Un substitut osseux hybride, composé d’un biomatériau support (scaffold) et de cellules vivantes, a été étudié, développé par la méthode d’ingénierie tissulaire et caractérisé. Il devait répondre aux attentes spécifiques de la chirurgie maxillofaciale : un protocole standard pouvant s’adapter aux géométries complexes des défauts osseux de chaque patient, une forme souple et manipulable, une pré-vascularisation et une cohésion mécanique suffisante. Une forme de feuillet fin et plat a ainsi été définie et développée au sein d’une chambre de culture parallélépipédique spécifique, en utilisant une monocouche de granules de phosphate de calcium comme support. Après une caractérisation biologique et mécanique complète à partir d’une lignée cellulaire, le procédé a été validé puis transposé à une coculture de cellules primaires humaines (cellules souches et endothéliales). La bonne différenciation et la pré-vascularisation ont été constatées mais le maintien mécanique pouvait être considéré comme insuffisant pour assurer une manipulation en cours d’opération chirurgicale. La dernière partie de ce travail de thèse a donc consisté dans la mise en place d’un montage de production de fibres électrospinnées et leur utilisation comme nouveau support de culture. La formation de ces matériaux a été rendue opérationnelle de façon optimale pour différents polymères. Leur potentiel en tant que scaffold favorisant la différenciation en os ou en tendon a été vérifié et comparé à d’autres matériaux fibreux obtenus dans le cadre de collaborations nationales et internationales. La faisabilité de l’application de sollicitations mécaniques aux substituts en cours de culture a également été étudiée. / An hybrid bone substitute, based on a specific biomaterial (scaffold) and living cells, was studied, developed with a tissue engineered method and characterized. It should meet the expectations of the maxillofacial surgery : a standard process which could fit with the complex geometries of each patient’s bone mass loss, a flexible shape with an easy handling, a prevascularization and a sufficient mechanical cohesion. A sheet-like shape was thus designed and developed in a specific flat cell culture chamber, with a monolayer of calcium phosphate granules as a scaffold. After both biological and mechanical full characterizations with a cell line, the process was adapted to a coculture of human primary cells (stem and endothelial cells). Relevant differentiation and prevascularization were highlighted but the mechanical cohesion could be noticed as too low to ensure an easy handling during the surgery. The last part of this thesis project was thus the set-up of a device for electrospun polymer fibers in order to use them as a new scaffold. The production of these materials was efficiently performed for several polymers. The differentiation potential for bone and tendon lineages was studied and compared to other scaffolds from national and international collaborations. The application of mechanical solicitations to the substitutes during cellculture was also studied.

Les interrogations éthiques sur la greffe du visage semblent incontournables. Quels sont les risques tolérables, non pas de manière irresponsable, mais, en conscience, dans l'intérêt du patient ? Dans quelles mesures les questions éthiques ont-elles été abordées par les équipes chirurgicales avant la réalisation des greffes ? L'éthique peut-elle légitimer cette intervention ? Une étude de la littérature scientifique et de la littérature grise des équipes ayant réalisé une greffe de la face a été menée pour déterminer les questions éthiques soulevées par cette greffe. Elles touchent à la fois au donneur, à sa famille et au receveur. A partir de ces items, une enquête par questionnaire a été conduite auprès de ces mêmes équipes chirurgicales pour évaluer leur prise en charge. Pour ouvrir le débat, associer la collectivité à des fins pédagogiques et tracer la route des nouvelles acceptations, 1000 chirurgiens français ont aussi été interrogés par un questionnaire. Les résultats ont permis d'explorer le problème du consentement de la famille du donneur, la place des proches dans le respect de la mémoire et de la volonté du défunt. Explorer aussi le respect du cadavre, le secret médical, le respect de l'anonymat du donneur, le rôle des médias, et enfin la notion de consentement d'un patient vulnérable et celle de la balance bénéfice / risque pour un traitement dont les bénéfices sont encore incertains. Dans le cadre du visage, ces questions prennent une dimension humaine essentielle... Pour en témoigner les premiers travaux ont porté sur le symbolisme du visage, la défiguration, les enjeux historiques, juridiques, institutionnels et religieux. / The ethical questions about the face transplant seem unavoidable. What risks can be tolerated, not irresponsibly, but in conscience, in the interest of the patient ? To what extent the ethical issues have been addressed by surgical teams prior to the completion of transplants ? Can ethics justify this intervention? A study of the scientific literature and general press of every team having performed the face transplant was conducted to determine the ethical issues raised by this transplantation. They affect both the donor and his family and the recipient. From these items, a questionnaire survey was conducted with the same surgical team to assess the management of these ethical issues. To open the debate, involving the community for educational and trace the way of the new acceptances, 1000 French surgeons were also interviewed by a questionnaire. The results were used to explore the issue of consent of the donor's family, the place of family in respect of memory and the will of the deceased. Explorer also respect the body, medical confidentiality, respect for donor anonymity, the role of media in the first major surgery, and finally the concept of consent of a vulnerable patient and that of the risk / benefit ratio for treatment whose benefits are still uncertain. As part of the face such questions are essential human dimension ... To testify early work focused on the symbolism of the face, disfigurement, historical, legal, institutional, and religious challenges.

