L'étude des mobilités du rachis lombal est le plus souvent envisagée en considérant l'action isolée des éléments anatomiques de la région. La complexité et la diversité de cette anatomie imposent une approche par modélisation qui concerne les éléments osseux, musculaires et conjonctifs de cette région. Cette modélisation est réalisée sur la base d’une coupe transversale schématisée et transposée dans les logiciels de C.A.O. CATIA, de maillage SAMCEFIELD et de collage des composants SAMCEF. Ce dernier permettant par ailleurs d’affecter des propriétés mécaniques spécifiques à chacun des composants. Les déformations du modèle élaboré de la région lombale sous l’effet de contraintes sont ensuite comparées à celles observées en IRM dynamique. Cette modélisation débouche sur une appréciation d’actes rééducatifs des affections lombales et sur une généralisation et un affinement du principe de modélisation d’une gamme plus étendue des composants du rachis. / Abstract

The goal of our work was to characterize more precisely the role of ADAMTS2 in physiological and pathological processes, in order to develop potential therapeutic applications. We confirmed that the function of ADAMTS2 is essential during embryogenesis and development, including by its major role in the processing of fibrillar collagens type I and III in skin and lung tissues. Its specific activity was also matched up with that of two other aminoprocollagen peptidases, ADAMTS3 and ADAMTS14. The impact of ADAMTS2 inhibition during pathological formation of scar fibrous tissue was determined in two murine models of hepatic fibrosis and granulomatous reaction. In this context, ADAMTS2 appears as a therapeutic target of interest for the treatment of all process characterized by the deposition of an excessive scar matrix, including liver fibrosis. Finally, the potential anti-angiogenic properties of ADAMTS2 were demonstrated both in vitro and in vivo. Its potent activity during angiogenesis results from its action onto several distinct steps participating to the formation of new blood vessels. Molecular mechanisms by which ADAMTS2 modulates the behaviour of endothelial cells and inhibits tumor growth remain to be confirmed. L'objectif de nos études était de caractériser de manière plus précise le rôle de l'ADAMTS2 dans des processus physiologiques et pathologiques, et d'en déduire d'éventuelles applications en thérapeutique clinique. Nous avons confirmé que l'ADAMTS2 détenait une fonction essentielle au cours de l'embryogenèse et du développement, notamment par son rôle majeur dans la maturation des procollagènes fibrillaires de type I et de type III dans la peau et le poumon. Son activité spécifique a également été mise en perspective avec celle des deux autres aminoprocollagène peptidases, les ADAMTS3 et 14. L'impact de l'inhibition de l'ADAMTS2 au cours de la formation pathologique de tissu fibreux cicatriciel a été démontré dans des modèles murins de fibrose hépatique et de réaction granulomateuse à corps étranger. A ce titre, l'ADAMTS2 apparaît comme une cible thérapeutique d'intérêt pour le traitement de toute affection caractérisée par le dépôt d'une trame cicatricielle excessive, dont la fibrose hépatique. Enfin, le potentiel anti-angiogène de l'ADAMTS2 a été démontré à la fois in vitro et in vivo. Son efficacité remarquable résulte de son action au cours de plusieurs étapes distinctes de la formation des néo-vaisseaux. Les mécanismes moléculaires précis par lesquels l'ADAMTS2 agit sur les cellules endothéliales et l'inhibition de la croissance tumorale restent à préciser.

