Si l’obésité a longtemps été considérée comme protectrice pour le squelette, sa prise en charge nutritionnelle s’accompagne d’une perte osseuse. Dans le but d’étudier les mécanismes liant le tissu adipeux et le tissu osseux, des rats ont été nourris avec un régime riche en graisse et en sucre afin d’induire une obésité et ses complications métaboliques. Puis, ces rats ont suivi un programme de prise en charge de l’obésité associant un rééquilibrage nutritionnel à de l’activité physique. Des investigations de la densité, de la micro architecture trabéculaire, de la qualité corticale, des propriétés biomécaniques et des paramètres cellulaires du tissu osseux ont été réalisées sur le squelette des rats. L’obésité induite a amélioré les paramètres densitométriques et corticaux des rats. La prise en charge de l’obésité a entraîné des effets contrastés. Le rééquilibrage de l’alimentation n’a pas altéré la densité ni les paramètres biomécaniques et corticaux du tissu osseux des rats en dépit d’altérations de la micro architecture et des perturbations l’activité cellulaire osseuse. L’exercice a augmenté la densité minérale osseuse du tibia des rats. Nos résultats montrent que l’inclusion de l’exercice dans un programme de prise en charge de l’obésité permet de potentialiser la perte de masse grasse et de maintenir l’intégrité du squelette. En étudiant l’impact d’un régime obésogène et de la prise en charge de l’obésité sur le tissu osseux chez le rat, ce travail de thèse apporte sa contribution dans la compréhension des mécanismes liant le tissu adipeux et le tissu osseux. / While obesity has long been considered protective of bone tissue, its nutritional management is linked to a concomitant bone loss. In order to access these mechanisms, male rats were given a high fat / high sucrose diet to induce obesity and its resulting metabolic disorders. Then, these rats participated in a well balanced nutritional program combined, or not, with physical activity in order to treat their obesity. Investigations on density, trabecular micro-architecture, cortical quality, biomechanical properties and cellular parameters of bone tissue were performed on rat’s skeleton. Obesity had improved the bone density and cortical parameters of rats. Obesity management had induced mixed effects. The well balanced diet did alter neither the bone density nor biomechanical and cortical parameters despite the presence of alterations in the trabecular micro architecture and some disturbances of bone cellular activity. Exercise by itself had increased the tibia bone mineral density. Our results show that including exercise in obesity management allows increasing the fat mass loss and maintaining the skeleton integrity. By studying the impact of an obesogenic diet and obesity treatment on bone tissue in rats, this study brings its contribution to the understanding of the mechanisms linking adipose tissue and bone tissue.

Le maintien des tissus péri-implantaires sains à un niveau le plus coronaire possible conditionne le succès à long terme des réhabilitations implanto-portées. Dès lors, la mise en place d'une barrière muqueuse protectrice et la préservation de l'os marginal au cours des premières semaines de cicatrisation est indispensable. Le design implantaire influence les remodelages tissulaires intervenant au niveau du col de l'implant lors des phases initiales de cicatrisation. L'objet de ce travail est d'analyser histologiquement chez le Beagle l'influence de deux systèmes implantaires innovants sur les caractéristiques de la muqueuse et la position de l'os marginal après 3 et 12 semaines de cicatrisation. Les résultats de cette étude, mis en relation avec les données de la littérature indiquent que les implants « deux-parts » présentant une connectique cône morse pourraient favoriser la mise en place d'un espace biologique court et limiter la perte osseuse marginale péri-implantaire. Les implants « une part » à col transmuqueux concave seraient quant à eux associés à des valeurs réduites d'espace biologique et autoriseraient une apposition osseuse sur l'épaule de l'implant. Dans la première partie de ce mémoire, nous établissons une synthèse des données histologiques actuelles concernant les caractéristiques et les processus de cicatrisation des tissus péri-implantaires, et l'influence de la conception implantaire sur les remodelages tissulaires marginaux intervenant au cours de la cicatrisation. Nous avons rédigé deux publications internationales que nous présentons en deuxième partie. Une réflexion analytique autour de ce travail est présentée dans la troisième partie / Aesthetic and functional long-term success of implant-supported rehabilitations relies on the preservation of peri-implant tissue levels in the most coronal position. Therefore, the achievement of an efficient protective mucosal seal, and the preservation of the peri-implant marginal bone during the first weeks of healing are essential to prevent long term implant failures. The characteristics of an implant transmucosal design (connections, platforms, surface properties) are related to biological width dimensions, marginal peri-implant bone levels, and the