Contribution à l'étude du transport convectif dans le segment vertébral scoliotique : mécanobiologie, micro-architecture et perméabilité des plateaux vertébraux

Study of convective transport in scoliotic vertebral segment : mechanobiology, micro-architecture and permeability of vertebral end-plate

• Auteur / Autrice : Jean-Michel Laffosse
• Direction : Pascal Swider
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biomécanique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Scoliose

Homéostasie

Disques intervertébraux

Colonne vertébrale -- Propriétés mécaniques

Mots clés libres

Biomécanique

Transport convectif

Perméabilité

Scoliose

Disque intervertébral

Micro-architecture

Résumé

Le plateau vertébral (PV) constitue une zone d'échanges entre le réseau vasculaire et le disque intervertébral (DIV) sous la forme de transports convectifs qui garantissent l'homéostasie du DIV. Le PV est le siège d'une maturation physiologique et d'un remodelage pathologique initiés par les stimuli mécaniques et les phénomènes de transport. Ce travail contribue à l'analyse de la dégénérescence discale des pathologies rachidiennes et notamment scoliotiques. Dans un premier temps, une épiphysiodèse sur modèle animal porcin a permis de quantifier l'influence des contraintes de compression asymétrique sur les propriétés convectives du plateau vertébral. La perméabilité macroscopique a diminué de manière dans les zones de contraintes maximales. Ces modifications ont été associées à des modifications locales de la micro-architecture de l'os sous-chondral. Dans un second temps, nous avons confirmé les interactions entre les déformations du rachis et les paramètres convectifs et architecturaux sur un modèle animal porcin de scoliose. Les perturbations mécano-biologiques, altération de la perméabilité et remodelage du réseau osseux trabéculaire sous-chondral, ont été identifiés dans les zones sommitales et plus particulièrement dans la concavité de la courbure.

The vertebral end-plate (VEP) is a zone of exchanges between vascular network and disc (IVD) through convective transport that maintain IVD homeostasia. Physiological maturation and pathological remodelling of VEP might be initiated by mechanical stimuli and transport phenomena. This work contributed to the analysis of disc degeneration in pathology of spine and in particular in scoliosis. First, an epiphysiodesis in porcine animal model allowed quantifying the role of asymetric compressive stresses on convective properties of VEP. The macroscopic permeability decreased in zones of maximum strain. These modifications were associated with local modifications of subchondral micro-architecture. Then, we confirmed interactions between spine deformation, convective parameters and end-plate micro-architecture in a porcine animal model of global scoliosis. The mechanobiological modifications, alteration of permeability and remodelling of subchondral network, were mainly detected in the summit zones and in the concavity of the curvature.