Contribution à l'optimisation de céramiques phosphocalciques macroporeuses pour le comblement de défauts osseux : élaboration et caractérisation mécanique et architecturale ; étude de la fonctionnalité in vivo

• Auteur / Autrice : Isabelle Collin
• Direction : Bernard Lamy, Jean-Michel Bouler
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale mécanique, thermique et génie civil (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Centrale Nantes (1991-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Substituts osseux

Propriétés mécaniques

Matériaux céramiques

Résumé

Les céramiques phosphocalciques macroporeuses biphasées en hydroxyapatite (HA) et en phosphate tricalcique β (β-TCP) sont couramment utilisées pour le comblement de défauts osseux. Le phénomène de résorption-substitution osseuse nécessite la présence d'une structure poreuse, destinée à permettre la réhabitation du substitut par les cellules du tissu osseux néoformé (macroporosité) et l'imprégnation par les fluides biologiques (microporosité). Mais cette porosité pénalise les propriétés mécaniques de ces matériaux alvéolaires, pourtant précieuses in vivo lors de l'implantation. L'objectif général de ce travail a été de mieux comprendre les interactions entre la porosité et les propriétés mécaniques de ces matériaux alvéolaires. Pour moduler véritablement tous les paramètres architecturaux, un mélange porogène original a été utilisé, favorisant l'émergence d'une classe mésoporeuse et augmentant l'interconnexion entre les pores. Un plan factoriel d'expériences a permis de déterminer l'influence des paramètres de synthèse sur les propriétés mécaniques et architecturales des céramiques obtenues. Une céramique optimale au sein du domaine exploré a été retenue : sa bio-fonctionnalité a été évaluée au cours d'une expérience pré-clinique réalisée chez le Lapin. La quantité de repousse osseuse mesurée s'est avérée comparable à celle présente dans des substituts déjà commercialisés, mais avec une répartition plus homogène au sein de l'implant. Dans un second temps, l'étude s'est attachée à déterminer qui de la composition chimique ou de l'architecture poreuse du substitut favorisait de manière prépondérante le phénomène de résorption-substitution osseuse. Des céramiques macroporeuses monophasées en β-TCP pur ou dopé au sodium, ont alors été synthétisées selon un protocole optimal dégagé dans la première partie. Après caractérisation, elles ont été implantées dans le même modèle animal. Ce travail permet souligner l'influence prépondérante de l'architecture poreuse, dans le phénomène de résorption-substitution de cette classe de biocéramiques.