INTRODUCTION : L'apparition récente des premiers implants rachidiens, au milieu du vingtième siècle, marque non seulement une accélération du développement de la chirurgie rachidienne, mais également la naissance d'une technologie spécifique, qui n'en est encore qu'à ses débuts. Comment évaluer ces implants rachidiens, aussi bien lors de leur conception que lors de la planification de la chirurgie? C'est autour de cette problématique que nos travaux de recherche se sont articulés. MATERIELS & METHODES: Le premier de nos deux axes d'investigation concerne l'évaluation préclinique en fatigue des implants rachidiens, et plus particulièrement des implants d'ostéosynthèse. Nous avons ainsi animé un groupe de travail, composé d'industriels et de chercheurs du LBM, afin de proposer un projet de norme internationale définissant des méthodes d'évaluation fonctionnelle des implants rachidiens, prenant en compte les dernières connaissances scientifiques, notamment concernant les contraintes subies par les instrumentations rachidiennes in vivo. Notre second axe d'investigation concerne l'analyse biomécanique par méthode numérique de la chirurgie du rachis lombaire. Nous nous sommes appuyés pour cela sur un outil de modélisation, géométrique et mécanique, et de simulation par éléments finis personnalisées du rachis lombaire et de sa chirurgie. Nous avons, dans le cadre du projet européen Orthosim, contribué à faire évoluer cet outil. Ensuite, une évaluation extensive de l'outil, en tant qu'aide à la planification chirurgicale, a été réalisée. Nous avons enfin réalisé une évaluation préliminaire de l'influence de l'opérateur sur la réponse de l'outil et participé à son intégration dans le cadre d'un portail Internet. RESULTATS : Les essais réalisés suivant le protocole proposé ont permis de mettre en évidence des modes de rupture en fatigue des implants tels qu'observés in vivo, confirmant l'aspect fonctionnel de l'évaluation. Le contenu technique du projet de norme en découlant à fait l'objet d'un consensus des différents experts de l'ISO en septembre 2006. La publication définitive en tant que norme internationale a été acceptée en avril 2008. Ensuite, l'outil de simulation a été développé et amélioré, d'abord en fiabilisant le processus, puis en élargissant le panel des options de chirurgie proposées. L'évaluation rétrospective a confirmé le caractère prédictif des simulations proposées, quant à l'influence d'une stratégie chirurgicale donnée sur le résultat clinique. Enfin, la mise à disposition des cliniciens de l'outil de simulation a été engagée. CONCLUSION : Ce travail de doctorat, nous a permis de contribuer d'une part à l'évolution des normes d'évaluation auxquelles nous avons tenté de donner une dimension biomécanique, et d'autre part de participer à mise en place d'un outil innovant d'aide à la planification et à l'analyse biomécanique de la chirurgie rachidienne, basé sur les simulations numériques personnalisées.

Ce travail présente le développement théorique et l'application expérimentale d'une méthode permettant l'identification simultanée des caractéristiques élastiques d'amortissement d'un matériau isotrope à partir d'essais de plaques minces en vibration. La théorie montre que les paramètres recherchés peuvent être extraits des champs de flèche et de courbure mesurés à la surface de l'éprouvette à deux instants particuliers du mouvement vibratoire. L'application expérimentale consiste dans la réalisation d'un dispositif original d'excitation couplé avec l'adaptation d'une technique optique permettant la mesure des champs de pentes présentés par la plaque. Ces dispositifs sont associés à un traitement des images permettant la détermination des champs de flèche et de courbure utilisés dans la procédure d'identification mettant en oeuvre la méthode des champs virtuels. Ces derniers peuvent être considérés comme des filtres choisis pour permettre l'identification des paramètres recherchés. Une procédure a été développée permettant la sélection des champs virtuels optimaux respectant tout à la fois les conditions aux limites de la plaque et minimisant les effets du bruit de mesure sur les résultats de l'identification.