Tissue characterization is a major step in tissue mechanobiological studies. By characterization methods, tissue quality i.e. the combination of tissue structural, compositional and mechanical properties, is determined. This research focuses on mechanical characterization methods. Among all mechanical characterization methods, we propose those ones which are: 1) Non-destructive, (i.e. that reserves the capability of doing other characterization tests at the end of mechanical test; and, 2) In-line, (that enables tissue progression observation during experiment, and without transferring the specimen from one apparatus to another). However, in-line characterization raises the question of whether conducting tissue observation methods during experimentation modifies tissue progression over time. Therefore, the purpose of this study was to deepen our knowledge about the parameters which could affect tissue quality during mechanical testing. This requires a better understanding of viscoelasticity and viscoplasticity, two key behaviors of tissue, affecting the impact of these parameters (e.g. tissue quality, stimulation parameters) on the response of live tissue to biophysical stimuli. Thus, the objectives of this study were: 1. To review the literature to find information about two mechanical behaviors of tissue i.e. viscoelasticity and viscoplasticity, and the way they affect tissue properties 2. To investigate whether diagnostic tests, as mechanical characterization tests to observe tissue properties, affect tissue progression We explain that viscoelasticity and viscoplasticity of tissue originate from structure and components of the extracellular matrix. We also describe the way they affect tissue dynamic competition between repair, enzymatic degradation and mechanical degradation of the extracellular matrix. Moreover, we specify some tissue stimulation parameters, such as stimulation control type or stimulus history, which could affect tissue progression in response to biophysical stimuli because of viscoelasticity and viscoplasticity. Moreover, by conducting a series of 3-day experiments on frshly extracted tendons, we investigated whether applying "stress relaxation" tests at physiological amplitudes affects tissue response. We divided the tendons into two groups based on the characterization protocol (24 and 0 stress relaxation tests each day), and compared the progression of these groups over time. The stress relaxation tests at physiological amplitude modified tissue response to mechanical stimuli in vitro . In general, the modulus increased for 0 stress relaxation tests, while it first decreased and then increased slightly for 24 stress relaxation tests each day. The difference of mechanical properties between the two groups was significant. Therefore, applying stress relaxation tests at physiological amplitude during the rest periods between mechanical stimuli can affect live tissue progression over time. Therefore, it is essential to take into account the viscoelasticity and viscoplasticity of tissue while developing a stimulation protocol for bioreactor studies or clinical applications.

Le travail présenté dans ce manuscrit concerne la fabrication de biomatériaux poreux à base d’acide polylactique pour les tissus conjonctifs et calcifiés en utilisant des procédés de chimie verte. Le but de cette thèse est de corréler l’influence de certains paramètres de procédés à la structure morphologique et les propriétés des mousses générées. Nous avons étudié, d’un côté, les effets de mélange d’acide hyaluronique et d’acides polylactiques afin d’améliorer les propriétés d’adhésion de ces biomatériaux. Nos résultats montrent bien une augmentation de l’énergie d’adhésion mais aussi une diminution de la taille équivalente des pores et de la porosité des biomatériaux poreux après moussage par les fluides supercritiques. D’un autre côté, nous avons étudié les effets de mélanges des triphosphates de calcium et d’acides polylactiques en tant que substitut osseux. L’influence d’un ajout de cires en tant qu’agent porogène a été discutée et les méthodes de préparation des pastilles (voie sèche ou humide) ont été analysées. Dans cette optique la fabrication semi-industrielle de biomatériaux poreux a été testée en fixant les paramètres du procédé de moussage par le CO2 supercritique (pression, température et temps de saturation, vitesse de dépressurisation) et nous avons contrôlé les mousses de formulations optimisées en termes de porosité et de distribution des pores. En conclusion, ce travail rend possible d’adapter les paramètres des procédés de CO2 supercritique et de co-broyage aux propriétés des biomatériaux poreux. En perspective, cette ouvre la voie à de nouvelles recherches à la fois dans les domaines des modèles 3D tumoraux et d’ingénierie tissulaire. / The work presented in this manuscript concerns the production of scaffolds based polylactides for connective tissues and bone regeneration by adapting green technology. The aim of this thesis was to correlate the influence of different process parameters on the morphological structures and properties of the scaffold generated. On one hand, we studied effect of the blending of hyaluronic acid and polylactides to enhance the surface adhesion properties of scaffolds. Our results relate to an increase in surface properties but a decrease of equivalent pore size and porosity after foaming scaffolds by supercritical process. Calcium Tri-Phosphate On other hand, we studied the effect of the blending of calcium tri-phosphates and polylactides as bone substitute. Influence of adding wax as porogen agent has been discussed and a comparison between wet and dry methods to generate scaffolds has been analyzed. For this purpose, semi-industrial fabrication of porous biomaterials has been tested by blocking supercritical CO2 parameters (saturation pressure, temperature and time, depressurization rate) and you have control the optimized formulation composite scaffold, in term of porosity and distribution of pores. In conclusion, this work made it possible to adapt the process parameters of supercritical CO2 and co-grinding at the properties of scaffolds. In perspective, this research opens new development ways in scaffolds, in both domains of 3D tumoral model and tissue engineering.