Rôle des anomalies de transmission des contraintes dans la pathogénèse des maladies fémoro-acétabulaires

Key role of strains' transmission abnormality as an origin of femoro-acetabular diseases

• Auteur / Autrice : Matthieu Ollivier
• Direction : Jean-Noël Argenson, Patrick Chabrand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences du mouvement humain
• Date : Soutenance le 07/12/2016
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences du Mouvement Humain (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Olivier Gagey
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sébastien Parratte
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Stéphane Boisgard, Pascal Swider

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biomécanique

Anatomie

Ostéonécrose

Mots clés libres

Ostéonécrose de la tête fémorale

Comportement mécanique

Éléments finis

Capteur piezo-Resistif

Anatomie

Biomécanique

Labrum acétabulaire

Osteonecrosis of the femoral head

Mechanical behavior

Finite elements

Piezoresistive sensor

Anatomy

Biomecanics

Acetabular labrum

Résumé

Dans le cadre de ce travail de thèse nous nous sommes intéressés à deux pathologies fémoro-acétabulaires dont la pathogénie semble liée aux « conditions biomécaniques » locales. La première partie de cette thèse était consacrée à l’analyse de l’influence de l’anatomie osseuse sur l’apparition de l’ostéonécrose aseptique de la tête fémorale. Nous avons réalisé des analyses analytique de l’anatomie des patients souffrant d’ONA (notre hypothèse était que nous retrouverions un profil anatomique particulier chez les patients souffrant d’ONA par rapport à la population générale.Nos résultats démontrent que les patients souffrant d’ONA présentent fréquemment une anatomie particulière. Notre modèle en éléments finis de la hanche de dix patients souffrant d’ONAi, a permis de valider notre hypothèse puisqu’il existe un recouvrement quasi-parfait, entre la zone de nécrose osseuse et celle supportant les contraintes fémoro-acétabulaires. L’hypothèse selon laquelle une pathogénie mécanique puisse être responsable du développement l’ostéonécrose aseptique de la tête fémorale est vérifiée par nos travaux.Dans la seconde partie de cette thèse nous avons décrit le rôle mécanique du LA par une évaluation multimodale combinant analyse cinématique,de contraintes fémoro-labrales et enfin analyse en éléments finis. Les résultats de ces études ont permis de constater que le LA se déforme lors du mouvement reflétant une transmission de contraintes fémoro-labrales lors du mouvement d’abduction. Ces contraintes ont pu être enregistrées à l’aide de capteurs piezo-resistifs, elles augmentent lors du mouvement d’abduction. Ces éléments ont été confirmés par notre modèle en éléments finis.

As parts of this thesis we focused on two femoro-acetabular diseases whose pathogenesis appears to be related to "biomechanical local conditions". The first part of this thesis was devoted to analyze the influence of bony anatomy on the development of aseptic osteonecrosis of the femoral head. We thus aimed to analyze ONA patients’ anatomy in a matched-controlled fashioned study. Our results demonstrate that patients with ONA often present a particular anatomy. A finite element model of ten iONA hips validated our hypothesis since we found an overlap between bone necrosis area and femoro-acetabular strains bearing area. The assumption that a mechanical pathogenesis may be responsible for ONA development has been confirmed by our results.If the relationship between bony anatomy and bone disease is quite intuitive, acetabular labrum involvement (AL) in the regulation of femoro-acetabular mechanical conditions is unclear. The mechanical role of the AL is widely controversial, though some authors attributed, AL, a key role in hip joint’s mechanics, others advocated its complete resection in case of painful traumatic tears. We tried to demonstrate AL’s mechanical role in a multimodal analysis combining kinematic, strains and finite element analysis. The AL deforms during abduction movement reflecting femoro-labral strains’ transmission. Those strains have been recorded using piezo-resistive sensors, they increase during adduction to abduction movement. These elements were confirmed by our finite element model: labral resection changed the Femoro-acetabular strains to the detriment of cartilage surfaces.