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Mathematical modelling is widely used in the field of biomechanics. The traditional approach to investigate spine related injuries is to check the strength of the components of the spine. Spinal stability approach focuses on the force polygons formed by the body weight, muscle forces, ligament forces and external load. This force polygon is expected to stay within the boundaries of the spine to ensure stability. Proving the possibility of one force polygon within the spine boundaries proves the stability of the spine. This study focuses on the full curvature of the spine for spinal stability investigations in a lifting activity. An experiment has been designed to investigate the postural differences in males and females by measuring the full spinal curvature with a skin surface device. Distributed body weight force, with increased detail of muscle and ligament forces acting on the spine have been modelled by writing a code in Visual Basic, while lifting a load from the boot of a car in the sagittal plane. This model is flexible enough to reflect changes in body weight parameter. Results show that there is a difference between male and female postures during the full span of lifting activities. Application of individual muscle forces provides greater control of stability at each vertebral level. By considering the elongation of the ligaments and the force requirements of the muscle groups, it is possible to diagnose soft tissue failure. The differences in posture result in different moment arms for muscles and ligaments causing different loading on the spine. Most critical postures have been identified as the fully flexed postures with external load acting on the spine. Conceptual design ideas have been proposed to assist lifting a load from the boot of a car to eliminate the excessive flexion and loading on the spine.

La locomotion autonome est une étape clef du développement du nourrisson. Elle débute dans la majorité des cas par la marche quadrupède au deuxième semestre de vie. Cependant, dès la naissance, le nouveau-né est déjà capable de se propulser de manière autonome en position ventrale. Cette mobilité quadrupède précoce a été très peu étudiée, car considérée par la plupart des auteurs comme un simple réflexe de reptation, destiné à disparaître rapidement sous l'influence du développement cortical : cette reptation n'aurait aucun lien avec la marche mature, n'impliquerait pas les bras et aurait pour fonction principale de permettre au nouveau-né de se propulser jusqu'au sein maternel. Contrairement à ce point de vue, quelques auteurs ont observé que cette mobilité semblait complexe et pouvait éventuellement persister jusqu'à l'âge de 2-3 mois, dans un contexte adapté. Ces observations posent la question de savoir si cette mobilité primitive, loin d'être un simple réflexe, pourrait être en lien avec la marche quadrupède et bipède mature. L'objectif de cette thèse est d'étudier les différentes caractéristiques, en particulier cinématiques, de cette mobilité quadrupède depuis la naissance jusqu'au sixième mois. Dans ce but, un dispositif a été créé, le CrawliSkate, qui permet de libérer les bras et faciliter la propulsion. Trois études ont été menées et montrent que cette mobilité quadrupède est loin d'être un simple réflexe stéréotypé, qu'elle implique une coordination des jambes et des bras, qu'elle peut en partie être modifiée dès la naissance à un niveau supra spinal par la vision et enfin qu'elle persiste tout en se modifiant durant tout le premier semestre de la vie. / Self-produced locomotion is a key stage in infant development, which usually begins with hand and knees crawling in the second semester of life. Since the moment of birth, however, newborns are already capable of autonomous propulsion from a prone position. This precocious form of quadrupedalism remains largely unstudied due in part to the fact that most researchers consider these creeping movements to constitute a mere reflex, destined dissipate as cortical development progresses. Under such an interpretation, this creeping « reflex » would have no link with mature, bipedal walking, would not recruit the upper limbs and would serve mainly as a mechanism by which newborns could reach the maternal breast. Contrary to this point of view, a handful of authors have observed that these patterns of locomotion seem complex, and might persist in some form until the age of 2-3 months. These observations invite us to consider the possibility that such primitive locomotion might be directly involved in the emergence of quadrupedal and bipedal gait. The present thesis examines the various characteristics (particularly cinematic) of this prone mobility, from birth to about six months of age. To this end, we describe the creation of an experimental tool that frees the use of a newborn's limbs and facilitates the aforementioned form of propulsion: the CrawliSkate. We present three studies showing that neonatal prone mobility goes beyond simple reflexes, involves coordination between the upper and lower limbs, and can be partially modified at birth at a supra-spinal level through visual stimulation. Lastly, we demonstrate that this pattern of locomotion persists, albeit with heavy modification, throughout the first semester of life.

