Détermination des propriétés mécaniques et morphologiques du tissu musculo-squelettique

par Sabine Bensamoun

Thèse de doctorat en Génie biomédical

Sous la direction de Marie-Christine Ho Ba Tho.

Soutenue en 2003

à Compiègne .

mots clés

• Os cortical
• Nano indentation
• Titine
• Propriétés morphologiques
• Ultrasons en médecine
• Propriétés mécaniques
• Muscles squelettiques
• Hydroxyproline
• Nanotechnologie
• Biomécanique
• Microscopes
• Électrophorèse

Résumé

Des techniques ultrasonores et mécaniques ont été utilisées pour déterminer les propriétés mécaniques, acoustiques et élastiques passives d'échantillons osseux (os cortical humain) et musculaires (soleus de rat). Ces différents tests ont été réalisés aux échelles macroscopiques (ostéons, muscles isolés) et microscopiques (lamelles osseuses, fibres musculaires). Parallèlement une caractérisation des propriétés morphologiques (porosité, diamètre des pores, surface des fibres) et biochimiques (degré de minéralisation, analyse du contenu d'hydroxyproline et de titine) de ces deux tissus a été obtenue via l'utilisation de différents microscopes, micro scanner et électrophorèses. L'analyse des propriétés mécaniques mesurées aux échelles microscopiques a permis d'expliquer certaines modifications enregistrées aux échelles macroscopiques. Cette étude a également permis de mettre en évidence de fortes corrélations entre les propriétés mécaniques et morphologiques pour ces deux tissus.

Titre traduit

Determination of mechanical and morphological properties of musculo skeletal tissue

Résumé

Different ultrasonic and mechanical techniques were performed in order to determine the mechanical (Young modulus, elastic coefficients), acoustic (velocity) and passive elastic (dynamic, static forces and stresses) properties of bone (human cortical bone) and muscle (soleus of rat) samples. These different tests were performed at the macroscopic (osteons, isolated muscles) and microscopie (osteon lamellae, muscle fibers) levels. Additionally, the morphologie al (porosity, pores diameters, fibers surfaces) and biochemical (degree of mineralization, content of hydroxyproline and titin) properties were determined with microscopes (optical, environmental), micro QCT and electrophoresis techniques performed on bone and muscle tissues. The mechanical properties measured at the microscopie level allow to explain the modifications" recorqed ,'at the macroscopic level. Furthermore, this study showed strong correlation bétween themechanical and morphologie al properties for these two tissues.