La drépanocytose est la maladie moléculaire et héréditaire (transmission mendélienne récessive et autosomique) la plus répandue au monde. Elle est un problème de santé publique par sa gravité et ses implications socio-économiques dans de nombreux pays. Seuls les sujets homozygotes (SS) ou hétérozygotes composites (SC) sont malades, les hétérozygotes (AS) ne sont que des transmetteurs du gène S. Elle est la première cause d’OstéoNécrose de la Tête Fémorale (ONTF), douloureuse évoluant vers l’arthrose, en l’absence de traitement chez un patient jeune. La Guadeloupe compte 450.000 habitants, dont 12% sont porteurs de l’hémoglobine S. Le nombre des drépanocytaires est estimé à 1.200 dont les 3/4 sont suivis au Centre Caribéen de la Drépanocytose (CCD), créé en 1990. Le centre assure la prise en charge médicale des enfants dès leur naissance et des adultes malades. Nos activités au CHU de Pointe-à-Pitre, au CCD et à l’Unité INSERM-UMR S458 depuis juillet 1992 nous ont permis d’étudier: - le diagnostic de l’ONTF; - l’évaluation de l’hyperpression osseuse dans l’ONTF et l’évaluation du traitement par forage simple; - l’étude de l’impact de la prise en charge orthopédique précoce sur la survenue et l’évolution de l’ONTF. Notre étude concerne les patients drépanocytaires adultes homozygotes (SS) et double hétérozygotes (SC): - une série rétrospective de 1993-1994 [E-1994] portant sur 115 patients (58 SS, 57 SC) identifiés en 1984, sans suivi médical ni orthopédique; - une série prospective de 1995 à 2008 [E-2008] portant sur 215 patients (94 SS, 121 SC) avec prise en charge médicale et orthopédique. L’IRM est l’examen de référence pour le diagnostic de l’ONTF comme dans la nécrose idiopathique. En absence d’imagerie moderne, la radiographie traditionnelle réalisée de façon complète (profil et, surtout, faux profil), permet le diagnostic avant toute déformation. Seules les lésions cliniquement symptomatiques et évolutives (examen clinique itératif, contrôle radiologique, tomographie, TDM ou IRM) ont une indication opératoire. L’hyperpression intra osseuse, dans l’ONTF drépanocytaire, est significativement liée à la douleur (que les patients soient homozygotes ou hétérozygotes). Sa diminution a un effet antalgique objectif, observée après forage. Elle permet de confirmer le diagnostic d’ostéonécrose au stade précoce, dans les régions où l’IRM est inexistante. Un forage réalisé aux stades précoces de l’ONTF permet un arrêt rapide de l’évolution des lésions vers une arthrose, avec une efficacité certaine pour les stades I et II. Il garde une efficacité limitée pour le stade III. En plus de l’indolence apportée par la décompression, le bénéfice du forage se manifeste par l’allongement du délai avant arthroplastie (de 7,4 ± 2,7 ans). La technique est réalisable dans les régions sous équipées, où la drépanocytose est fréquente. La description histologique aux différents stades radiologiques de l’ONTF montre toujours des lésions de nécrose médullaire et osseuse. A l’inverse des lésions idiopathiques, les lésions drépanocytaires sont caractérisées par la présence d’une inflammation, en dehors de tout processus infectieux. Dans la littérature, la fréquente de l’ONTF drépanocytaire chez l’adulte est voisine de 40%, proche de celle observée dans [E-1994], notre population non suivie (36,5%). En comparant les études [E-1994] et [E-2008], la fréquence de l’ONTF passe de 36,5% à 14,4%. L’officialisation en 1992 d’une prise en charge médicale et d’un suivi orthopédique régulier au CCD et au CHU de Pointe-à-Pitre, a permis la réduction de la fréquence de l’ONTF et d’autres morbidités. Le rappel sur la drépanocytose révèle la complexité de la maladie, la variabilité de son expression clinique et de ses complications. L’amélioration de vie des patients nécessite une prévention primaire, secondaire et tertiaire, en l’absence d’un traitement spécifique de la maladie. La prise en charge médicale, complétée par une prévention et un traitement précoce (orthopédique ou chirurgical) telle que réalisés au CCD en Guadeloupe, a permis une réduction significative de la survenue de la nécrose de hanche et de ses complications. Pour une prévention tertiaire des complications ostéo-articulaires, nous suggérons: - une prise en charge médicale régulière des enfants et des adultes afin de réduire les crises vaso-occlusives; - une éducation des patients à la recherche de signes d’appel de l'ONTF et, aussi, d’autres articulations; - un examen clinique ostéo-articulaire lors des bilans annuels et après toute crise vaso-occlusive; - une attention particulière à l’adolescence (passage enfant-adulte), après une grossesse; - une prise en charge précoce, orthopédique ou chirurgicale conservatrice (forage ou ostéotomie) face à une nécrose, afin de réduire les complications invalidantes de l’ONTF. Sickle-cell