Different Approaches used in Modeling of Cell Membrane Electroporation

Le but de ce rapport est de présenter les différentes approches biophysiques et phénoménologiques développées pour d´écrire l’électroperméabilisation de la membrane cellulaire. Nous repartons des modèles simples de circuits électriques équivalents, et celui de Schwan décrivant la membrane comme un condensateur mis en parallèle avec une résistance. Ensuite nous présentons les principes de la théorie de l’électroporation développée dans les années 90’ à partir des énergies libres des membranes, et qui a fait l’objet depuis de quelques modifications. Enfin nous présentons les approches phénoménologiques récentes qui permettent de comparer les données expérimentales et les simulations numériques. L’objectif est présenter les avantages et les désavantages de chaque approche afin d’ouvrir de possibles directions de recherches pour obtenir une théorie de l’électroporation plus en accord avec les observations, tout en se fondant sur une base théorique solide.Cell electroporation is a complex phenomenon, which consists in the emergence of defects in cell membranes subjected to electric pulses. Since the end of the 90’s biophysical models have been developed to explain and predict the conditions for cell electroporation. However the recent biological data, in particular those dealing with the influence of the repetition rate of the pulses challenge these biophysical models. In this chapter we introduce different biophysical models of electropore formation and we discuss their mathematical basis and their advantages and disadvantages. We also present the phenomenological modeling, which consists in designing the model on an empirical basis thanks to the experience. The aim of the chapter is to introduce the reader to different ways of modeling cell membrane electroporation, and to provide some possible directions to obtain a more reliable theory of electroporation in accordance with the experiments and with a justified theoretical basis