Une capsule est une petite particule constituée d'un milieu interne liquide entouré d'une fine membrane élastique. Les capsules sont souvent amenées à s'écouler en espace confiné, et notamment dans des tubes cylindriques. Elles peuvent subir une dissolution partielle de leur membrane et deviennent alors prégonflées. Dans le tube, les capsules prennent une forme stationnaire en ‘parachute' ou en ‘slug'. Le changement de courbure à l'arrière d'une capsule dépend beaucoup du prégonflement et du nombre capillaire, et peu du rapport de taille entre la capsule et le tube. La mise au point d'une méthode numérique, basée sur les équations de Stokes et reposant sur une formulation par intégrales de frontières, permet de caractériser la mécanique de capsules prégonflées à membrane d'alginate.<br />Lorsque deux capsules sont en interaction, elles sont espacées de moins d'un rayon de pore. La perte de charge créée par un train de capsules est la somme de celles créées par chacune des capsules isolément.

La première partie de cette thèse concerne une étude expérimentale des effets de la dénutrition périnatale sur des paramètres locomoteurs chez des rates adultes étudiées aux différents stades de leur cycle ovarien. Pour constituer les groupes expérimentaux, toutes les femelles ont été séparées de leur mère, un jour après la naissance. Les femelles ont alors été aléatoirement distribuées entre les mères pour former des portées contenant 6 (portée normale) ou 12 (grande portée) petits rates ; deux groupes ont ainsi été formés : les portées normales dont les ratons étaient bien nourris puisqu'en petit nombre, groupe N (n=30), et les grandes portées qui ont engendré une sous-alimentation, formant le groupe dénutri, D (n=48). Ces groupes sont restés ainsi constitués du 1er au 21ème jour de vie postnatale. Après sevrage, au 21ème jour, les mères ont été sacrifiées et les rates sevrées ont été placées dans des cages par groupe de six. Du 1er au 21ème jour de vie postnatale plusieurs caractéristiques physiques ont été évaluées pour l'ensemble des animaux. La détermination du cycle ovarien des rates a été réalisée à travers un frottis vaginal entre le 60 et 90 ème jour d'âge. Les lames de verre avec les frottis vaginaux colorés par une coloration classique (mélange hématoxyline-éosine, H.E.) ont été analysées histologiquement. L'activité locomotrice des femelles Wistar arrivées à l'âge adulte a été analysée du 60ème au 65ème jour pendant les phases fertile et non-fertile du cycle ovarien. Ont ainsi été formés quatre groupes : nourri fertile (NF), nourri non-fertile, (NNF), dénutri fertile (DF), dénutri non-fertile (DNF). Pour vérification du développement embryonnaire, après confirmation de l'accouplement, un groupe de femelles des groupes N (n=12) et D (n=8) a été euthanasié avec quinze jours de gestation pour observer l'appareil reproducteur et compter les embryons viables. L'ensemble des paramètres mesurés fait apparaître une atteinte de l'appareil reproducteur pour les femelles du groupe dénutri. L'étude histologique révèle que les femelles du groupe dénutri présentent aux différentes phases du cycle ovarien une pénurie de cellules épithéliales, cornées et de leucocytes. L'étude de l'activité locomotrice démontre une réduction de la distance couverte, de la vitesse moyenne, et de la puissance moyenne pour les rates du groupe N. Les analyses portant sur le développement embryonnaire n'ont pas permis de dégager de différence significative pour les animaux des groupes N et D.<br /> Dans la seconde partie de cette thèse menée à l'Université de Technologie de Compiègne (UTC) - France, nous abordons les effets éventuels du cycle menstruel sur la force, l'activation volontaire et l'excitabilité réflexe du groupe musculaire triceps sural de femmes jeunes. L'étude a été menée sur une population de 9 femmes volontaires (21-38 ans) de différentes nationalités. Ces femmes, sans pathologie du membre inférieur, ont été choisies pour leur cycle menstruel régulier et le fait qu'elles n'utilisaient pas de contraceptif hormonal. Toutes les volontaires ont été soumises à un pré-test pour le réglage des dispositifs et des équipements, et pour les familiariser aux tests expérimentaux. Les expérimentations ont ensuite été réalisées à trois stades du cycle menstruel. Les phases du cycle menstruel ont été déterminées à partir du comptage des jours, phase menstruelle (1° jour des règles), phase ovulaire (15° jour après les règles) et phase lutéale (22° jour après les règles). Deux ergomètres cheville ont été utilisés dont un transportable. L'ergomètre transportable, a été utilisé pour les tests de mesure des propriétés élastiques en conditions passives en position allongée. L'ergomètre fixe est composé d'un fauteuil avec dossier inclinable, fixé sur une structure métallique montée sur rails pour avancer plus ou moins le fauteuil selon les données anthropométriques des sujets. Il permet de réaliser des efforts de flexion plantaire mesurés à l'aide d'un capteur de force. Un marteau à réflexe à commande électromagnétique est placé à l'arrière du pédalier pour la partie du protocole consistant à mesurer le réflexe tendineux. Les tests ont été réalisés dans la suivante séquence : mesures de la force passive et de l'excursion articulaire, du réflexe tendineux, du réflexe de Hoffmann et de la réponse Motrice, mesures des forces et activités du triceps sural en contractions isométriques maximale et sous maximale et des capacités d'activation à partir de la technique de la secousse interpolée. De cette étude neuromécanique, il ressort que la majorité des paramètres mesurés n'ont pas présenté de différence significative selon la phase du cycle à laquelle ils étaient mesurés. Seules la dorsiflexion maximale et l'aire sous la courbe couple passif-angle ont présenté une augmentation significative à la phase ovulatoire, indiquant une plus grande flexibilité de la cheville à ce stade. Cette étude, qui devra être confirmée sur une plus grande population, indique que les mesures qui, en perspective, seront menées chez de jeunes femmes brésiliennes en situation de dénutrition, pourraient l'être sans tenir compte de la phase du cycle menstruel dans laquelle se trouveraient ces femmes lors des mesures.

