Etude biomécanique des pathomécanismes du rachis lombaire en conditions traumatiques et sportives : influence des propriétés ligamentaires

Biomechanical study of lumbar spine pathomechanisms under traumatic and sport-like conditions : influence of ligament mechanical properties

• Auteur / Autrice : Manon Sterba
• Direction : Pierre-Jean Arnoux, Carl-Eric Aubin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biomécanique
• Date : Soutenance le 16/04/2019
• Etablissement(s) : Aix-Marseille en cotutelle avec Polytechnique Montréal (Québec, Canada)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences du Mouvement Humain (Marseille ; 2004-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Biomécanique Appliquée, UMR T24 INRETS (Aix-Marseille Université)
• Jury : Président / Présidente : Jean Dansereau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre Roussouly, Catherine Masson
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Stéphane Avril, Yannick Tillier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traumatisme

Ligaments

Biomécanique

Spondylolyse

Mots clés libres

Rachis

Spondylolyse

Élément finis

Ligament

Traumatismes

Biomécanique

Spine

Spondylolysis

Finite element model

Ligament

Trauma

Biomechanics

Résumé

Le rachis est une structure ostéo-disco-ligamentaire complexe jouant un rôle majeur dans la stabilité et la mobilité du corps humain. Dans certaines conditions, des blessures traumatiques ou de fatigue peuvent survenir. Chaque année, plus de 700000 nouveaux traumas rachidiens sont comptabilisés au niveau mondial. Les blessures de fatigue, résultant d’une sur-sollicitation des structures vertébrales, sont fréquentes dans le domaine sportif. La spondylolyse est la blessure la plus commune parmi les blessures de fatigue dues au sport, notamment chez les adolescents. Cette thèse vise à améliorer la compréhension des mécanismes de blessures du rachis lombaire dans des conditions traumatiques et sportives en tenant compte des facteurs intrinsèques (posture, propriétés mécaniques des ligaments) et extrinsèques (conditions de chargement). Le volet expérimental décrit la caractérisation des ligaments du rachis thoracique et lombaire humain en traction uni-axiale dynamique. Le volet numérique porte sur l’analyse par éléments finis des pathomécanismes du rachis lombaire en conditions traumatiques, d’une part, et pour l’étude des risques de spondylolyse dans le domaine sportif d’autre part. Cette thèse a été réalisée en cotutelle entre Polytechnique Montréal et le Laboratoire de Biomécanique Appliquée (UMRT21 Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux/ Aix-Marseille Université) et s’inscrit dans les travaux de recherche du Laboratoire international – Imagerie et biomécanique du rachis (iLab-Spine) et de la Chaire de recherche industrielle CRSNG/Medtronic en biomécanique de la colonne vertébrale.

The spine is an osteo-disco-ligamentous structure playing a major role in the human body’s stability and mobility. In some conditions, traumatic or stress injuries may happen. Each year, more than 700,000 new traumatic injuries are diagnosed worldwide. Stress injuries result from overuse of spinal structures because of repetitive movements and sport practice is a common cause. The spondylolysis is the most common stress injuries due to sport activities, particularly in adolescents. The objective of this thesis was to improve the understanding of the lumbar injury mechanisms in traumatic and sport-related conditions taking into account intrinsic (posture, ligament mechanical properties) and extrinsic factors (loading conditions). The experimental part deals with the lumbar and thoracic ligament characterization under uni-axial dynamic tensile tests. The numerical part was performed to assess the pathomechanisms of the lumbar spine in traumatic conditions and related to the risk of spondylolysis in sport-related conditions. This project was done as a joint program between Ecole Polytechnique de Montreal and the Laboratoire de biomécanique appliquée (UMRT21 Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux/ Aix-Marseille Université) and was a part of the research work of the iLab-Spine (International Laboratory - Spine Imaging and Biomechanics) and the Industrial Research Chair program CRSNG/Medtronic on the spinal biomechanics.