option : mettre en pratique méthodes et connaissances pour résoudre un problème industriel. Les travaux d'option, individuels, forment la colonne vertébrale de la troisième année. Définis dès le mois d'octobre, en accord avec les desiderata de chaque élève, ils portent sur un problème industriel bien identifié. D'une durée d'au moins 4 mois (total de 8 mois pour les polytechniciens en "voie spécialisée"), ils se déroulent sur site industriel, avec un double tutorat : les ingénieurs de l'entreprise d'une part et un enseignant-chercheur d'un des deux laboratoires "Matériaux" de l'Ecole d'autre part. L'accent est mis sur la compréhension des phénomènes et sur la résolution du problème pratique posé. Quelques sujets d'option représentatifs traités ces dernières années : choix d'un matériau pour une pièce de Formule 1 automobile (Renault, Viry-Châtillon) modélisation des couches minces déposées sur un verre (Saint-Gobain, Thourotte) sélection et dimensionnement d'une mousse antichoc (SNCF, Le Mans) faisabilité du revêtement de pistons par projection plasma (Toyota, Evry - Belgique - Japon) procédé innovant de coulée continue d'acier (Vallourec, Aulnoye-Aymeries / Brésil) optimisation du procédé d'injection de polymère renforcé de fibres (Bosch, Allemagne) analyse de verres dorés émaillés du Moyen-Age (Laboratoire des Musées de France, Paris) prédiction des propriétés à rupture d'aciers pour gazoducs (ArcelorMittal, Gand, Belgique). critère d'acceptabilité de défauts de forge (PSA, La Garenne-Colombes) défauts de mise en peinture des pièces de carrosserie plastique automobile (Mécaplast, Monaco) soudage de pièces en superalliage pour lanceurs spatiaux (Snecma, Vernon) amélioration du contrôle non destructif d'éléments de centrales électriques (EDF, Saint-Denis) décontamination de bétons utilisés en génie civil pour les centrales nucléaires (Bouygues, St-Quentin / CEA, Marcoule) amélioration de la fabrication de pièces en composite pour aéronautique (Dassault, Argenteuil) choix de matériaux pour sondes endoscopiques avec microcope intégré (Mauna Kea Technologies, Paris) Particularités de l'option : Du concret ! L'option comporte très peu de cours à proprement parler : les savoirs et compétences sont acquis dans les cours proposés à tous les élèves (tronc commun, enseignements spécialisés) et surtout par le partage des expériences vécues par chacun sur le terrain. Il s'agit d'expérimenter par soi-même et en équipe (double tutorat ingénieur industriel + enseignant-chercheur). Pratique intensive du travail en groupe La diversité et le nombre des optionnaires permet à chacun d'apprendre aux autres et par les autres. C'est un entraînement efficace aux méthodes d'auto-formation que pratiquera l'ingénieur pendant toute sa carrière pour rester un acteur majeur dans son domaine de compétences et maîtriser son évolution professionnelle. Pluridisciplinarité Le domaine des matériaux est à l'intersection entre des disciplines telles que la physique, la chimie, la mécanique, les mathématiques appliquées et la modélisation numérique. Les travaux d'option comportent souvent une part expérimentale et une part de modélisation, qui permettent une formation équilibrée à la culture des matériaux. L'option s'intéresse aussi bien aux céramiques, aux "plastiques", aux métaux et alliages... qu'aux objets anciens (archéologie) ou aux innovations les plus récentes (aciers "biologiques", aérogels biosourcés ou non...).

L'Ingénieur et la Recherche en Santé (trimestre recherche)

Responsable

Santé et Vivant option

Responsable

Direction(s) de thèse(s)

  • 2025 Développement d’un modèle biomécanique patient-spécifique basé sur le scanner biénergie pour guider le traitement des fractures complexes Paul-Alexis RANC
  • 2024 Prise en compte de la biomécanique dans la personnalisation d'un dispositif médical implantable d'ostéosynthèse : application à la réduction de fractures complexes. GANACHON Marine
  • 2024 Mouvements cuspidiens sous contrainte occlusale: répercussions mécaniques sur les restaurations adhésives Marie BERNABEU
  • 2023 Conception de matériaux dentaires à gradients de propriétés par fabrication additive GUÉRANDELLE Léa
  • 2022 Hydrogels et aérogels nanocomposites biosourcés pour des applications biomédicales BOURAS Hiba
  • 2022 Relation entre la structure et les propriétés mécaniques des fibres d'hydrogel de poly(alcool vinylique) anisotropes destinées à la fabrication de substituts biomimétiques de tissus mous DIAZ COLINA Andrea
  • 2019 Caractérisation et modélisation du comportement mécanique des PE-vitrimères pour application en tuyauterie sous pression HUANG Tianqi
  • 2018 Conception et optimisation d'un matelas de ballistocardiographie Claude-Elvire KENGOUM PEDIE
  • 2017 Prédiction et modélisation des propriétés mécaniques des composites dentaires - approche expérimentale, théorique et numérique BOUSSÈS Yoan
  • 2015 Développement d'outils numériques d'aide à la conception d'implants pour la chirurgie de reconstruction BERTO Christophe
  • 2015 Développement d’outils numériques et expérimentaux d’aide au développement de composites dentaires AGBOBADA Gerry
  • 2014 Caractérisation mécanique et modélisation numérique des tissus de valve aortique Colin LAVILLE
  • 2010 Étude pour l’optimisation du soudage par électro-fusion des tubes et des accessoires en polyéthylène Ziad CHEBBO
  • 2009 Évaluation de la modification des contraintes biomécaniques articulaires mandibulaires au cours de la distraction symphysaire Charles SAVOLDELLI
  • 2008 Modélisation numérique de l’os mandibulaire appliquée à l’implantologie dentaire et maxillo–faciale Guillaume ODIN
  • 2006 Étude numérique et expérimentale du comportement mécanique des implants mammaires Hicham DAANOUNI
  • 2005 Développement d’un modèle éléments finis 3D appliqué à la simulation d’opérations chirurgicales des tissus mous Audrey PACCINI