amount of inflammation within the peri-implant soft tissues. The aim of the research work presented in this manuscript was to investigate the effect of two innovative implant systems on peri-implant mucosa maturation, dimensions, collagen fiber organization, and marginal bone levels after 3 and 12 weeks of healing in the beagle dog. The results, compared with previous data, show that platform-switched twopiece implants exhibit reduced values of biological width and marginal bone loss, and that a concave transmucosal design in one-piece implants is associated with a short vertical value of biological width, and promote a mechanical interlocking of the implant body at the connective tissue and marginal bone levels. In the first part of this report, an overview of the current knowledge concerning the characteristics and healing patterns of peri-implant tissues, and the influence of implant design on the early peri-implant tissue remodeling is established. We have written two international publications which are presented in the second part. An analytical reflection about this work is presented in the third part

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Es erfolgt eine Knochenstrukturanalyse der proximalen Tibia unter Berücksichtigung verschiedenster radiologischer, biomechanischer und histomorphometrischer Aspekte. Die regionen-, alters- und geschlechtsspezifischen Aspekte dieser Problemregion werden herausgearbeitet. Der eindeutige Nachweis einer regionen-abhängigen Verteilung der Knochendichte und der biomechanischen Eigenschaften in der proximalen Tibia ist eines der Hauptergebnisse der vorliegenden Studie. In der proximalen Tibia besteht eine signifikante Abnahme der Knochendichte von proximal nach distal. Im zentralen Bereich der proximalen Tibia besteht in allen Sektionen im Vergleich zu den anterior/posterior und medial/lateral liegenden Gebieten die niedrigste Knochendichte. In der vorliegenden Studie wurde die proximale Tibia in 3 Etagen (von proximal nach distal) unterteilt. Beim Vergleich der auf diesen Etagen aufgebrachten ROIs (region of interest,jeweils 5 in den beiden proximalen Etagen und 4 im distalen Abschnitt) zeigte sich in den beiden proximalen Etagen lateral (Ebene I anterolateral/ Ebene II posterolateral) die höchste Knochendichte. Im Gegensatz dazu zeigte sich in der distalen Etage anteromedial die höchste Knochendichte. Weiterhin wurden die 3 gängigen Stabilisierungsverfahren für diese Region einer umfangreichen biomechanischen Testung unterzogen. Es zeigte sich, dass der Ilizarov Fixateur bei den verschiedensten Lastfällen meist das instabilste Implantat war. Trotz der biomechanischen Defizite konnten die in der klinischen Studie mit Composite Fixateur versorgten Frakturen trotz erheblichem Weichteilschaden und instabiler Fraktursituation zur Ausheilung gebracht werden. Das LIS-System erwies sich gegenüber der konventionellen Abstützplatte hinsichtlich der biomechanischen Steifigkeit sowohl in der statischen als auch in der zyklischen Testung als gleichwertiges oder sogar biomechanisch günstigeres Implantat. Diese positiven klinischen wie biomechanischen Erfahrungen führen auch zur Förderung der Entwicklung anderer winkelstabiler Fixateur interne-Systeme in den verschiedensten Problemregionen (Pilon tibiale, proximaler und distaler Humerus, distaler Radius). Als wesentliche neue Therapieansätze für das operative Vorgehen in der Problemregion der proximalen Tibia lassen sich die folgenden Gesichtspunkte herausarbeiten: 1) Knochendichteadaptierte Implantat- und Schraubenpositionierung bei der konventionellen Osteosynthese, 2) Knochendichteadaptierte Pin- und Olivendrahtpositionierung bei externen Fixationsverfahren (Ilizarovringfixateur, Fixateur externe) im Bereich der proximalen Tibia, 3) Implantatverbesserungen (LISS-Schraubenkonfiguration und -positionierung, Plattendesign, Umstellungsplatte, Verriegelungsbolzen bei Marknägeln wie UTN, PTN), 4) Prothesenverbesserung (knochendichteadaptiertes Zapfendesign mit 3 Zapfen für die tibiale Komponente). / In this study an analysis of the bone structure of the proximal tibia was performed with special attention paid to the different radiological, biomechanical and histomorphometrical aspects. Region-, age- and gender-specific attributes of the localised bone were also examined. Evidence of a region related variation of bone density and biomechanical behaviour is one of the main results of this study. In the proximal tibia, a significant reduction in the bone density exists from proximal to distal. In comparison to the anterior/posterior or medial/lateral areas, the lowest bone mineral densities were found in the central region. In this study the proximal tibia was divided into 3 different levels (from proximal to distal). When comparing the different regions of interest (ROIs) 5 each in the two proximal levels and 4 in the most distal level), the lateral regions (level 1 anterolateral/ level 2 posterolateral) presented the highest bone mineral density. In contrast, the highest bone density in the distal- level was detected in the anteromedial region. Furthermore, complex biomechanical testing of- 3 common fixation techniques