Une des données essentielles que recherche le clinicien ORL lors de son diagnostic concerne la fonctionnalité des fosses nasales. Dans certains cas, cette fonction n’est approchée que de manière partielle par les diverses méthodes de mesures mises à sa disposition. La prévalence des obstructions nasales chroniques dans la population générale1 (30% de la population) souligne l’intérêt que les orthodontistes doivent porter aux pathologies respiratoires. L’acquisition d’un outil de diagnostic fiable de l’obstruction nasale permettra d’effectuer un traitement plus précoce afin de guider au mieux la croissance crânio-faciale. La RAA ne peut pas être actuellement utilisée comme unique examen diagnostique, car sa corrélation avec les évaluations subjectives peut rester faible. L’objectif de ce travail est de fournir un modèle d’aide au diagnostic de l’obstruction nasale pour tous les patients. Dans les cas où la RAA ne permet pas un diagnostic certain de l’obstruction nasale, la simulation numérique permettrait, après avoir identifié les situations anatomiques particulières, d’obtenir une approche fonctionnelle objective en confirmant ou non le diagnostic de la RAA. La méthode utilisée pour ce travail de thèse consiste en une résolution complète des équations de Navier-Stokes dans des géométries reconstruites en 3D, c’est-à-dire ayant bénéficié d’un traitement numérique pour extraire les contours puis créer les maillages surfaciques et volumiques. Le développement d'outils de mesure objectifs est un enjeu capital pour déterminer les stratégies thérapeutiques optimales et pour évaluer les résultats des traitements. La modélisation par ordinateur de la dynamique des flux aériens au sein des fosses nasales à partir de reconstructions tomodensitométriques tridimensionnelles peut présenter des applications cliniques. Une de ses applications permettrait à l’ORL de visualiser l’écoulement post-opératoire virtuellement. / One of the essential data sought by the clinician in his diagnosis on the functionality of the nasal cavity. In some cases, this function is only partially approached by various measurement methods at its disposal. The prevalence of chronic nasal obstruction in the population (30% of the population) underlines the interest to orthodontists must wear respiratory disorders. The acquisition of a reliable diagnostic tool of nasal obstruction will allow for earlier treatment to guide the best craniofacial growth. The RAA can not be currently used as single diagnostic test, because its correlation with subjective assessments can remain low. The objective of this work is to provide a model for the diagnosis of nasal obstruction for all patients. In cases where the RAA does not allow a definite diagnosis of nasal obstruction, numerical simulations allow, after identifying the particular anatomical situations, to obtain a functional objective or not confirming the diagnosis of rheumatic fever. The methodology for this thesis consists of a complete resolution of the Navier-Stokes equations in geometries reconstructed in 3D, that is to say who received a digital processing to extract the contours and surface meshes and create volume. The development of objective measurement tools is a key issue in determining optimal treatment strategies and to evaluate treatment outcomes. Computer modeling of the dynamics of air flow within the nasal cavity from three-dimensional CT reconstructions may have clinical applications. One of its applications allow to visualize the flow postoperative virtually.

L’obstruction nasale chronique (ONC) est un symptôme banal qui révèle de nombreuses pathologies rhinologiques ostéo-cartilagineuses et/ou muqueuses. Les explorations de l’ONC aident à la démarche diagnostique et permettent d’évaluer le retentissement de l’ONC sur la muqueuse nasale.Afin de répondre aux problèmes que je rencontre dans ma pratique clinique en rhinologie, j’ai orienté mes travaux de recherche vers le développement de nouveaux outils d’exploration des pathologies nasales obstructives :1. A l’échelle tissulaire, dans le cadre des rhinites chroniques, en particulier le dysfonctionnement nasal neurovégétatif qui restait un diagnostic d’élimination. J’ai montré que la compliance nasale, mesurée par rhinométrie acoustique, est perturbée dans les deux causes les plus fréquentes de rhinite chronique, d’une part, et est utile au diagnostic de dysfonctionnement nasal neurovégétatif, d’autre part.2. A l’échelle cellulaire, en m’intéressant à la cellule ciliée de l’épithélium respiratoire. J’ai étudié les avantages et les limites de l’étude ciliaire par microscopie électronique à transmission pour le diagnostic de dyskinésie ciliaire primitive. A l’aide de la vidéomicroscopie numérique à haute vitesse, j’ai développé des paramètres objectifs permettant de caractériser précisément le battement ciliaire. J’ai montré que ces paramètres