La connaissance des effets biomécaniques induits par les orthèses plantaires représente un enjeu important afin de faire reconnaitre le rôle du podologue dans le traitement des pathologies ostéo-articulaires et musculo-tendineuses de l'appareil locomoteur. Ainsi, ce travail de thèse consiste à modéliser, par la biomécanique, l'appareil locomoteur afin d'évaluer les effets du port des orthèses plantaires durant la marche. Avant toute chose, une étude méthodologique a été menée afin de vérifier la reproductibilité des données biomécaniques de la marche. Les principaux résultats montrent que ces données biomécaniques peuvent présenter une variabilité importante, principalement causée par des erreurs de positionnement des capteurs sur le sujet, rendant parfois difficile l'interprétation clinique. Toutefois, la deuxième partie de cette étude a montré que l'utilisation d'une méthodologie de correction segmentaire à partir d'une position statique imposée permettait de réduire cette variabilité. Une étude clinique a donc été menée sur les répercussions de l'utilisation d'une orthèse plantaire de supination sur la correction instantanée du pied valgus. Les principales conclusions montrent que les données cinématiques et dynamiques, notamment du pied et de la cheville, sont impactées. Enfin, afin de démontrer l'intérêt d'utiliser la méthodologie de correction segmentaire pour l'interprétation des effets biomécaniques du traitement par orthèses plantaires à plus ou moins long terme, deux cas cliniques ont été analysés, l'un concernait un patient atteint d'un syndrome de loge de la jambe et l'autre d'une gonarthrose. Les principales conclusions indiquent que les orthèses plantaires ont une action sur des pathologies de la cheville et du genou mais que l'interprétation de cette action peut être erronée si la variabilité des données biomécaniques de la marche n'est pas prise en considération / The knowledge of the biomechanical effects induced by foot orthotics is an important issue in order to recognize the role of the podiatrist in the treatment of osteoarticular and musculotendinous disorders of the musculoskeletal system. So, this work consists in modeling, by the biomechanics, the musculoskeletal system to assess the effects of wearing foot orthotics during walking. A first study was conducted to check the reproducibility of gait biomechanical data through two different sessions. The results show that these biomechanical data may show significant variability, mainly caused by errors in the positioning of sensors on the subject, making it difficult clinical interpretation. However, the second part of this study showed that the use of a methodology for segmental correction, from a static position imposed, allowed reducing this variability. Thus, a study was conducted on the impact of the use of supinated foot orthotics on immediate correction of valgus foot. The main findings show that the kinematic and dynamic data, notably the foot and ankle, are impacted. Before being able to estimate if this correction lasts over time, a second study was conducted. Thus, to demonstrate the benefits of using this methodology for the interpretation of the biomechanical effects of treatment with foot orthotic in the longer term, two clinical cases were analyzed, one involved a patient with compartment syndrome of the leg and the other with knee osteoarthritis. The main findings indicate that the insoles have an impact on diseases of the ankle and knee but that the interpretation of these actions may be wrong if the variability of gait biomechanical data is not considered

Les Artefacts de Tissus Mous (ATM) sont actuellement une des limitations principales pour la mesure du mouvement du membre supérieur avec les techniques actuelles d'analyse du mouvement. L'optimisation multi-segmentaire (OMS) a déjà prouvé son efficacité pour la mesure du mouvement du membre inférieur. Afin d'avoir la meilleure correction possible, il est nécessaire d'utiliser des modèles d'articulation proches de l'anatomie. L'objectif de cette thèse a donc été de développer et de valider un modèle du membre supérieur qui pourrait être utilisé pour la correction des ATM par OMS. De nouveaux modèles en boucle fermée de l'avant-bras et de la ceinture scapulaire ont ainsi été développés accompagnés d'un nouveau