Thèse soutenue

Biomécanique entre le liquide céphalo-rachidien et le système nerveux central rachidien : vers une modélisation des interactions fluide-structures
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Auteur / Autrice : Patrice Sudres
Direction : Pierre-Jean ArnouxMorgane Evin
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences du Mouvement Humain
Date : Soutenance le 05/03/2021
Etablissement(s) : Aix-Marseille
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences du Mouvement Humain (Marseille)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Biomécanique Appliquée, UMR T24 INRETS (Aix-Marseille Université)
Jury : Président / Présidente : Pierre-Hugues Roche
Examinateurs / Examinatrices : David Fletcher, Arnaud Dagain
Rapporteurs / Rapporteuses : Sébastien Laporte, Stéphane Avril

Résumé

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La myélopathie cervicale dégénérative (DCM) est une cause fréquente de lésion de la moelle épinière chez les populations âgées engageant des phénomènes d'interactions biomécaniques entre le système nerveux central du rachis et l’écoulement du fluide céphalo-rachidien. Cette thèse vise à fournir une description morphométrique du canal cervical et une description mécanique des méninges du rachis qui pourront conduire au futur développement de modèles numériques avec des interactions fluide-structure. Dans la première partie, une méthodologie a été développée pour décrire la morphométrie du canal cervical avec de nouvelles métriques à l’aide d’IRM. Cette méthodologie pourrait également être utilisée pour l'amélioration du diagnostic de DCM et pour la définition de la géométrie spécifique au sujet en modélisation biomécanique. Dans la deuxième partie, deux protocoles de test mécanique ont été réalisés pour décrire les propriétés mécaniques en tension uniaxiale et biaxiale des méninges de rachis porcins choisis comme un modèle similaire à l’humain. Ces données expérimentales jouent un rôle crucial dans la modélisation biomécanique numérique. Dans la troisième partie, la formulation mathématique d'un problème d'interaction fluide-structure entre un fluide newtonien et un solide élastique linéaire a été présentée. Ainsi, un modèle FSI préliminaire et simplifié a été développé avec un solveur explicite (RADIOSS) comme preuve de concept. Cette thèse pourrait ainsi aider la communauté scientifique à développer des modèles biomécaniques du canal rachidien en prenant en compte le rôle du flux céphalo-rachidien et des tissus nerveux dans des cas sains ou pathologiques.