Modélisation des interactions mécanobiologiques dans la phase de cicatrisation de l'interface os-implant

Modelling of mechanobiological interactions in healing of bone-implant interface

• Auteur / Autrice : Gaëtan Guérin
• Direction : Pascal Swider
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biomécanique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Os -- Régénération (biologie)

Tissu osseux

Cicatrisation

Mots clés libres

Mécanobiologie

Poroélasticité

Milieux réactifs

Implants

Orthopédie

Résumé

L'hypothèse centrale du travail de recherche a consisté à supposer que la modélisation explicite des intéractions mécanobiologiques pouvait permettre d'aider dans la compréhension des phénomènes de cicatrisation périprothétique. La mécanique des milieux continus associée aux concepts de migrations cellulaires en présence de facteur de croissance a permis de développer un modèle de transport réactif en milieux poreux déformable. Le rôle de l'implant dans le phénomène de cicatrisation a été évalué à partir d'une application de référence. Une approche multi-échelle permettant l'étude locale de l'interaction cellulaire a été proposée. Ont été particulièrement étudiés, le rôle ostéogénique local de la surface d'implant, l'instabilité de l'implant sous stimuli mécanique et l'évaluation du geste clinique. Les résultats obtenus ont été en bon accord avec les problématiques de cicatrisation observées en expérimentation mais également en environnement clinique.

We hypothesized that explicitmodeling of mechanobiological interactions could be helpful to make progress in the investigation of periprosthetic healing. The governing equations were based upon the coupling of poroelasticity with cellular migrations in presence of growth factors to obtain a multiphasic model of reactive transport. The role of implant in tissue healing was evaluated using a dedicated experimental implant as reference. A multiscale approach allowed cellular interaction to be locally studied. We focused on local osteogenic role of implant surface, mechanical unstability stimuli and clinical aspects through defects of localization and shape of interface. The results were in good agreement with healing patterns observed in experiments and clinical setting. This confirmed the reliability of our original research approach.