modèle de l'articulation scapulo-thoracique imposant à la scapula d'être tangente à un ellipsoïde modélisant le thorax. Ces nouveaux modèles ont été confrontés aux modèles courants de la littérature à travers une étude avec vis intra-corticales sur cadavre et in vivo sur sujets asymptomatiques. Des niveaux d'erreur similaires ont été observés pour tous les modèles quant à leur capacité de corriger les ATM et d'imiter la cinématique osseuse. Les nouveaux modèles semblent cependant beaucoup plus intéressants dans une perspective de développement d'un modèle musculo- squelettique. En effet, le modèle d'avant-bras autorise à la fois d'avoir le mouvement du radius et de l'ulna tandis que le modèle scapulo-thoracique représente mieux la contrainte existant entre le thorax et la scapula. En résumé, cette thèse a permis de développer un modèle complet proche de l'anatomie du membre supérieur permettant de corriger les ATM en utilisant une OMS. Bien que la correction des ATM obtenue n'est pas aussi satisfaisante qu'espérée, l'utilisation de cette approche pour le développement de futurs modèles musculo-squelettique a été validée / Soft Tissue Artefact (STA) is one of the most important limitations when measuring upper limb kinematics through marker-based motion capture techniques, especially for the scapula. Multi Body Optimisation (MBO) has already been proposed to correct STA when measuring lower limb kinematics and can be easily adapted for upper limb. For this purpose, the joint kinematic constraints should be as anatomical as possible. The aim of this thesis was thus to define and validate an anatomical upper limb kinematic model that could be used both to correct STA through the use of MBO and for future musculoskeletal models developments. For this purpose, a model integrating closed loop models of the forearm and of the scapula belt have been developed, including a new anatomical-based model of the scapulothoracic joint. This model constrained the scapula plane to be tangent to an ellipsoid modelling the thorax. All these models were confronted to typical models extracted from the literature through cadaveric and in vivo intracortical pins studies. All models generated similar error when evaluating their ability to mimic the bones kinematics and to correct STA. However, the new forearm and scapulothoracic models were more interesting when considering further musculoskeletal developments: The forearm model allows considering both the ulna and the radius and the scapulothoracic model better represents the constraint existing between the thorax and the scapula. This thesis allowed developing a complete anatomical upper limb kinematic chain. Although the STA correction obtained was not as good as expected, the use of this approach for a future musculoskeletal models has been validated

This thesis is concerned with the neurocircuitry that underpins the cardiovascular response to exercise, which has thus far remained incompletely understood. Small animal studies have provided clues, but with the advent of functional neurosurgery, it has now been made possible to translate these findings to humans. Chapter One reviews the background to the studies in this thesis. Our current understanding of the cardiovascular response to exercise is considered, followed by a discussion on the anatomy and function of various brain nuclei. In particular, the rationale for targeting the periaqueductal grey (PAG) and the subthalamic nucleus (STN) is reviewed. Chapter Two reviews the use of deep brain stimulation (DBS), in which deep brain stimulating electrodes are implanted into various brain nuclei in humans, in order to treat chronic pain and movement disorders. This technique not only permits direct electrical stimulation of the human brain, but also gives the opportunity to record the neural activity from different brain regions during a variety of cardiovascular experiments. This chapter also gives a detailed methodological description of the experimental techniques performed in the studies in this thesis. Chapter Three identifies the cardiovascular neurocircuitry involved in the exercise pressor reflex in humans using functional neurosurgery. It shows for the first time in humans that the exercise pressor reflex is associated with significantly increased neural activity