anemia is the most widespread hereditary (autosomal recessive Mendelian transmission) molecular pathology in the world. It is a public health issue in many countries, due to its severity and socio-economic impact. Only homozygous (SS) and double heterozygous (SC) subjects are affected, heterozygous (AS) subjects merely transmitting the gene S. Sickle-cell anemia is the most frequent cause of osteonecrosis of the femoral head (ONFH), a painful condition which evolves towards osteoarthritis if not treated at an early age. Guadeloupe has a population of 450,000, 12% of whom are carriers of hemoglobin S. There are estimated to be 1,200 sickle-cell anemia sufferers, three-quarters of whom are followed in the Caribbean Sickle-Cell Center (Centre Caribéen de la Drépanocytose: CCD), which was set up in 1990. The Center provides medical care for adult patients and for children as of birth. Work has been ongoing since July 1992, in the Pointe-à-Pitre University Hospital, the CCD and the INSERM-UMR S458 research unit, focusing on: - diagnosis of ONFH; - bone hyperpressure measurement in ONFH and assessment of simple drilling treatment; - the impact of early orthopedic treatment on the onset and evolution of ONFH. The present study involved homozygous (SS) and double heterozygous (SC) adult sickle-cell anemia patients: - a retrospective series, from 1993 to 1994 [S-1994], including 115 patients (58 SS, 57 SC) identified in 1984, who had no medical or orthopedic care; - a prospective series, from 1995 to 2008 [S-2008], including 215 patients (94 SS, 121 SC), with medical and orthopedic care. MRI is the diagnostic gold-standard in ONFH, as in idiopathic necrosis. Where such modern imaging is not available, complete standard X-ray (lateral and especially false lateral) enables diagnosis to be made before deformity sets in. Surgery is indicated only for clinically symptomatic evolutive lesions on iterative clinical check-up, X-ray control, tomography, CT or MRI. Intraosseous hyperpressure in sickle-cell ONFH shows a significant correlation with pain, in both homozygous and heterozygous patients. Pressure reduction is objectively pain-relieving, as seen after drilling, and can confirm diagnosis of ONFH at an early stage, in places where MRI is not available. Drilling performed in the early stages of ONFH quickly arrests evolution towards osteoarthritis, with proven efficacy in grades I and II, and a certain degree of effectiveness in grade III. Over and above the pain-relief provided by decompression, drilling also enables hip replacement to be postponed, by 7.4±2.7 years. Moreover, the technique is feasible in those under-equipped regions in which sickle-cell disease is widespread. Histologic description of radiologic ONFH stages consistently finds medullary and bone necrosis. In contrast to idiopathic lesions, sickle-cell related lesions show inflammation without any associated infection. In the literature, the frequency of adult sickle-cell ONFH is reported to be nearly 40%, close to the 36.5% found in the S-1994 study of a non-treated population. In the S-2008 study of a population with medical and orthopedic care, ONFH frequency fell to 14.4%. The official provision of medical care and regular orthopedic follow-up in the CCD and Pointe-à-Pitre Hospital has reduced the frequency of ONFH and other morbidities. A review of sickle-cell disease reveals its complexity: the variability of its clinical expression and associated complications. Improving patients’ quality of life requires primary, secondary and tertiary prevention, in the absence of specific treatment. Medical care, supplemented by early prevention and treatment (orthopedic or surgical), as practiced in the Guadeloupe CCD, has significantly reduced the rates of ONFH and associated complications. We recommend the following CCD protocol for tertiary prevention of osteoarticular complications: - regular medical care for children and adults, to reduce the incidence of vaso-occlusive crises; - patient education in alarm signs of osteonecrosis of the femoral head and of other joints; - systematic osteoarticular assessment at yearly check-up and after all vaso-occlusive crises; - special focus on adolescence (child-to-adult transition) and following pregnancy; - early care, both orthopedic and by conservative surgery (drilling or osteotomy), in case of necrosis, to reduce the rate of disabling complications of ONFH