Cette étude a pour objectif d'identifier dans la matière organique (MO) archivée dans les sédiments lacustres de nouveaux marqueurs des climats passés. Le site d'étude est le Lac Caço, au nord-est du Brésil. Ce lac présente l'intérêt d'être situé dans une zone climatiquement sensible, à l'actuelle entrée de la Zone de Convergence Inter Tropicale dans le continent. La caractérisation globale du contenu organique sur une carotte de 6m a montré que la MO provient essentiellement de végétaux supérieurs. Les différences marquées dans l'état de préservation de cette MO indiquent des conditions climatiques contrastées depuis la fin du Dernier Maximum Glaciaire. De nouveaux marqueurs moléculaires spécifiques de végétaux supérieurs (onocérane I, éthers méthyliques de triterpènes pentacycliques) ont été identifiés. Ces molécules témoignent des associations botaniques qui ont peuplé le bassin versant et des conditions physico-chimiques qui prévalaient lors du dépôt du sédiment.

Les secteurs d'application de l'imagerie ultrasonore, tels que le diagnostic médical ou le contrôle non destructif, recherchent une amélioration de la résolution. Cette demande se traduit, au niveau des transducteurs, par des spécifications de fréquence centrale élevée et de large bande passante de même que par une forte focalisation. Ici, des moyens de modélisation électro-acoustique du transducteur et du champ rayonné sont mis en place afin de décrire la source focalisée. Afin d'optimiser les propriétés du transducteur multicouche, de nouvelles compositions et techniques de dépôt en film épais de matériaux piézo-électriques sont testées et comparées avec des méthodes de fabrication classiques. Plusieurs transducteurs sont ainsi réalisés, caractérisés, et leurs performances sont comparées aux prévisions théoriques. Enfin, ils sont intégrés dans un système temps-réel d'échographie haute fréquence pour obtenir des images de la peau humaine in vivo.

