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Biomécanique du système ostéoarticulaire : de l'organe au tissu et à la cellule
No full textInternational audienceBiomécanique du système ostéoarticulaire : de l'organe au tissu et à la cellule Cet article est issu de : Biomédical-Pharma | Technologies biomédicales par Patrick CHABRAND, Jean-Louis MILAN, Martine PITHIOUX Résumé Cet article présente un état des connaissances en biomécanique et mécanobiologie du système ostéoarticulaire. La première section de cet article porte sur les analyses du comportement et de la qualité osseuse d'un os en croissance et celles opposées d'un os dégradé par le vieillissement. La deuxième section concerne la restauration articulaire du membre inférieur par des implants. La dernière section analys
Multimodal characterization of properties of cortical bone in growth
No full textL’os est un matériau dont les propriétés évoluent tout au long de la vie en fonction des contraintes environnementales. Aujourd’hui, les modalités d’imagerie permettent aux cliniciens d’évaluer la qualité osseuse chez l’adulte. Malheureusement, ces outils diagnostics ne sont pas adaptés pour l’enfant (nocivité des radiations, anesthésie ou sédation nécessaire), et le développement d’un outil clinique nécessite une bonne connaissance des propriétés du tissu osseux pédiatrique.Peu d’études ont analysé les propriétés du tissu osseux au cours de la croissance. Cette pénurie de données de référence s’explique par la faible quantité d’échantillons disponible pour les essais en laboratoire et par la qualité même de ces échantillons pour la plupart «prélevés» et associés à une pathologie de l’enfant.Les objectifs de ce travail de thèse s’inscrivent dans une logique de compréhension des mécanismes et des propriétés de l’os en croissance. L’intérêt majeur de ce travail est donc d’apporter de nouvelles connaissances sur l’os cortical pédiatrique. Les propriétés mécaniques et tissulaires ont été étudiées via l’utilisation de diverses techniques: la microtomographie, la microradiographie, la FTIRM, la biochimie, la compression, la caractérisation ultrasonore et la nanoindentation. Ce travail a permis de mettre en avant l’évolution de l’os cortical pédiatrique vers un état mature: la structure des fibres de collagène se hiérarchise, le tissu se minéralise. Ces changements dans la structure du tissu osseux lui permettent de se rigidifier. Ces travaux de thèse ont permis de mieux comprendre cette évolution, et vont permettre d’avoir une 1ère base de données sur la fibula infantile.Bone is a material whose properties change throughout life depending on environmental constraints. Today, imaging modalities allow clinicians to assess bone quality in adults. Unfortunately, these diagnostic tools are not suitable for children (harmful radiation, anesthesia or sedation required). Development of a clinical tool requires a good knowledge of pediatric bone tissue properties.Few studies have analyzed the properties of bone tissue during growth. This lack of reference data is due to the small amount of samples available for laboratory testings and the quality of these samples for the most taken and associated with a child's illness.The aims of this thesis are to understand the growing bone. The major interest of this work is to provide new knowledge on pediatric cortical bone. Mechanical, structural and chemical properties have been studied by the use of various techniques: tomography, microradiography, FTIRM, biochemistry, compression, ultrasonic characterization and nanoindentation.This work allowed to highlight that pediatric cortical bone evolves into a mature state: maturation of collagen cross-links, mineralization of bone tissue. These changes in the structure of the bone allows it to stiffen. This work allows to understand this evolution and will enable to have a first database on child fibula
Characterization and improvement of bone during regeneration : application to distraction osteogenesis