Ce travail concerne l'élaboration de couches minces de DLC (Diamond-Like Carbon) par ablation laser femtoseconde pour une application biomédicale : la prothèse de hanche. Les propriétés structurales, mécaniques et tribologiques des films de carbone ont été caractérisées et une tête sphérique de prothèse de hanche a été revêtue. Ce mémoire se divise en quatre parties : le premier chapitre présente les propriétés du carbone en couches minces, une revue des différentes techniques d'élaboration de ces films et les applications potentielles ou avérées de ces derniers. Le deuxième chapitre est consacré à la description des dispositifs expérimentaux utilisés lors de l'élaboration des revêtements et pour les différentes caractérisations. Le chapitre 3 expose les propriétés structurales, mécaniques et tribologiques pour les films élaborés et permet de valider la capacité de ces couches de ta-C (tetrahedral amorphous-Carbon) à répondre aux exigences du domaine biomédical. Le dernier chapitre est consacré au revêtement d'une tête sphérique de prothèse de hanche de diamètre 22,2 mm. Un décapage ionique in situ préalable au dépôt a été réalisé afin d'améliorer l'adhérence des films sur des substrats métalliques d'intérêt biomédical.

Placer une charge au niveau du membre inférieur est une approche sans fondement scientifique, utilisée par les cliniciens, pour renforcer certains muscles clés de la marche. Cette étude a déterminé les modifications du patron de marche lors de l’ajout d’une charge à la cheville parétique ou non parétique chez des personnes ayant une hémiparésie suite à un accident vasculaire cérébral et a comparé les résultats à ceux d’un groupe témoin. Il est supposé qu’une charge placée à la jambe parétique/non dominante (charge ipsilatérale) augmenterait les efforts (moments et puissance) à la hanche parétique/non dominante lors de l’oscillation et qu’une charge placée controlatéralement augmenterait les efforts lors de la phase d’appui principalement pour les abducteurs de hanche stabilisant le bassin dans le plan frontal. La marche avec et sans charge de cinq individus hémiparétiques chroniques et 5 personnes en santé a été analysée en laboratoire par l’enregistrement des forces de réaction du sol et des mouvements des membres inférieurs. Ces informations ont permis de calculer les paramètres temps-distance, les angles à la hanche parétique/non dominante et au tronc, les moments nets, les puissances et le travail mécanique à la hanche parétique/non dominante. Des tests statistiques non-paramétriques ont servi à déterminer l’effet de la condition, avec charge (ipsi- et controlatérale) ou sans charge et à comparer les résultats entre les deux groupes. L’ajout d’une charge n’a pas modifié la vitesse de marche des sujets. Les phases d’appui et d’oscillation étaient rendus plus symétriques par la charge, même si peu de différences apparaissaient dans le plan sagittal avec ou sans la charge. Dans le plan frontal, le moment abducteur de hanche des sujets hémiparétiques a diminué avec la charge controlatérale, tandis qu'il a augmenté chez les sujets en santé. L’utilisation d’une stratégie posturale ou dynamique au tronc pourrait expliquer la différence de l’effet de la charge sur le moment abducteur à la hanche. Au vu de ces résultats, il est nécessaire de poursuivre l’évaluation de cette approche de renforcement musculaire spécifique à la tâche avant d’en recommander son utilisation. / Adding a load on the lower limb is a non evidence-based approach used by clinicians to strengthen weak muscles that are important for faster gait. This pilot study was aimed at determining changes in the gait pattern in stroke individuals walking with a load on the affected or non-affected ankle and comparing their results to those of healthy control subjects. It is supposed that a load placed on the paretic/non-dominant leg (ipsilateral load) would increase efforts (moment and power) on the paretic/non-dominant hip during the swing phase and that a load placed contralaterally would increase efforts on this hip during the stance phase, particularly on the hip abductor muscles which stabilizing the pelvis in the frontal plane. The gait pattern of five chronic stroke participants and five healthy individuals was assessed in laboratory by ground reaction forces and infrared marker recordings. Time-distance parameters, affected/non-dominant hip and trunk kinematics (angles) as well as affected/non-dominant hip kinetics (nets moments, powers and mechanical work) were compared between three conditions (two with a load) at similar cadences using non-parametric statistical tests in both groups. Adding a load had no effect on gait speed in all participants. The load improved the swing and stance symmetry. Few changes in the sagittal plane with load were observed compared to without a load. In the frontal plane, stroke subjects showed a hip abductor moment decrease with the contralateral load while healthy controls showed an increase. Use of a dynamic or postural strategy at the trunk could explain the difference in the load effect on the hip abductor moment. These results require further investigations to assess this strength training specific to the task before recommending its use.