in the dorsal PAG. The other sites investigated, which had previously been identified as cardiovascular active in both animals and humans, seem not to have a role in the integration of this reflex. Chapter Four investigates whether changes in exercise intensity affect the neurocircuitry involved in the exercise pressor reflex. It demonstrates that the neural activity in the PAG is graded to increases in exercise intensity and corresponding increases in arterial blood pressure. This chapter also provides evidence to suggest that neural activity in the STN corresponds to the cardiovascular changes evoked by the remote ischaemic preconditioning stimulus in humans. Chapter Five identifies the cardiovascular neurocircuitry involved during changes in central command during isometric exercise at constant muscle tension using muscle vibration. It shows that, in humans, central command is associated with significantly decreased neural activity in the STN. Furthermore, the STN is graded to the perception of the exercise task, i.e. the degree of central command. The other sites investigated appear not to have as significant a role in the integration of central command during the light exercise task that was undertaken. Chapter Six studies the changes in muscle sympathetic nerve activity (MSNA) during stimulation of various brain nuclei in humans. Regrettably, the results presented in this chapter are not convincing enough to support the hypothesis that stimulation of particular subcortical structures corresponds to changes in MSNA. However, the cardiovascular changes that were recorded during stimulation of the different subcortical structures are congruous with previous studies in both animals and humans. Chapter Seven presents a brief summary of the findings in this thesis.

Cette thèse porte sur l’analyse des signaux sEMG multicanaux à l’aide de la transformée en ondelettes, de la transformation de Hilbert-Huang et d’autres méthodes d’analyse ou de traitement des signaux, telles que le filtrage de Kalman et de Goertzel, pour détecter, mesurer, filtrer et décomposer les signaux sEMG afin d’identifier des tendances dans le temps et en fréquence des mouvements de flexion-extension des doigts de la main en observant les signaux myoélectriques des muscles superficiels. Le but est de prédire le mouvement des doigts de la main et de minimiser le temps de calcul pour permettre de contrôler des prothèses à l’aide de capteurs superficiels. L’hypothèse est fondée sur l’idée que tous les mouvements de la main sont une réponse active de l’activité myoélectrique des muscles spécifiques et que l’activité électrique peut être mesurée comme un signal associé à une séquence de mouvement des éléments de la main (doigts). Chaque doigt peut effectuer une trajectoire de la position de repos à la position finale, cette trajectoire qui n’est évidemment pas instantanée, engendre un signal myoélectrique lui-même non instantanée. L’activité électrique du muscle est présente sur les signaux enregistrés. Cette activité électrique peut être reconnue par un algorithme à partir d’une base de données de modèles de mouvement. Comparer l’activité électrique des muscles en temps réel par rapport à ces données peut permettre de détecter une tendance du comportement de la main et donc de prévoir le mouvement spécifique avant ou en même temps. Cette prédiction doit autoriser une baisse du temps de réponse de la prothèse / This thesis deals with the analysis of multichannel sEMG signals using wavelet transform, Hilbert-Huang transformation and other signal analysis or processing methods such as Kalman and Goertzel filtering, for detecting, measuring, filtering and decomposing sEMG signals to identify patterns in the time and frequency of flexion-extension movements of the fingers of the hand by analyzing the myoelectric signals of the superficial muscles. The aim is to predict the movement of the fingers of the hand and to minimize the computation time to allow the control of prostheses by means of superficial sensors. The hypothesis is based on the idea that all hand movements are an active response of the myoelectric activity of specific muscles and that electrical activity can be measured as a signal associated with a sequence of motion of the elements of the hand (fingers). Each finger can