for fracture situations of the proximal tibia was performed. It was shown that the Ilizarov fixator was the most unstable implant in several load tests. Despite this biomechanical deficit fractures treated by composite- fixators in different clinical trails healed uneventfully, even with severe soft tissue damage or an unstable fracture situation. In comparison to the conventional buttress plate, the LIS-System was an equal or superior implant, both in static and cyclic stiffness testing. These clinical and biomechanical experiences lead to the development of other angle stable internal fixator systems for different problematic regions (tibial plafond, proximal and distal humerus, distal radius). The following new therapeutic aspects were developed for the surgical treatment of the proximal tibia: 1) Bone mineral density adapted implant-and screw placement in conventional plating. 2) Bone density adapted pin- and olive wire placement during external fixation (ilizarov ring fixator, external fixator) techniques of the proximal tibia. 3) Improvement of implant design (LISS screw configuration and- placement, plate design, locking bolt configuration in nails). 4) Improvement of prosthetic design (bone density adapted design of the tibial components)

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Externe Fixateure werden häufig für die Stabilisierung und Behandlung schwerer Frakturen genutzt. Schraubenkanalinfektionen können dabei zu Komplikationen, wie Osteomyelitis und Stabilitätsverlusten führen. Es ist unklar, ob Schraubenkanalinfektionen zu Schraubenlockerungen führen, oder aber ob der Stabilitätsverlust von Schrauben in Schraubenkanalinfektionen resultiert. Das Ziel dieser Studie ist es, einen Zusammenhang zwischen der mechanischen Stabilität, dem Auftreten von Infektionen und der osseären Verankerung darzustellen. An 27 Schafen wurde eine standardisierte Osteotomie (3mm weiter Frakturspalt) der rechten Tibia durchgeführt und mit einem monolateralem Fixateur externe stabilisiert. Während der täglichen Pinpflege wurde die Haut um die Schraubeneintrittsstellen begutachtet. Radiologische Verlaufskontrollen erfolgten in wöchentlichen Abständen. Nach 3, 6 und 9 Wochen wurden die Tiere getötet, die Ausdrehmomente der Schrauben gemessen und mikrobiologische Abstriche genommen. Knochenschnitte durch die Schraubenkanäle wurden für histologische, histochemische und histomorphometrische Analysen genommen. In dieser Studie scheint es zu einer Zunahme der Stabilisierung der osseären Verankerung während des Heilungsverlaufes zu kommen. Da die kortikale Knochendichte über die Zeit abnimmt, kann die zunehmend stabilere Verankerung der Schrauben einzig über eine gleichzeitige periostale Kallusdichtezunahme erklärt werden. Die größten Ausdrehmomente des neugebildeten periostalen Kallus wurden zum Sechswochenzeitpunkt gemessen. Danach nimmt die periostale Kallusfläche ab, wohingegen die Kallusdichte zunimmt. Die mikrobiologische Besiedelungsrate (15%) war dreifach höher als die klinisch bestätigten Infektionen. Hingegen war die Osteolyserate (28%) doppelt so hoch wie die mikrobiologisch bestätigte Infektionsrate. Eine Korrelation zwischen Infektion, Osteolyse und Pinlockerung konnte nicht gefunden werden. / External fixators are frequently used for the stabilization and the treatment of problematic fractures. Pin track infections have been shown to cause complications such as osteomyelitis and loss of stability of osteosynthesis. It remains unclear, whether pin track infection provokes pin loosening, or loss of the pin stability results in pin track infections. The aim of this study was to investigate the correlation between the mechanical stability of pins, the incidence of pin track infections and the osseus anchorage of pins. 27 sheep underwent a standardized osteotomy (3 mm gap) of the right tibia. The tibiae were stabilized by a monolateral external fixator. Within the daily pin care routine, the skin around the pin entries was scored. Radiographs were taken at weekly intervals. After 3, 6 and 9 weeks, the animals were sacrificed, the extraction torque of all pins was determined and microbiological analyses were taken. Bone sections through the pintracks were taken for histological, histochemical and histomorphometrical analysis. This study reveals an increasing stability of osseous pinanchorage over the course of healing. As the cortical bone density decreased over time, the increased anchorage-stability of the pins can only be explained by the simultaneous increase of the periosteal callus bone density. The magnitude of the extraction force is determined by the newbuilt periosteal callus, which is at its biggest value at six weeks. Afterwards, the periosteal callus area abates, while the callus bone density accumulates. The microbiologically affirmed infection rate (15%) was three times higher than the one clinical ascertained. In contrast the evidence of osteolysis (28%) was twice as high as the microbiologically diagnosed infection-rate. Despite the low infection rate, evidence of cortical lysis coud not be prevented. No correlation could be found between infection, osteolysis and pin loosening.