No full textLa distraction ostéogénique (DO) est une technique chirurgicale utilisée dans divers cas cliniques, permettant la correction de discordance de membres, autorisant un gain de taille chez des patients atteints de nanisme et la correction de défauts osseux importants. Ce protocole est organisé en trois phases distinctes. La première phase dite de latence débute après la mise en place du fixateur externe et l’induction de fracture. Ensuite une phase de distraction active où le fixateur est actionné éloignant ainsi les segments osseux. Une fois l’allongement désiré atteint, la phase de consolidation débute. La DO est un protocole complexe qui englobe de multiples complications telles que des infections, des non-unions et des fractures ou des déformations osseuses après ablation du fixateur. Pour de cette thèse deux aspects de recherches ont été définis : la caractérisation des propriétés mécaniques des tissus minéralisés à l’échelle microscopique au cours de la DO et l’amélioration du processus de régénération. Nous avons établi un modèle expérimental de distraction du fémur chez le rat en développant un fixateur ainsi qu’une ancillaire adaptés à l’anatomie de l’animal. L’analyse des propriétés mécaniques (la rigidité et la résistance) des tissus minéralisés à l’échelle microscopique, nous ont permis d’observer une augmentation des paramètres mécaniques de manière temporelle et spatiale. Le second aspect s’est porté sur l’analyse des effets du facteur de croissance G-CSF sur la consolidation osseuse. Les données obtenues nous indiquent que le G-CSF accélère la régénération et module la mobilisation des cellules qui participent à la formation et la vascularisation osseuses.Distraction Osteogenesis (DO) is a surgical technique used in various clinical cases, allowing the correction of limb discordance, allowing a gain in size in patients with dwarfism as well as the correction of significant bone defects. This protocol is organized in three distinct phases. The first phase, known as the latency phase, starts after placement of the external fixator and fracture induction. This is followed by an active distraction phase in which the external fixator is activated, moving the bone segments away from each other. Once the desired elongation is reached, the consolidation phase begins. The DO process is a complex, lengthy protocol that involves multiple complications such as infections, pseudarthrosis, bone non-union and iterative fractures or bone deformities after removal of the external fixator. During this thesis two aspects of research were defined: characterization of the mechanical properties of mineralized tissues at the microscopic scale during DO and improvement of the regeneration process. We have established an experimental model of femur distraction in the rat by developing an external fixator and ancillary device suited to the anatomy of the animal. The analysis of the mechanical properties characterizing the rigidity and resistance of mineralized tissues at the microscopic scale, allowed us to observe an increase of the mechanical parameters in a temporal and spatial way. The second aspect has concerned the analysis of the effects of the growth factor G-CSF on bone consolidation. The data obtained indicate that G-CSF accelerates bone regeneration and modulates the mobilization of cells involved in bone formation and vascularization
Le téléphone des familles
No full textTHE FAMILY TELEPHONE Martine Segalen This article evaluates the role of the telephone in family relations between three generations. Noting the existence of both the « duty to call » and « not to call », the author highlights the fact that no other household appliance conveys so much emotion. Whereas some people react to the telephone with loathing, others see it as a source of pleasure.LE TELEPHONE DES FAMILLES Martine Segalen L'article tente d'évaluer le rôle du téléphone dans les relations familiales établies entre trois générations. Constatant qu'il existe aussi bien des « devoirs d'appel » que de « non-appel », l'auteur note qu'aucun appareil domestique n'est porteur d'autant d'émotions. Le téléphone suscite en effet chez certains une réaction d'horreur, alors qu'il existe pour d'autres un « téléphone plaisir ».Segalen Martine. Le téléphone des familles. In: Réseaux, volume 17, n°96, 1999. Communication et personnes agées. pp. 15-44
L'esprit de famille à Nanterre
No full textFamily spirit in Nanterre, Martine Segalen.