make a trajectory from the rest position to the final position, this trajectory which is obviously not instantaneous, generates a non-instantaneous myoelectric signal itself. The electrical activity of the muscle is present on the recorded signals. This electrical activity can be recognized by an algorithm from a database of the motion models. Comparing the electrical activity of the muscles in real time with respect to these data can make it possible to detect a tendency in the behavior of the hand and therefore to predict the specific movement before or at the same time. This prediction must allow a reduction in the response time of the prosthesis

Durant les premières années de marche indépendante, l'enfant voit sa stratégie de marche évoluer. De plus, il est rapidement amené à porter des chaussures dont l'influence sur sa marche est peu connue, même si documentée dans certains domaines particuliers (e.g. cas pathologiques, sport). Cette thèse consiste en la mesure de plus de 100 enfants sains, âgés entre 1 et 7 ans, marchant pieds nus et avec des chaussures spécifiquement développées pour l'étude (3 éléments variables : hauteur de talon, dureté de semelle et hauteur de tige). Des âges-clés, correspondant à l'âge où les paramètres biomécaniques sont semblables à ceux de l'adulte, ont été mis en évidence : 4 ans pour la cheville, 6 ans pour la hanche, et 7 ans pour le genou. Des régressions sur les paramètres biomécaniques en fonction de l'âge et de la vitesse de marche ont également été développées afin de servir de référence de population saine pour les études cliniques. Les mesures avec les chaussures ont révélé une influence prépondérante de la hauteur de talon sur la marche (e.g. mobilisation plus importante de la cheville avec un talon plus haut). À l'inverse, une tige haute sollicite moins la cheville au cours de l'appui. La dureté de semelle est relativement peu influente sur les paramètres de marche. Cette thèse a permis de préciser les résultats mis en évidence sur la maturation de la marche pieds nus et d'apporter des premières réponses aux industriels français de la chaussure enfant sur l'influence des éléments de conception de leurs produits sur la marche. Des futures mesures, plus nombreuses, permettraient de conclure sur l'influence croisée de ces éléments de conception / During first years of independent walking, children gait changes. Moreover, children wear shoes soon. Although gait of specific population was largely studied (e.g. pathological people, sports), shoe influence on young children gait is quite unknown. This thesis includes measurement of young children walking barefoot and wearing shoes especially designed for this study (3 variables components: heel height, upper height and sole hardness). For barefoot gait, a large database of biomechanical parameters was obtained, including more than 100 children aged between 1 and 7 years old. Key age were identified, corresponding to the age when biomechanical parameters are identical to adults’: 4 years for the ankle, 6 years for the hip and 7 years for the knee. Regressions between biomechanical parameters, age and speed were also established as a reference of healthy children for clinical application. Shoed measurements revealed leading influence of heel height on gait (e.g. more ankle mobilization with higher heel). Contrarily, high upper limits ankle movement during stance phase. Sole hardness poorly influences gait parameters. This thesis precises previous results obtained on gait maturation and delivers indications on shoe conception influence on gait for French children’s shoes manufacturers. Further measurements may allow conclusion about cross influence of shoe conception elements on children gait

