L'objectif scientifique de la thèse est de contribuer à améliorer la compréhension des mécanismes lésionnels découlant de l’impact non pénétrant d’un projectile en région thoracique latérale. Concrètement, l’application concerne l’amélioration de l’évaluation du potentiel lésionnel et l’optimisation de projectiles dits « à létalité réduite ». Cette étude a été menée dans le cadre du projet PARCHOC, associant la Délégation Générale pour l’Armement-Techniques Terrestres, le laboratoire PRISME de l’université d’Orléans, les sociétés Nexter munitions, ITC élastomère et ATCOM télémétrie. Il s’agit notamment de mettre en évidence les paramètres des projectiles qui doivent être maîtrisés pour limiter le risque lésionnel. Nous avons d’abord réalisé une étude pour caractériser des projectiles d'essais constitués d'un culot rigide et d'une ogive en mousse d'élastomère. Les propriétés dynamiques des élastomères ont été caractérisées par le système des barres de Hopkinson. Ce travail a permis la mise au point d'un modèle numérique de comportement des élastomères. Des essais ainsi que des simulations d’impacts sur cibles rigides ont ensuite été réalisés afin d'étudier l'influence du couple masse-vitesse et des caractéristiques mécaniques des élastomères sur le chargement généré. Dans la seconde partie de l'étude, des essais sur cibles biologiques instrumentées ont été menés à l’aide des projectiles d'études précédemment caractérisés. Les résultats expérimentaux et numériques montrent que la dangerosité des projectiles est liée à l’action qu’ils exercent sur la structure osseuse thoracique après sa fragilisation et que le mécanisme lésionnel est fortement dépendant de l’impulsion transmise par le projectile lors de l’impact. / The scientific objective of the thesis was to make a contribution in the understanding of the injury mechanisms following the blunt impact of a projectile on the lateral thoracic region. Practically, the application concerns safety certification and optimization of less-lethal projectile. This research was supported by the project PARCHOC partners: the Délégation Générale pour l’Armement-techniques terrestres, the PRISME laboratory (Orléans university),the companies Nexter munitions, ITC élastomère and ATCOM télémétrie. In particular, we have sought the principal projectile parameters which must be controlled to limit injury risk. Firstly, we have performed a study based on specialized test projectiles, made with a rear rigid part and soft foam (elastomeric) nose. The foams’ chemical formulations were made so that the dynamical properties (measured with the Hopkinson bar apparatus) were those expected. Experiments and simulations of the impacts on rigid wall target have been made to investigate how the mass-velocity couple and the foam material properties influence the impact force. Secondly, an experimental campaign was made using pig anatomical parts and the projectiles previously studied. Experimental and numerical results obtained during the thesis demonstrate that the dangerous nature of the projectiles used is essentially linked to the action on the thoracic bone structure after it has been weakened by the impact. Furthermore, injuries are strongly dependent upon the impulse transmitted during the impact.

Les impacts non transfixiants sur les gilets pare-balles sont responsables de lésions non pénétrantes potentiellement létales, regroupées sous le terme d’effets arrière (Behind Armor Blunt Trauma : BABT). De telles lésions fermées se retrouvent également lors d’impacts thoraciques de projectiles d’Armes à Létalité Réduite cinétiques (ALRc). Afin d’améliorer le pouvoir protecteur des protections balistiques et de mieux maitriser le pouvoir vulnérant des ALRc, il est nécessaire de définir un critère lésionnel permettant de prédire l’importance des lésions en cas de traumatisme thoracique fermé de type balistique. Ce critère se doit d’être bien corrélé à la gravité du traumatisme, et de pouvoir être facilement transposable à l’ensemble des systèmes d’évaluation des protections balistiques et des ALRc. La gravité du traumatisme a été définie ici par le volume de la contusion pulmonaire. L’utilisation de cette valeur nécessitait le recours au modèle animal. Or, nous avons démontré que le thorax du modèle porcin n’offrait pas le même comportement biomécanique lors de l’impact que le thorax de l’adulte jeune. Nous avons donc développé un critère, l’impulsion de pression intrathoracique maximale (PImax), basé sur la mesure de la pression intrathoracique lors de l’impact, et donc indépendant du comportement biomécanique de la paroi thoracique vis-à-vis de ses effets sur le poumon. Ce critère très bien corrélé avec le volume de la contusion pulmonaire, quelque soit le type d’impact thoracique balistique (ALRc ou BABT), a l’avantage de pouvoir être transposable aux autres moyens d’évaluations balistiques tels que les modèles numériques ou mécaniques de thorax, afin de s’affranchir de l’expérimentation animale / When non-penetrating, impacts on bulletproof jackets can lead to potentially lethal blunt injuries known as behind armor blunt trauma (BABT). Impacts of less lethal kinetic weapons (LLKW) can also lead to such injuries. To both improve the protection capabilities of the BPJ and better comprehend the ounding potential of the LLKW, we need to design a wounding criterion to predict the injury severity of ballistic blunt thoracic trauma. In one hand, this criterion has to be well correlated with the severity of the injuries, and in the other hand, it has to be easily used with all the LLKW and BPJ assessment systems in use. First, we defined the pulmonary contusion volume as the severity of the injuries. Studying the pulmonary contusion involves the use of animal experiments. But we demonstrated that the biomechanics of the chest wall are different in animals and young adults. Then, we developed the maximum pressure impulse criterion (PImax). As it is based on the intrathoracic pressure measure during the blunt impact, it is independent from the chest wall behavior. This criterion can be used with the other assessment tools as the numerical simulation mechanical chest surrogates. This can help to reduce the use of animal experiments, which is more and more expensive, heavy and questionable on the ethical aspect