Les chirurgies de l'os mandibulaire peuvent modifier la position anatomique des disques et des condyles de l'articulation temporo-mandibulaire (ATM). Les modifications de contraintes qui en résultent peuvent être à l'origine d'une dislocation temporaire ou permanente du disque et peuvent provoquer des dysfonctionnements s'exprimant par des douleurs buccales et faciales. L'objectif de ce travail était de prévoir les modifications de contraintes dans l'articulation temporo-mandibulaire (ATM) après un protocole de distraction symphysaire mandibulaire (DS). Ce traitement chirurgical sert à traiter les encombrements dentaires de la mandibule.De manière à étudier l'impact d'une telle intervention au niveau de l'ATM, nous avons fait le choix de réaliser un modèle d'approche numérique de mastication par éléments finis. Les données géométriques ont été obtenues à partir de l'imagerie scanner et IRM d'un patient dont les composants de l'ATM ont été maillés. La chirurgie de distraction symphysaire a été réalisée sur le modèle avec un élargissement de 10 mm dans la région médiane de la mandibule. La géométrie et le maillage du cal osseux ont été reconstruits. Le cal osseux a été caractérisé par un module d'élasticité correspondant à l'os consolidé pour prédire l'effet biomécanique à long terme de la DS. Pour simuler une fermeture de la mâchoire, les conditions aux limites ont été appliquées au modèle sous la forme de vecteurs de force. Les champs de contraintes de von Mises dans les deux disques et condyles ont été analysés et comparés avant et après la DS. Contrairement aux approches habituellement menées, le modèle proposé est complet et ne contient pas de symétrie, de manière à mettre en évidence d'éventuelles asymétries dans la répartition des contraintes. La répartition des contraintes était proche dans les disques et sur les surfaces condyliennes dans les modèles avant et après distraction. Les résultats de cette étude suggèrent que les changements anatomiques des structures de l'ATM ne prédisposent pas à une fatigue des tissus. La DS n'exposerait donc pas au risque de dysfonction des ATM et de symptômes cliniques. / Mandibular surgery such as distraction osteogenesis can generate anatomical modifications in the temporomandibular joint (TMJ) discs. The resulting stress modifications can be at the origin of a temporary or permanent disc dislocation with degeneration and may cause severe oral and facial pain or masticatory dysfunctions. The aim of this work was to predict stress modification in the temporomandibular joint (TMJ) after mandibular symphyseal distraction (SD). This surgical procedure is used to resolve dental crowding on the mandibular dental arch.In order to study the potential impact of such a surgery on TMJ discs a three-dimensional finite element analysis of a complete mastication model was performed. Geometric data were obtained from MRI and CT scans of a healthy male patient and each component was meshed individually. The distraction was performed on the model with a 10 mm expansion after simulation of a surgical vertical osteotomy line in the mandibular midline region. The geometry and mesh of the bone callus were generated. The bone callus was modeled as a strengthened region characterized by a Young's modulus corresponding to consolidated bone to predict the long-term biomechanical effect of SD. Boundary conditions for jaw closing simulations were represented by different jaw muscle load directions. The von Mises stress distributions in both joint discs and condyles during closing conditions were analyzed and compared before and after SD. Contrary to usual analyses, no symmetry was used, and the whole mandible was analyzed in order to exhibit potential asymmetries. Stress distribution was similar in discs and on condylar surfaces in the pre- and post-distraction models. The outcomes of this study suggest that anatomical changes in TMJ structures should not predispose to long-term tissue fatigue and demonstrate the absence of clinical permanent TMJ symptoms after SD.

Les chirurgies de l'os mandibulaire peuvent modifier la position anatomique des disques et des condyles de l'articulation temporo-mandibulaire (ATM). Les modifications de contraintes qui en résultent peuvent être à l'origine d'une dislocation temporaire ou permanente du disque et peuvent provoquer des dysfonctionnements s'exprimant par des douleurs buccales et faciales. L'objectif de ce travail était de prévoir les modifications de contraintes dans l'articulation temporo-mandibulaire (ATM) après un protocole de distraction symphysaire mandibulaire (DS). Ce traitement chirurgical sert à traiter les encombrements dentaires de la mandibule.De manière à étudier l'impact d'une telle intervention au niveau de l'ATM, nous avons fait le choix de réaliser un modèle d'approche numérique de mastication par éléments finis. Les données géométriques ont été obtenues à partir de l'imagerie scanner et IRM d'un patient dont les composants de l'ATM ont été maillés. La chirurgie de distraction symphysaire a été réalisée sur le modèle avec un élargissement de 10 mm dans la région médiane de la mandibule. La géométrie et le maillage du cal osseux ont été reconstruits. Le cal osseux a été caractérisé par un module d'élasticité correspondant à l'os consolidé pour prédire l'effet biomécanique à long terme de la DS. Pour simuler une fermeture de la mâchoire, les conditions aux limites ont été appliquées au modèle sous la forme de vecteurs de force. Les champs de contraintes de von Mises dans les deux disques et condyles ont été analysés et comparés avant et après la DS. Contrairement aux approches habituellement menées, le modèle proposé est complet et ne contient pas de symétrie, de manière à mettre en évidence d'éventuelles asymétries dans la répartition des contraintes. La répartition des contraintes était proche dans les disques et sur les surfaces condyliennes dans les modèles avant et après distraction. Les résultats de cette étude suggèrent que les changements anatomiques des structures de l'ATM ne prédisposent pas à une fatigue des tissus. La DS n'exposerait donc pas au risque de dysfonction des ATM et de symptômes cliniques.