Using a study describing family relations in an urban environment in Nanterre (Hauts-de-Seine), 1840 to 1980, the author, as an anthropologist demonstrates that between the masses and the individuals the family played a singularly complex and strong part. In that old industrial suburb, destined to massive immigration and to the change from manufacturing to services, family networks stimulated solidarity and sociability. The family, between the couple and the relatives, has never been the secret chilly refuge of self-centered individuals.Segalen Martine. L'esprit de famille à Nanterre. In: Vingtième Siècle, revue d'histoire, n°14, avril-juin 1987. Dossier : Masses et individus. pp. 35-44
In Memoriam Martine Broda
Get PDFThe author introduces the French poet and essayist Martine Broda. After recalling some concepts from “L’amour du Nom”, an essay on love lyricism and poetry, the author presents “Deslumbramientos” -his own translation of «Éblouissements» –as well as some concepts of the Brodian poetics: the link between poetry and language, the role of the horror and the unnameable, the ethical dimension of poetry, the illumination of the other... This article ends with 7 poems by Broda and their translation into Spanish by Veyrat.L’auteur présente la poète et essayiste française Martine Broda. Après nous avoir rappelé quelques concepts contenus dan “L’amour du Nom”, essais sur la poésie et la lyrique amoureuse, l’auteur nous présente “Deslumbramientos” -la traduction qu’il a fait d’ “Éblouissements”- et les concepts majeurs de la poétique brodienne: la liaison entre poésie et langage, la fonction de l’horreur et de l’innombrable, la dimension éthique de la poésie, l’illumination de l’autre… L’article s’achève par la reproduction de 7 poèmes de Broda et sa traduction à l’espagnol par Veyrat
Study of the osteogenic potential of the periosteum and development of a porous hydrogel for bone regeneration
No full textDifférentes stratégies ont été développées pour la régénération de défauts osseux de taille critique. La majeure partie d'entre elles ont recours aux cellules souches mésenchymateuses. Cependant, malgré l'implication des cellules du périoste, ces dernières ne sont pas exploitées dans ces stratégies de régénération. Cette thèse a pour objectif d'isoler et de caractériser le potentiel ostéogénique des cellules de périoste humain in vitro et de le combiner à un nouvel hydrogel poreux de Dendrimères Greffés de Lysine (DGL) et de Polyéthylène Glycol (PEG) afin de régénérer les défauts de tailles critiques.Des cellules de périoste humain obtenues à partir d'explants ont été caractérisées par immunomarquage et leur potentiel ostéogénique a été démontré in vitro. En parallèle, le potentiel ostéogénique de l'hydrogel DGL/PEG a été évalué in vitro à l'aide de cellules endothéliales (HUVEC) et de Cellules Souches Mésenchymateuses de la moelle osseuse. Les cellules de périoste ont ensuite été cultivées au sein de l'hydrogel poreux. Les résultats ont démontré la biocompatibilité de l'hydrogel et le potentiel ostéogénique des cellules de périoste. Enfin, la combinaison de ces deux éléments a montré que les cellules étaient capables de coloniser l'hydrogel et d'y adhérer.En conclusion, un nouvel hydrogel poreux à base de DGL et de PEG a été mis au point. Sa combinaison avec les cellules de périoste représente une solution prometteuse pour la régénération osseuse.A wide range of strategies have been developed for regenerating bone in critical size defects. Mesenchymal stem cells are used in the major part of these strategies. However, in spite of the implication of periosteum in the bone regeneration process, periosteal cells are given much less attention in these strategies. This work aims to characterize the osteogenic potential of human periosteal cells in vitro and to combine them with a new porous hydrogel of Dendrimers Grafted with Lysine (DGL) and Polyethylene Glycol (PEG), in order to regenerate the bone tissue.Human periosteal cells were obtained by the explants outgrowth method and have been characterized by immunostaining. Their osteogenic potential has been demonstrated. Concurrently, the osteogenic potential of the DGL/PEG hydrogel was evaluated in vitro and its interaction with endothelial cells (HUVEC) and Mesenchymal Stem Cells from the bone marrow was investigated. Then, periosteal cells were cultured within the porous hydrogel to evaluate the scaffold colonization. The results showed that the hydrogel was not cytotoxic and that the periosteal cells had an osteogenic potential in vitro. Finally, the combination of these two elements showed that the cells were able to colonize the hydrogel.In conclusion, this work allowed us to develop a new porous hydrogel based on DGL and PEG for bone tissue engineering applications. Its combination with the osteogenic potential of periosteal cells represents a promising solution for the repair of the bone tissue
