Contribution de la microarchitecture osseuse et de son hétérogénéité au comportement mécanique vertébral : étude ex-vivo à partir de vertèbres humaines l3

par Julien Wegrzyn

Thèse de doctorat en Biomécanique

Sous la direction de Roland D. Chapurlat et de Olivier Guyen.

Le président du jury était Jean-Marc Féron.

Le jury était composé de Jacques Béjui-Hugues, Jean-Paul Carret, Monique Arlot.

Les rapporteurs étaient Mary Bouxsein, Serge Ferrari.


  • Résumé

    L’ostéoporose est une maladie du squelette caractérisée par une dégradation de la qualité osseuse conduisant à une majoration du risque fracturaire. Le seul examen permettant actuellement de prédire ce risque est l’ostéodensitométrie à double rayonnement X (DXA) par la mesure de la densité minérale osseuse (DMO). Cependant, la DMO seule ne rend compte que de 40 à 70% de la variation de la résistance mécanique osseuse. Les 3 buts ce travail étaient : 1/ d’évaluer les rôles respectifs de la microarchitecture corticale et trabéculaire dans le comportement mécanique vertébral, 2/ d’évaluer le rôle propre de l’hétérogénéité de la microarchitecture trabéculaire et 3/ de décrire le comportement mécanique vertébral post-fracturaire et d’en identifier les déterminants. Nous montrons que la mesure de l’épaisseur de la corticale antérieure et de son rayon de courbure ainsi que la détermination de la variation régionale de la microarchitecture trabéculaire améliorent significativement la prédiction du risque fracturaire. Il existe une variation marquée du comportement mécanique vertébral après une fracture de grade 1 de Genant. La microarchitecture osseuse, et non la masse osseuse, explique les propriétés mécaniques vertébrales plastiques et élastiques post-fracturaires.

  • Titre traduit

    The relative contribution of bone microarchitecture and its heterogeneity to mechanical behavior of human L3 vertebrae : an ex-vivo study


  • Résumé

    Osteoporosis is characterized by altered bone quality and compromised bone strength leading to increased fracture risk. Measurement of areal bone mineral density (BMD) using dual-energy X-ray absorptiometry (DXA) is the most widely used index of bone strength. However, BMD alone can only account for 40 to 70% of the variation of bone strength. This study aimed to determine: 1/ the respective role of cortical and trabecular microarchitecture to vertebral mechanical behavior, 2/ the role of trabecular microarchitecture heterogeneity and 3/ the mechanical behavior of a vertebra after simulated mild fracture and its determinants. Our data imply that measurements of cortical thickness and curvature as well as determination of trabecular microarchitecture heterogeneity enhance prediction of vertebral fragility. We found marked variation in the post-fracture load-bearing capacity following simulated mild vertebral fractures. Bone microarchitecture, but not bone mass, was associated with post-fracture mechanical behavior of vertebrae.


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