Caractérisation de la régénération osseuse après implantation par diffraction de neutrons et de rayonnement synchrotron

par Abdelilah Benmarouane

Thèse de doctorat en Mécanique et matériaux

Sous la direction de Alain Lodini.

Soutenue en 2005

à Reims .


  • Résumé

    Les prothèses métalliques recouvertes ou non de biomatériaux sont largement utilisées en chirurgie orthopédique. Le titane et ses alliages sont les plus utilisés en implantologie grâce à leurs bonnes propriétés mécaniques et en plus ils sont biocompatibles. L'hydroxyapatite (HAp) a de très bonnes propriétés d'ostéoconduction, le Ti-6Al-4V revêtu d'HAp présente un bon compromis entre les propriétés mécaniques et biologiques. L'os est un tissu conjonctif spécialisé dans lequel sont associées une phase minérale sous forme de cristaux d'HAp et une matrice organique constituée de collagène. Les cristaux de HAp et les fibres de collagènes sont orientés parallèlement suivant la longueur de l'os dans la direction de la force appliquée. A l'interface implant-os, l'os reconstitué après implantation est susceptible de changer ses propriétés autour de l'implant. Afin d'étudier le comportement mécanique des cristaux d'HAp reconstitué dans deux secteurs d'application de l'HAp : comblement et implantologie. Nous avons effectué des mesures de diffraction de neutrons et de rayonnement synchrotron en résolution spatiale sur des échantillons d'os de tibia après implantation au sein de diffèrents animaux. Nous avons suivi l'évolution de la réorganisation des cristaux d'HAp dans l'os reconstitué en contrôlant principalement trois paramètres : temps d'implantation, Site d'implantation et poids de l'animal. Les résultats obtenus montrent clairement que les cristaux d'HAp dans l'os reconstitué à l'interface avec la face de l'implant recouverte d'HAp préservent l'orientation préférentielle de l'os d'origine et confirment l'intérêt majeur de l'utilisation de l'HAp en implantologie.


  • Résumé

    Metal prostheses, coated or uncoated with biomaterials, are often used in orthopaedic surgery. Titanium and its alloys are used in implantology thanks to their good mechanical properties and, in additional, they are biocompatible. Hydroxyapatite (HAp) has very good biological properties, in particular, ostéoconduction. When Ti-6Al-4V is coated with HAp, it presents a good compromise between the mechanical and biological properties. Bone is a specialized conjunctive fibre in which are associated a mineral phase in the form of crystals of HAp and an organic matrix constituted by collagen. The c-axes of HAp and the collagen fibres are preferentially oriented in the direction of the stresses that the bones need to withstand. At the implant-bone interface, the new bone reconstituted after implantation changes its properties in order to accept the implant. We studied the mechanical properties of the HAp crystals used in two types of applications of HAp: replacement and implantology. We made measurements by neutron diffraction and synchrotron radiation with a spatial resolution on samples of tibia bone after implantation in several animals. We followed the evolution of reorganization of the crystals of HAp in the bone reconstituted by controlling three parameters: Time of implantation, site of implantation and weight of the animal. The results obtained show clearly that the crystals of HAp in the bone reconstituted at the interface with the face of the implant coated with HAp preserve the preferential orientation of a bone and confirm the major interest of the use of HAp in implantology.

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  • Détails : 147 f.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f.

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  • Cote : 05REIMS016
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