Effects of hypoactivité and subsequent recovery on the biological and mechanical responses of the achillean enthesis
No full textLes conditions de micropesanteur auxquelles sont soumis les spationautes lors des vols spatiaux ont des effets délétères sur le système musculosquelettique. Contrairement aux tissus musculaire et osseux, les effets de la micropesanteur sur les tendons et leurs insertions sont pour l'heure peu connus. Par une approche pluridisciplinaire, ces travaux de thèse se sont intéressés aux adaptations biologiques et mécaniques qui s'opèrent au niveau de l'enthèse achilléenne, l'insertion du tendon achilléen sur le calcanéum, en réponse aux conditions de micropesanteur simulée mais aussi en réponse au retour à des sollicitations mécaniques habituelles. Nos travaux ont montré que l'hypoactivité conduit à une désorganisation des collagènes et une diminution du fibrocartilage non minéralisée de l'enthèse sans altérer sa résistance à la traction. Dans ces conditions, la capacacité à résister aux sollicitations répétées en compression était réduite. La reprise d'activité induisait un remodelage de l'enthèse achilléenne, caractérisé par une augmentation de la surface du fibrocartilage, une désorganisation des collagènes et une perte du gradient de minéralisation. En dépit d'une perte du gradient de propriétés mécaniques locales, la résistance à la traction de l'enthèse n'était pas altérée et la fatigabilité en compression restaurée. L'insertion tendon-os étant une structure sensible à la micropesanteur et à la remobilisation, les résultats de nos travaux mettent en lumière l'intérêt de prendre en compte la réponse de l'enthèse dans les stratégies de prévention des effets du déconditionnement de même que dans les stratégies de réhabilitation des spationautes lors de leur retour de mission.The microgravity conditions to which astronauts are subjected during space flight have deleterious effects on the musculoskeletal system. Contrary to muscle and bone, the effects of microgravity on tendons and their insertions are currently poorly understood. Through a multidisciplinary approach, this doctoral work focused on the biological and mechanical adaptations which occur at the achillean enthesis, the insertion of the Achilles tendon on the calcaneus, in response to simulated microgravity conditions but also in response to a return to normal mechanical loads. Our work has shown that hypoactivity leads to a disorganization of collagen fibers and a decrease in the unmineralized fibrocartilage of the enthesis without altering its tensile resistance. Under these conditions, the ability to resist to repeated compressive loading was reduced. The return to activity induced a remodelling of the achillean enthesis, characterised by an increase in the area of the fibrocartilage, a disorganisation of the collagen fibers and a loss of the mineralization gradient. Despite a loss of the local gradient of mechanical properties, the tensile strength of the enthesis was not impaired and the compressive fatigability was restored. As the tendon-to-bone insertion is a structure sensitive to microgravity and remobilisation, the findings of our work highlight the relevance of considering the response of the enthesis in the strategies to prevent the effects of deconditioning as well as in the rehabilitation strategies of spacemen upon returning from their mission
Bone regeneration : biomechanical characterisation and bioprothesis
No full textLe premier objectif de notre travail est de caractériser l'évolution temporelle de proprié-tés structurales et mécaniques de matériau osseux régénéré et immature sur un grand volume.Nous avons étudié ce tissu en évolution lors de sa genèse dans un environnement mécanique contrôlé. Pour caractériser l'évolution temporelle des propriétés mécaniques de ce tissu, à partir d'un modèle animal, nous mettons en place une étude couplant essais mécanique d'indentation,observations macroscopiques et étude histologique. Cette méthodologie combinée donne des informations complémentaires à différentes échelles : macroscopique par simple observation,mésoscopique avec les tests d'indentation et microscopique avec l'histologie. Le tissu osseux ré-généré évolue d'un matériau