Arthroplastie de la hanche, Capsule de hanche, Ligament, Modèle éléments finis, Implants, Modélisation des tissus mous, Mécanique tissulaire

Une arthroplastie totale de la hanche est une intervention chirurgicale orthopédique qui remplace l'articulation de la hanche par des matériaux artificiels appelés implants. Avec le temps, cette chirurgie se détériore et une luxation articulaire est fréquente. L'articulation de la hanche est encapsulée par un tissu fibreux appelé capsule de la hanche qui stabilise l'articulation. Lors d'une arthroplastie, ce tissu est partiellement ou complètement retiré pour accéder à l'articulation. Après l'intervention chirurgicale, le tissu se reforme lentement mais présente des propriétés différentes de celles du tissu natif, en fonction du matériau de l'implant placé. Comme ce tissu joue un rôle dans la stabilité de l'articulation, comprendre les raisons de la formation de capsule de la hanche peut aider à choisir les matériaux d'implant et à réduire le besoin d'une intervention chirurgicale de révision. Cette thèse s'intéresse aux différentes caractéristiques mécaniques et morphologiques du ligament capsulaire de la hanche en fonction du matériau de l'implant utilisé dans une arthroplastie totale de hanche. Les propriétés morphologiques et mécaniques des tissus cicatriciels ont été comparées aussi en fonction de critères épidémiologiques supplémentaires. Les échantillons de tissus humains ont été prélevés lors d'arthroplasties de hanche initiale ou de révision. Les échantillons de quelques millimètres ont été étudiés par histologie et des micro-tests mécaniques ont été effectués. Les échantillons ont été répartis en trois groupes : les tissus formés autour d'implants contenant des matériaux polymères et les tissus formés autour d'implants uniquement constitués de matériaux céramiques et les tissus natifs. Tout d'abord, différentes techniques de coloration histologique ont été mises en oeuvre pour les quantifications morphologiques et ont montré des structures hiérarchiques sur trois échelles : l'échelle des fibres, l'échelle des fascicules et l'échelle des tissus. Les quantités relatives de collagène I, III et d'élastine dans les différents types de tissus ont été quantifiées et une imagerie par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) a été mise en oeuvre pour l'un des échantillons du Synchrotron SOLEIL. À l'échelle tissulaire, des tests de micro-tension ont été réalisés sur des échantillons millimétriques et leurs réponses élastiques non linéaires ont été identifiées par une loi exponentielle, puis par un modèle constitutif d'Ogden du troisième ordre. À l'échelle de la fibre, un modèle éléments finis spécifique au patient a été construit pour chaque catégorie de tissu. Un modèle à fibre unique a d'abord été créé et comprend les paramètres morphologiques des tissus mesurés lors d'observations microscopiques. Ce modèle comprend des modèles constitutifs Ogden de troisième ordre distincts pour les fibres de collagène et pour la matrice composée d'eau, d'élastine et de glycosaminoglycanes. Un deuxième modèle spécifique au patient plus représentatif a été construit avec plusieurs fibres de collagène. Le nombre de fibres de collagène a été déterminé par la fraction volumique des fibres de collagène mesurée dans les observations histologiques. En raison de l'hétérogénéité entre les différents échantillons de chaque groupe de matériaux, des critères supplémentaires tels que l'âge et le sexe des patients ont permis des comparaisons complémentaires. Nos résultats ont montré des différences distinctes dans les propriétés morphologiques et mécaniques entre les différents groupes de tissus dans la diversité de l'hétérogénéité des réponses au sein de chaque groupe. En raison du rôle stabilisateur de la capsule de hanche pour l'articulation de la hanche, ces résultats pourraient aider à prédire le résultat d'une arthroplastie de la hanche en fonction du matériau d'implant choisi et à la nécessité d'un choix plus spécifique au patient dans un avenir proche.