Thèse soutenue

Étude du comportement biomécanique en fatigue de l’articulation de la hanche sans et avec prothèse

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Auteur / Autrice : Zeineb Hadiji
Direction : Paul LipinskiCynthia DreistadtSamir Hamza
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique des matériaux
Date : Soutenance le 21/10/2022
Etablissement(s) : Université de Lorraine en cotutelle avec Université de Tunis El Manar
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale C2MP - Chimie mécanique matériaux physique (Lorraine ; 2018-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Etude des Microstructures et de Mécanique des Matériaux (Metz ; 2011-....)
Jury : Président / Présidente : Moussa Naït Abdelaziz
Examinateurs / Examinatrices : Paul Lipinski, Cynthia Dreistadt, Samir Hamza, Nadia Bahlouli, Sebastian Wronski
Rapporteurs / Rapporteuses : Moussa Naït Abdelaziz, Nadia Bahlouli

Résumé

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L’articulation de la hanche peut être considérée comme l’articulation la plus chargée du corps humain. Les maladies de cette articulation sont devenues très répandues. Pour prédire la détérioration précoce et augmenter la durée de vie des solutions prothétiques, il est nécessaire d'étudier le comportement biomécanique du tissu osseux fémoral. L'insertion de parties non naturelles, ayant des propriétés mécaniques différentes de l'os, entraîne une modification de la répartition des contraintes et peut donc provoquer la perturbation de l'homéostasie de l’os sain. L’os du fémur caractérisé par ses propriétés évolutives est donc soumis à une contrainte importante et quasi-permanente ce qui entraîne avec le temps une fracture par fatigue. Dans ce contexte, une caractérisation mécanique a été réalisée. Un modèle d'éléments finis de l'os a été construit pour comparer les comportements mécaniques du fémur humain sain et implanté afin d’étudier le risque de fatigue de l'os cortical au voisinage de l'implant. Pour mieux comprendre le comportement en fatigue de ce tissu, des échantillons de différentes directions ont été testés en traction. Le banc de mesure a permis de reproduire les conditions physiologiques ainsi qu’un environnement d’essai adéquat en température et en fréquence. Les essais ont révélé l’anisotropie de l’os ainsi que le comportement élastique du tissu osseux. Les résultats de la tomographie ont permis de constituer une riche base de données concernant la micro-architecture de l’os et son évolution lors des essais de fatigue. En conclusion, ces travaux fournissent des données et des outils qui mènent à de larges perspectives de simulation de l’articulation de la hanche qui peuvent être utilisées pour prédire son comportement même dans d'autres conditions.