Caractérisation du comportement mécanique du disque intervertébral intact et fissuré

Characterization of the mechanical behavior of the intact and cracked intervertebral disc

• Auteur / Autrice : Jean-Philippe Deneuville
• Direction : Philippe Rigoard, Arnaud Germaneau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Bio-ingénierie mécanique
• Date : Soutenance le 10/12/2021
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences et ingénierie des matériaux, mécanique, énergétique (Poitiers ; 2018-2022)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Pôle poitevin de recherche pour l'ingénieur en mécanique, matériaux et énergétique - PPRIMME (Poitiers) - Institut Pprime / PPRIME
• Partenaire(s) de recherche : faculte : Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées
• Jury : Président / Présidente : Najat Salameh
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Rigoard, Arnaud Germaneau, Laetitia Fradet, Jérôme Allain, Mathieu Ménard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Yohan Payan, Nicolas Pinsault

Mots clés

Mots clés contrôlés

Disques intervertébraux

Biomécanique

Mots clés libres

Disque intervertébral

Comportement mécanique

Biomécanique

Irm

Intervertebral disc

Mechanical behavior

Biomechanics

Mri

Résumé

Les affections de la colonne sont la principale source de handicap mondiale. Leur impact sur les systèmes de santé et sociaux est monumental dans les pays occidentaux et sans doute négligé dans les pays en voie de développement. Bien que traditionnellement considéré comme non spécifique, il est possible dans certains cas de définir des sources anatomo-pathologiques responsables de la douleur des patients. Parmi elles, se trouve les fissures radiales de l’annulus fibrosus du disque intervertébral. Cette lésion structurelle à de nombreuses conséquences sur la biologie et la mécanique du disque intervertébral, pouvant conduire à une dégénérescence de la structure. Dans cette thèse nous nous intéressons aux déplacements et aux déformations du Nucleus Pulposus rendu plus importantes du fait de la brèche de l’annulus. McKenzie a émis l’hypothèse d’un nucleus mobile dans la fissure. Ces déformations / déplacements sont dépendants des forces imposées sur l’unité fonctionnelle par les mouvements physiologiques du rachis. Ainsi une flexion déplace / déforme le nucleus vers l’arrière, une extension vers l’avant et ainsi de suite. Afin de tester la pertinence de cette hypothèse, nous utilisons une approche quadruple, incluant :- Une revue systématique de la littérature avec une méta-analyse.- Une approche ex vivo, combinant IRM quantitative et analyse photomécanique.- Une approche in vivo d’analyse quantifié de mouvement.- Une approche in silico de modélisation par éléments finis.Nos résultats, quoique préliminaires, semblent confirmer cette hypothèse. Mais, nous sommes encore loin d’une validation ferme et définitive. D’autres recherches seront nécessaires pour finaliser cet objectif.

Spinal disorders are the leading cause of disability worldwide. Their burden onto healthcare and social system is enormous in the western countries and it is probably neglect in developing nations. Although define as a non-specific affection, it is sometimes possible to identify patho-anatomical sources leading to the patient pain. Among them, we can find the radial fissure of the annulus fibrosus. This structural lesion triggers a cascade of biological and mechanical events which could lead to the defervescence of the disc. In this thesis, we look closer to the bigger strain /displacement of the nucleus pulposus making possible by the breach of the annulus. McKenzie hypothesize a mobile nucleus into the fissure. These strains / displacements depend on the force imposed onto the spinal functional unit by the physiological movement of the spine. Thus, a flexion strains / displaces the nucleus backward, an extension frontward and so on. To test the relevance of this hypothesis, we used a fourfold approach, including:- A systematic review of the literature with a meta-analysis.- An ex vivo approach, combining quantitative MRI and photomechanical analysis.- An in vivo approach of quantified movement analysis.- An in silico approach of finite elements modelization.Our result, despite being provisory, seems to confirm this hypothesis. But, we are far from a firm and definitive validation. Other researches are needed to finalize these goals.