Pour répondre aux exigences du gouvernement fédéral quant aux temps d’attente pour les chirurgies de remplacement du genou et de la hanche, les établissements canadiens ont adopté des stratégies de gestion des listes d’attentes avec des niveaux de succès variables. Notre question de recherche visait à comprendre Quels facteurs ont permis de maintenir dans le temps un temps d’attente répondant aux exigences du gouvernement fédéral pendant au moins 6-12 mois? Nous avons développé un modèle possédant quatre facteurs, inspiré du modèle de Parsons (1977), afin d’analyser les facteurs comprenant la gouvernance, la culture, les ressources, et les outils. Trois études de cas ont été menées. En somme, le 1er cas a été capable d’obtenir les exigences pendant six mois mais incapable de les maintenir, le 2e cas a été capable de maintenir les exigences > 18 mois et le 3e cas a été incapable d’atteindre les objectifs. Des documents furent recueillis et des entrevues furent réalisées auprès des personnes impliquées dans la stratégie. Les résultats indiquent que l’hôpital qui a été en mesure de maintenir le temps d’attente possède certaines caractéristiques: réalisation exclusive de chirurgie de remplacement de la hanche et du genou, présence d’un personnel motivé, non distrait par d’autres préoccupations et un esprit d’équipe fort. Les deux autres cas ont eu à faire face à une culture médicale moins homogène et moins axés sur l’atteinte des cibles; des ressources dispersées et une politique intra-établissement imprécise. Le modèle d’hôpital factory est intéressant dans le cadre d’une chirurgie surspécialisée. Toutefois, les patients sont sélectionnés pour des chirurgies simples et dont le risque de complication est faible. Il ne peut donc pas être retenu comme le modèle durable par excellence. / In response to federal government requirements regarding wait times for elective hip and knee surgery, hospitals have adopted wait list management strategies, with variable success. This research examined organizational and systemic factors that made it possible to keep wait times within federally established limits of 6-12 months. We used a model based on Parsons’ model. Four dimensions were used to analyze the following factors: governance, culture, resources, and tools. Three cases studies were done: Case 1 was able to meet the requirements for six months but unable to sustain this level; Case 2 was able to maintain compliance with requirements for > 18 months; and Case 3 was never able to meet the requirements. Documents were collected and interviews conducted with people involved in the strategies. In all, eight interviews were conducted at each site and all documents related to each strategy were collected. The results indicated that the one hospital that was able to maintain compliance with the wait time requirements had specific characteristics: an exclusive mandate to do only hip and knee replacement surgery; motivated staff who were not distracted by other concerns; and a strong team spirit. The two other cases had to contend with a medical culture that was less homogeneous and they were less focused on meeting targets and had resources that were dispersed as well as unclear inter-organizational policies. In the end, the hospital factory model is appealing in the context of superspecialized surgery. However, because patients are selected for simple surgeries, with little risk of complications, it cannot be promoted as a sustainable model of excellence.