homogène, visqueux et souple vers un matériau hétérogènes, plus rigide et moins visqueux. D'un point de vue biologique, l'organisation cellulaire part d'un amas de nombreuses cellules et progresse vers une structure plus proche de celle de l'os. Mécanique et biologie révèlent une évolution similaire : d'abord le régénérat grossit, puis il se différencie en tissu ostéochondral et finalement, la calcification commence. Les résultats biologiques confirment les études de la littérature et les résultats mécaniques donnent les premières valeurs de caractéristiques mécaniques de ce tissu avec le module d'Young réduit.Le deuxième objectif de cette étude est de développer une bioprothèse avec un biomatériau biodegradebable afin de régénérer un défaut d'os de taille critique. Notre étude est originale carelle propose d'utiliser le biomatériau comme tuteur de la régénération. Une étude préliminaire a été menée avec un modèle animal et un biomatériau céramique phosphocalcique. De premiers résultats encourageant ont été obtenus mais le processus clinique reste à concrétiser.The first objective of our work was to experimentally characterise the temporal evolutionof the structural and mechanical properties of large volume immature regenerated tissues. Westudied these evolving tissues from their genesis in controlled mechanical conditions. To characterizethe temporal evolution of mechanical properties, based on animal model, we carried outindentation tests coupled with macroscopic examinations and histological studies. This combinedmethodology yielded a range of information on osteogenesis at different scales : macroscopic bysimple observation, mesoscopic by indentation test and microscopic by histological study. Resultsallowed us to identify different periods, providing a link between biological changes and materialproperty evolution in bone tissue regeneration. The regenerated tissue evolves from a viscous,homogeneous, soft material to a heterogeneous stiffer material endowed with a lower viscosity.From a biological point of view, cell organization progresses from a proliferated cell clot to a maturestructure closer to that of the bone. During the first seven days, mechanical and biologicalresults revealed the same evolution : first, the regenerated tissue grew, then, differentiated into anosteochondral tissue and finally calcification began. While our biological results confirm those ofother studies, our mechanical results provide the first experimental mechanical characterizationby reduced Young's modulus of such tissue.In a second time,we develop a bioprothesis with a biodegradebable biomaterial to regenerate acritical size bone defect. Our study is original because it proposes to use the biomaterial to initiatethe regeneration. A study was performed with an animal model and phosphocalcic ceramic.First observation gave some encouraging results but the clinical process should be realize
Lois de comportement et modèles de rupture des os longs en accidentologie
No full textUniversité de la Méditerranée - Aix-Marseille IIPlusieurs domaines comme ceux de l'accidentologie et des traumatologies sportives se sont intéressés par l'analyse de la rupture des tissus biologiques et des os en particulier. Ce travail de recherche s'inscrit dans ce contexte et porte sur l'identification des lois de comportement des os longs dans un cadre de sollicitation entraînant la rupture du matériau. La première partie de ma thèse concerne l'application à la biomécanique de deux techniques de mesures des paramètres mécaniques (module d'Young, coefficient de Poisson, contrainte et déformation à la rupture...). Les résultats portent sur la détermination des caractéristiques mécaniques et à rupture des os par une méthode ultrasonore et par des essais de traction allant jusqu'à la rupture des éprouvettes. La deuxième partie porte sur l'identification des lois de comportement des os longs. Nous nous sommes consacrés à la compréhension de certains modèles de comportement de la microstructure des os longs. Il s'agit de deux modèles en particulier: - un modèle de liaisons élasto-plastiques, - un modèle de liaisons cohésives. Ces modèles tiennent compte de la structure hiérarchique des tissus. L'étude de ces modèles fait apparaître les paramètres mécaniques importants. Ceux-ci sont insérés dans un modèle phénoménologique à l'échelle macroscopique. la dernière partie de ce travail de recherche, concerne la mise en place d'un modèle éléments finis 3D du fémur qui prenne en compte des lois de probabilité de rupture
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