Nous présentant ici la réalisation d'une méthode d'aide à la décision pour l'implantation d'un système de tram-train. L'approche proposée repose sur l'utilisation couplée des Systèmes d'Information Géographique (SIG) et des Analyses Multi-critères (AMC). Elle cherche à déterminer, à travers l'identification de facteurs et de contraintes, des zones pouvant recevoir un système de tram-train (voie, ligne, arrêts, pôles d'échanges...) sur un territoire donné et la pertinence de ce dispositif.<br />L'application de la méthode sur la ville de Grenoble et la zone périurbaine de la moyenne vallée du Grésivaudan sert de test de validation.

Cette thèse présente trois techniques innovantes de spectrométrie, l'une en domaine infrarouge, l'autre en visible, et la troisième en ultraviolet. Deux d'entres elles sont utilisées par l'instrument Spicam-Light à bord de la sonde spatiale Mars-Express pour l'étude de l'atmosphère de Mars. La troisième concerne la spectrométrie à haute résolution depuis le sol, et est dédiée aux mesures de vitesses radiales stellaires pour la recherche de planètes extrasolaires à l'Observatoire de Haute Provence avec l'Accéléromètre Astronomique Absolu.<br />L'étude présente le concept révolutionnaire des spectromètres UV et IR de l'instrument Spicam-Light à travers une description technique détaillée. Elle s'accompagne des résultats, des étalonnages, des estimations photométriques avant l'envol et des performances en vol. L'étude sur l'AAA expose le développement instrumental important de cet appareil. Elle s'accompagne des résultats obtenus pour illustrer ses performances actuelles et potentielles.

La multiplication des travaux de terrain et la reprise systématique des collections anciennes dessinent le cadre de cette recherche. Le développement de la technologie comparée offre de nouveaux outils méthodologiques aptes à mettre en évidence non seulement les concepts qui guident les activités de taille du silex et de fabrication des outils, mais aussi la place qu'occupent ces activités au sein des systèmes techniques. L'enquête débute par les groupes du Magdalénien supérieur qui semblent avoir occupé la région depuis le Bølling jusqu'au début de l'Allerød. Elle se poursuit par une réflexion sur le rythme et les modalités de l' "azilianisation" qui s'est produite dans le Bassin Parisien au cours de l'Allerød. L'enquête s'achève au moment de la transition Tardi/Postglaciaire, quand l'ouest et le sud du Bassin Parisien voient l'émergence, après un hiatus apparent, de faciès identifiés de longue date dans les bassins de la Tamise et de la Somme : les faciès "belloisiens" (ou Long blade assemblages).

L'étude de la composition corporelle permet notamment le suivi des volumes en eau du corps, du taux d'hydratation, ainsi que celui de la masse grasse, de la masse musculaire et de la masse cellulaire active. La bioimpédance permet d'accéder à ces informations de façon non invasive, indolore et peu coûteuse. Notre objectif a été de développer de nouvelles fonctionnalités pour un prototype de pèse-personne impédancemètre, souhaitant apporter ainsi des outils complémentaires au personnel médical. Pour ce faire, nous avons étudié des populations d'enfants et d'adultes sains et pathologiques. Nous avons utilisé un impédancemètre multifréquence, un prototype de pèse-personne impédancemètre permettant d'obtenir en plus de la masse grasse, les résistances à basse et haute fréquence, ainsi qu'un DEXA. Nous avons ainsi développé des équations permettant au prototype de donner les volumes en eau extracellulaire et totale, en plus de la masse maigre du corps. Nous avons aussi confirmé l'intérêt de paramètres tels que la phase ou la masse cellulaire pour le suivi de la dénutrition ou proposé de nouveaux indices tels que le rapport de la résistance extracellulaire sur la résistance à fréquence infinie. Nous avons aussi montré la fiabilité de l'impédancemétrie pour le suivi de surcharges hydriques et des thérapies associées.