L' arthroplastie de la hanche par prothèse non cimentée est une solution couramment employée pour les patients rencontrant des problèmes du système locomoteur. Une telle solution présente toutefois un inconvénient majeur, souligné par tous les utilisateurs : le manque de stabilité primaire de la prothèse. Or, cette faiblesse peut provoquer des complications graves, voire l'échec de l'opération chirurgicale. Par conséquent, parvenir à une bonne fixation primaire est un point crucial de ce type d'opération chirurgicale pour assurer cliniquement une satisfaction à court et long terme.Dans le but de mieux appréhender cette problématique centrale, une piste préopératoire a été adoptée. Un modèle éléments finis permettant de décrire le comportement mécanique du système couplé " os-prothèse non cimentée : DePuy Corail® " a été développé et validé par des expérimentations in vitro. Puis, pour tenir compte de la forte variabilité des paramètres du modèle, inhérente à la nature même du problème, une modélisation stochastique de ces derniers a été introduite et une stratégie mécano-probabiliste proposée, destinée d'une part à quantifier en termes probabilistes l'effet sur la réponse des incertitudes affectant les paramètres du modèle, et d'autre part à évaluer la stabilité primaire du système os-prothèse en contexte fiabiliste. La mise en oeuvre pratique de cette approche a été réalisée à l'aide d'outils numériques basés sur la méthode de Monte-Carlo standard et une procédure de collocation stochastique.L'originalité du travail présenté réside avant tout dans la proposition d'une méthodologie probabiliste capable de prendre en compte les incertitudes dans la problématique de la stabilité primaire des prothèses de hanche non cimentées. Elle tient également dans la potentialité de cette méthodologie à être facilement transplantable en contexte industriel.

Le but du travail réalisé dans cette thèse était d'approfondir les connaissances en matière d'utilisation du couple de frottement céramique-céramique dans l'implantologie moderne de hanche sans ciment. L'étude clinique de 100 prothèses totales de hanche sans ciment avec un recul de 9 ans a permis de montrer la fiabilité du couple de frottement céramique en terme d'usure, de biocompatibilité et d'ostéointégration. Par la suite, la comparaison de la méthode d'implantation de ces implants (impaction du métal-back avec ou sans adjonction de vis supplémentaires) a montré que la rigidité de la céramique n'était pas incompatible avec une impaction simple du métal-back, pour des patients qui ne présentent pas de fragilité osseuse. Nous avons ensuite étudié plus particulièrement une complication de la céramique, le grincement ou squeaking. Une étude in vitro du phénomène, a permis de reproduire ce phénomène dans des conditions de lubrification optimale, avec la présence d'un troisième corps métallique entre les surfaces de frottement, suggérant l'importance des problèmes de lubrification dans la genèse du phénomène. L'analyse d'explant a conforté notre hypothèse, mettant en évidence l'importance du dessin des implants afin d'éviter les conflits prothétiques pouvant générer des particules métalliques. Enfin, l'analyse sur le long terme du phénomène de squeaking a montré son faible impact sur la survie des implants et sur la qualité de vie des patients. Ce travail, qui a associé des analyses cliniques et biomécaniques nous conforte dans l'utilisation de la céramique comme couple de frottement dans les prothèses totales de hanche sans ciment, insiste sur l'importance du dessin et du positionnement des implants pour éviter les complications qui peuvent survenir et permet de mieux connaître le problème du squeaking et ses conséquences

L' arthroplastie de la hanche par prothèse non cimentée est une solution couramment employée pour les patients rencontrant des problèmes du système locomoteur. Une telle solution présente toutefois un inconvénient majeur, souligné par tous les utilisateurs : le manque de stabilité primaire de la prothèse. Or, cette faiblesse peut provoquer des complications graves, voire l'échec de l'opération chirurgicale. Par conséquent, parvenir à une bonne fixation primaire est un point crucial de ce type d'opération chirurgicale pour assurer cliniquement une satisfaction à court et long terme.Dans le but de mieux appréhender cette problématique centrale, une piste préopératoire a été adoptée. Un modèle éléments finis permettant de décrire le comportement mécanique du système couplé « os-prothèse non cimentée : DePuy Corail® » a été développé et validé par des expérimentations in vitro. Puis, pour tenir compte de la forte variabilité des paramètres du modèle, inhérente à la nature même du problème, une modélisation stochastique de ces derniers a été introduite et une stratégie mécano-probabiliste proposée, destinée d'une part à quantifier en termes probabilistes l'effet sur la réponse des