étaient utiles pour le diagnostic de dyskinésie ciliaire primitive, pour étudier les cils respiratoires au cours de l’amaurose congénitale de Leber ou pour étudier le rôle de la protéine BUG22 dans le battement ciliaire de la paramécie. / Chronic nasal obstruction (CNO) is a common symptom and corresponds to diseases affecting bones, cartilages and/or mucosa of the nose. Objective monitoring of nasal patency is useful for identifying the etiology of CNO and for evaluating its effects on the mucosa.My research is guided by the numerous challenges encountered through my clinical practice of rhinology. I have developed new objective tools for exploring obstructive nasal diseases:1. At tissue level, I focused on chronic rhinitis, especially the neurovegetative nasal dysfunction which remained a diagnosis of exclusion so far. Using acoustic rhinometry, I have shown that the nasal compliance was abnormal in the two most common causes of chronic rhinitis and was a useful measure for the diagnosis of neurovegetative nasal dysfunction.2. At cell level, I focused on the ciliated cell of the respiratory epithelium. I studied the advantages and limits of transmission electron microscopy analysis of cilia for the diagnosis of primary ciliary dyskinesia. Using digital high-speed videomicroscopy, I have established objective parameters that precisely characterize ciliary beating. I have shown that these parameters were useful for diagnosing primary ciliary dyskinesia, for studying respiratory cilia of patients affected by Leber congenital amaurosis or for studying the role of BUG22 protein in ciliary beating of paramecia.

La ventilation nasale est vitale pour le nouveau-né, respirateur nasal exclusif. Le tiers antérieur des fosses nasales peut être modifié par une sténose congénitale de l’orifice piriforme, tandis leur partie postérieure peut être fermée par une atrésie choanale uni ou bilatérale ou par des lésions du nasopharynx.Les simulations numériques permettent d’analyser l’écoulement et le conditionnement de l’air en contournant les limites techniques et éthiques rencontrées in vivo. Devant la rareté des données dans la littérature, une étude de faisabilité a été nécessaire et concluante : les modèles numériques sont qualitativement proches de la réalité. Un travail sur les conditions physiologiques chez le nouveau-né a ensuite été réalisé, avec une méthodologie retravaillée. La reconstruction tridimensionnelle des fosses nasales est possible dès la naissance. La création d’une sphère centrée sur la pointe du nez, éloignant le domaine d’entrée de la zone d’intérêt, a permis d’analyser le rôle du tiers antérieur des fosses nasales.La valve nasale joue un rôle majeur en inspiration : perte de charge, accélération, guidage des flux et réchauffement de l’air. Les trois quarts du réchauffement ont lieu en amont du cornet inférieur. Une obstruction nasale entraîne une réduction des vitesses et une augmentation des températures de l'air. La simulation de l’inspiration d’air à 0°C a permis de constater que les fosses nasales permettent d’amortir les effets du refroidissement de l’air extérieur.Ce travail constitue une première approche de la physiologie de la ventilation nasale du nouveau-né par modélisation numérique, indispensable à la compréhension de la pathologie nasale néonatale. / Nasal breathing is essential for the newborn, exclusive nasal breather. The anterior third of the nasal fossae may be modified by a congenital stenosis of the pyriform aperture, while their posterior part may be closed by unilateral or bilateral choanal atresia.Numerical simulations are a good means to analyze airflow and air-conditioning: they circumvent the technical and ethical limits encountered in vivo. Given the rarity of available data in the literature, a feasibility study was necessary and was conclusive: numerical models are qualitatively close to reality. A work on the physiological conditions in newborns was conducted, using refined methodology. The three-dimensional reconstruction of the nasal fossae is possible from birth. The creation of a sphere centered on the tip of the nose, moving the boundary conditions away from the area of interest, made it possible to analyze the role of the anterior third od the nasal fossae.The nasal valve plays a major in inspiration: it is a zone of pressure loss, acceleration, flow guidance and air warming. Three-fourths of the warming takes place upstream the inferior turbinate. A partial nasal obstruction modifies these results with lower velocities and higher temperature of the air. The simulation of the inspiration of cold air (0°C) has shown that the nasal fossae can dampen, without canceling, the effects of air cooling. This work is a first approach to the physiology of nasal ventilation of the newborn by numerical modeling, which is essential to the understanding of neonatal nasal pathology.