Η διενέργεια εμβιομηχανικών μελετών σε μοντέλο με τη βοήθεια ηλεκτρονικών υπολογιστών βρίσκεται σήμερα σε προχωρημένο στάδιο εξέλιξης. Σε αυτή την εξέλιξη κεντρική θέση κατέχουν λογισμικά δύο κατηγοριών. Στην πρώτη κατηγορία κατατάσσονται τα λογισμικά εμβιομηχανικής προσομοίωσης του ανθρωπίνου σώματος και στη δεύτερη κατηγορία τα λογισμικά ανάλυσης πεπερασμένων στοιχείων. Σε αυτή τη Μεταπτυχιακή Εργασία έγινε μία προσπάθεια διερεύνηση της συνεργασίας των δύο αυτών κατηγοριών λογισμικού με την κινηματική μελέτη ενός οσφυϊκού σπονδύλου και την ανάλυση φορτίσεών του με την μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων. Για αυτό το λόγο επιλέχτηκαν δύο λογισμικά εμπορικά διαθέσιμα. Το λογισμικό εμβιομηχανικής προσομοίωσης Anybody modeling system και το λογισμικό ανάλυσης πεπερασμένων στοιχείων Ansys multiphysics. Στο Πρώτο κεφάλαιο γίνεται παρουσίαση του λογισμικού Anybody. Πιο συγκεκριμένα. αναφέρονται τα στοιχεία εκείνα που υλοποιούν ένα μοντέλο του ανθρώπινου σώματος (τμήματα, αρθρώσεις, μύες, σύνδεσμοι) καθώς και οι μελέτες που μπορούν να εκτελεστούν δηλαδή η κινηματική και η δυναμική. Κύρια θέση κατέχει η αντιστροφή δυναμική μελέτη που χαρακτηρίζεται από την εξαγωγή συμπερασμάτων για τις δυνάμεις και τις ροπές που αναπτύσσονται σε ένα σώμα αφού έχει περιγραφεί εκ των προτέρων η κίνησή του. Στο Δεύτερο κεφάλαιο γίνεται μια λεπτομερής περιγραφή της ανατομίας της σπονδυλικής στήλης στην οποία αναφέρονται τα επιμέρους κοινά στοιχεία που έχουν οι σπόνδυλοι καθώς κου οι διαφορές στις διαφορετικές μοίρες της σπονδυλικής στήλης. Μετά την ανατομική περιγραφή παρατίθεται η εμβιομηχανική θεώρηση της κατασκευής της οσφυϊκής μοίρας της σπονδυλικής στήλης, αναλύοντας τα επιμέρους δομικά στοιχεία από μηχανική άποψη και η λειτουργικότητά τους. Στο Τρίτο κεφάλαιο περιγράφεται η κατασκευή ενός μοντέλου της σπονδυλικής στήλης στο λογισμικό Anybody το οποίο υποβάλλεται σε κινήσεις κάμψης, έκτασης, πλάγιας κάμψης και στροφής και επιχειρείται ο σχολιασμός των ευρημάτων. Τέλος, στο τέταρτο κεφάλαιο τα δεδομένα τα οποία παράγει η αντίστροφή μελέτη και συγκεκριμένα οι φορτίσεις που δέχεται ο Ο5 σπόνδυλος κατά τις κινήσεις στις οποίες υποβάλλεται η οσφυϊκή μοίρα χρησιμοποιούνται ως δεδομένα εισόδου για την ανάλυση του Ο5 σπόνδυλο με το λογισμικό μηχανικής ανάλυσης πεπερασμένων στοιχείων ANSYS. Συνοψίζοντας, η συνεργασία των δύο λογισμικών αποδείχθηκε εφικτή και πρόσφορη. Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία αναπτύχθηκε η βασική τεχνογνωσία ως προς την χρήση του λογισμικού Anybody Modeling System και την συστηματοποίηση της διασύνδεσης του με το λογισμικό Ansys με αποτέλεσμά να αποτελεί την βάση για περαιτέρω εργασίες. / The conduction of biomechanical studies on models with the aid of computers is currently at an advanced stage. In this essay, the central position is hold by two software categories. In the first category are classified various software of biomechanical simulation of the human body and in the second category are classified the software for the finite element analysis. In this Master Thesis was made an attempt to explore the cooperation of these two kinds of software. For this reason, two commercially available softwares were selected. The biomechanical simulation was performed using the Anybody Modeling System software and the finite element analysis was performed using the Ansys Multiphysics software. In the first chapter the use of the Anybody software was presented. More specifically, those elements that implement a model of the human body (segments, joints, muscles, ligaments) as well as studies that can be performed i.e. the kinematics and dynamics studies were discussed in details. The inverse dynamics study has been characterized as the main feature of the software allowing to explore the resulting forces and torques developed in a body during the in advance described movement. The second chapter includes a detailed description of the anatomy of the spine. After the anatomical description the biomechanical approach is presented, analyzing each individual component from engineering point of view as well as their functionality. The third chapter describes the construction of a model of the spine in the Anybody software that is subjected to flexion, extension, lateral bending and rotation along with the results. Finally, in the fourth chapter the data that produces the inverse study namely the loads applied to the L5 vertebra during each movement performed by the lumbar spine are used as input data for the mechanical analysis of L5 vertebra with the finite element analysis software ANSYS. As a conclusion, the collaboration of these two software programmes proved to be feasible and appropriate. In this master thesis the basic knowledge in the use of software Anybody Modeling System has been developed and an interface with the software Ansys has been built thus forming the basis for further work.