incertitudes affectant les paramètres du modèle, et d'autre part à évaluer la stabilité primaire du système os-prothèse en contexte fiabiliste. La mise en oeuvre pratique de cette approche a été réalisée à l'aide d'outils numériques basés sur la méthode de Monte-Carlo standard et une procédure de collocation stochastique.L'originalité du travail présenté réside avant tout dans la proposition d'une méthodologie probabiliste capable de prendre en compte les incertitudes dans la problématique de la stabilité primaire des prothèses de hanche non cimentées. Elle tient également dans la potentialité de cette méthodologie à être facilement transplantable en contexte industriel. / The hip arthroplasty with cementless hip prosthesis is a solution usually used for the patients suffering the problems of the musculoskeletal system. However, such a solution has a major disadvantage, pointed by all users : the lack of primary stability of the prosthesis. This weakness can cause serious complications or failure of the surgery. Therefore, to achieve a good primary fixation is a crucial point of this type of surgery to ensure a short and a long term clinical satisfaction. In order to better understand this central issue, a preoperative track is adopted. A finite element model to describe the mechanical behavior of the coupled system " femur-cementless prosthesis : DePuy Corail® "has been created and validated by the experiments in vitro. Then, in order to take into account the high variability of model parameters, inherent to the nature of the problem, the stochastic modeling of random input parameters has been introduced and a mechanical-probabilistic strategy has been proposed, on the one hand to quantify, in probabilistic terms, the effect, on the response, of the uncertainties affecting the input parameters of the model, and on the other hand to evaluate the primary stability of the bone-prosthesis system in reliability context. The practical implementation of this approach is realized by using the numerical tools based on the standard Monte Carlo method and the stochastic collocation procedure. The originality of the work presented is primarily in the proposition of a probabilistic methodology capable of taking into account the uncertainties in the problem of primary stability of cementless hip prostheses. It also lies in the potentiality of this methodology to be transplantable easily in industrial context.

La performance des mécanismes est intimement liée à la précision des surfaces qui composent les liaisons. La démarche habituelle de l’analyse de ces surfaces est basée sur des hypothèses fortes concernant leurs comportements. Ainsi, les défauts de forme et de rugosité sont négligés et les surfaces sont supposées infiniment rigides. L’objectif principal de ces travaux est de développer une méthode permettant d’étudier l’influence des défauts de forme sur les performances des assemblages. Elle repose sur une méthodologie et des outils pour l’identification des défauts qui vont optimiser ou pénaliser les exigences fonctionnelles de l’assemblage. Dans ce manuscrit, deux cas d’étude sont proposés.Dans un premier temps, un montage de type bride (centrage court, appui plan) est étudié afin de valider l’ensemble de la démarche développée. Les outils utilisés reposent essentiellement sur la décomposition et composition modale des défauts, le concept de surface écarts, la recherche de zone d’appui stable ainsi que la quantification des déformations de surfaces de contact basées sur des modèles analytiques ou numériques. L’influence des défauts de forme sur la précision de mise en position est quantifiée par un domaine écart de liaison. Une confrontation entre la démarche théorique et un dispositif expérimental permet de valider l’approche. Par la suite, une liaison sphérique est considérée constituant une prothèse totale de hanche en matériau céramique. Pour ce cas d’étude, l’objectif est d’identifier, au regard des typologies de défauts, leurs conséquences sur l’apparition d’un phénomène sonore assimilable à du grincement appelé le squeaking. La démarche reprend les mêmes étapes que celles utilisées avec l’étude de la bride. Différents dispositifs expérimentaux sont mis en place confirmant la pertinence de cette approche. Des mesures spécifiques apportent des éléments d’analyse et de compréhension sur le comportement dégradé de la liaison. Ce travail de thèse s’inscrit dans une collaboration entre 3 laboratoires : SYMME d’Annecy, I2M-IMC de Bordeaux-Talence, et la société Tural localisée à Marignier (74), laboratoire de recherche industrielle qui travaille sur des implants médicaux. / The performance of a mechanism is closely correlated with the accuracy of the surfaces that make up the mechanical joint. The most common approach used to study these surfaces is based on strong assumptions about their behavior. Form errors and roughness are neglected and the surfaces are assumed infinitely rigid. The main objective of this work is to develop an original approach to study the impact of form errors on the assemblies. It is mainly based on a methodology and associated tools to predict which defects will optimize or penalize the functional requirements of the assembly. In this manuscript, two case studies are proposed. In a first step, a plate flange (ball and cylinder joints added to a planar joint) is designed to validate the overall approach. Modal decomposition of defects, sum-surface concept, the determination of a stable contact area and quantification of contact deformation of surfaces correspond to the main theoretical tools used in this framework. The influence of form errors on the positioning accuracy is quantified by a clearance domain. Comparisons between theoretical approach and experimental setup are used to validate the models. Subsequently, a spherical joint is considered corresponding to a total hip implant with ceramic material. The objective of this study is to identify which type of form errors can impact the appearance of the squeaking phenomena. The same procedure is followed as for the first example. In parallel, several experimental devices are designed to validate the relevance of this approach. Specific measurements provide some key elements to understand the behavior of the implant subject to squeaking. This work is part of a collaboration between three laboratories : SYMME Annecy, I2M-IMC Bordeaux, and Tural company located in Marignier (74), an industrial research laboratory working on medical implants.

La performance du couple prothétique tête fémorale/cupule impacte fortement la durée de vie d’une prothèse totale de hanche. Les céramiques affichent une excellente combinaison de propriétés de biocompatibilité, mécaniques et tribologiques. Les composites ZTA formés d’une matrice d’alumine renforcée en zircone sont optimisés pour offrir le meilleur compromis de dureté, stabilité chimique, ténacité et résistance mécanique. La prédiction de la performance de ces matériaux doit prendre en compte les trois principaux modes de dégradation identifiés en configuration céramique/céramique (CoC) : le choc avec décoaptation, le frottement et le vieillissement à basse température. Ces modes sont susceptibles d’être simulés in vitro à partir de tests expérimentaux, respectivement, sur une machine de chocs, un simulateur de marche et en autoclave. L’objectif de ce projet est de combiner ces tests afin de mieux résoudre l’équation in vitro = in vivo. Les chocs dominent les processus de dégradation avec la formation de bandes d’usure. Le matériau testé a montré une excellente résistance au vieillissement. La dégradation induite par le test d’usure standard sur simulateur de marche est négligeable et pose la question de la pertinence de ce test pour les couples CoC. L’importance de la prise en compte des chocs dans les tests expérimentaux a été confortée grâce à une analyse d’explants. Une transformation de phase de la zircone a été mécaniquement induite dans les bandes d’usure créées in vitro et in vivo. Un mécanisme de dégradation a été suggéré au sein de ces bandes. La réponse du matériau est en partie déterminée par la force appliquée au cours des chocs. / The performance of the prosthetic couple (femoral head/cup) influences strongly the lifetime of a total hip prosthesis. Ceramics exhibit an excellent combination of biocompatibility, mechanical resistance and tribological properties. Zirconia toughened alumina (ZTA) composites are made of an alumina matrix and well dispersed zirconia particles. They are tailored in order to offer the best compromise of hardness, chemical stability, toughness and mechanical resistance. The prediction of the performance of such materials must take into consideration the three main sources of degradation identified for Ceramic-on-Ceramic (CoC) bearings: shocks due to micro-separation, friction and low temperature degradation (LTD). Experimental tests on a shock machine, a hip-walking simulator and in an autoclave are able to simulate in vitro each of these sources of degradation, respectively. The aim of the project is to combine these tests in order to solve better the equation in vitro = in vivo. Shocks dominate the processes of degradation with the formation of wear stripes. The tested material showed an excellent resistance to LTD. The damage induced by the standard wear test on a hip-walking simulator is negligible, which raises the question about the relevance of this test for CoC couplings. An analysis of explants confirmed the decisive role of shocks in experimental tests. Zirconia phase transformation was mechanically induced within both in vitro and in vivo wear stripes. A degradation mechanism was suggested within the stripes. The material response is partly determined by the force applied during shocks.

No description available.