Cette thèse aborde une étude biomécanique de l’Articulation Temporo Mandibulaire (ATM), dont l’un des objectifs est la définition d’une approche complète, faisant appel à des outils modernes, permettant la conception d’une prothèse d’ATM personnalisée. Tout d’abord, nous avons conçu et réalisé un tribomètre reproduisant les conditions physiologiques de fonctionnement de l’ATM, afin d’étudier les interactions entre un matériau prothétique et de l’os porcin et de quantifier leurs usures respectives. La conception prothétique personnalisée passe par la réalisation d’un « état des lieux ». Nous avons donc défini un protocole de caractérisation non invasif de l’ATM. Il correspond à l’acquisition de sa géométrie actuelle et des mouvements élémentaires de la mandibule. Dans un deuxième temps, des simulations numériques en dynamique des corps rigides et/ou en éléments finis ont été réalisées pour accéder à des grandeurs mécaniques, telles que contraintes et déformations, nécessaires à la conception d’une prothèse. La totalité du protocole a été menée sur deux sujets d’étude : un sujet présentant une résorption condylienne et un sujet asymptomatique. Des modèles numériques personnalisés ont été construits pour chaque cas. Ces modèles nous ont permis d’étudier le fonctionnement articulaire de chaque individu. Nous avons effectué des comparaisons entre ces deux sujets et nous avons pu constater des différences notables concernant le fonctionnement articulaire. Il s’est avéré que les changements morphologiques occasionnés par la résorption osseuse ont des conséquences sur l’activité musculaire, ainsi que sur les efforts articulaires. Ce travail a permis d’enrichir les connaissances fondamentales par rapport au fonctionnement de l’ATM. Il a également permis de valider des outils d’évaluation de l’état fonctionnel de l’articulation. L’approche développée durant cette thèse est mise en pratique au sein de la société OBL, spécialisée dans la conception et la réalisation de prothèses maxillo-faciales sur mesure. Elle peut également être utilisée comme outil d’évaluation de solutions prothétiques existantes et à venir / This thesis deals with a biomechanical study of the Temporo-Mandibular Joint (TMJ); one of the objectives of this work is the definition of a complete approach, using modern tools, allowing the design of a personalized TMJ prosthesis. First of all, a tribometer reproducing the TMJ physiological conditions was designed and built, in order to study the interactions between porcine bone and a prosthetic material and to quantify their respective wears. Through this device, the relationships between the contact parameters and bone wear were determined. Personalized prosthetic design needs first to carry out “a state-of-the-art”. We defined a non invasive protocol for TMJ characterization. It corresponds to the acquisition of its current geometry and of the mandible elementary motions. In a second step, numerical simulations of rigid bodies and/or finite elements were achieved to obtain the mechanical quantities, such as stresses and strains, necessary for the prosthesis design. The entire protocol was conducted on two subjects: an asymptomatic one and a second one with condylar resorption. Personalized numerical models were built for each case. These models allowed us study the joint functioning of each subject. We made comparisons between these subjects and significant differences were found. It was proved that the changes produced by bone resorption have an impact on muscle activity, as well as contact forces in joints. This work allowed enhancing the fundamental knowledge regarding TMJ operating conditions. It also enabled to validate evaluation tools of the functional state of the joint. The approach developed during this thesis is applied by OBL society, specialized in the design of customed maxillofacial prostheses. The approach proposed in this work can also be used as an evaluation tool of existing prosthetic solutions, as well as future solutions