L'objectif de cette thèse est double : 1) contribuer à la production de connaissances dans le champ théorique de la didactique professionnelle sur les activités liées aux systèmes vivants ; 2) aider à la conception, à l'ingénierie pédagogique et à l'évaluation de l'EVAH VirTeaSy. L'examen de la littérature dans le domaine des EVAH dentaires montre que les EVAH " haptiques " semblent être les plus pertinents pour répondre aux problématiques de formation en implantologie. Cependant, bien que des études montrent leur efficacité du point de vue de l'apprentissage, il reste des problèmes à résoudre en termes de méthodologie de conception. En effet, la démarche de conception s'appuie couramment sur des collaborations entre experts métiers et informaticiens qui aboutissent au développement d'EVAH technocentrés. Afin de contourner les écueils constatés dans ce type de démarche, nous choisissons d'inclure les sciences humaines sur l'ensemble du processus de conception de l'EVAH. Pour identifier les compétences à viser dans l'EVAH, nous mobilisons, dans le cadre de la didactique professionnelle, une analyse de l'activité. Celle-ci se finalise par l'identification de la structure conceptuelle de la situation reposant sur des concepts organisateurs de l'activité en liens avec des variables et des indicateurs. Notre première étude s'attache ainsi à identifier la structure conceptuelle de la situation en implantologie dentaire. Au cours de situations réelles de pose d'implant dentaire, des données d'enregistrement ont été recueillies et complétées par des verbalisations obtenues lors d'entretiens d'auto-confrontation. L'analyse des données à l'aide de la méthodologie des catégories conceptualisantes nous a permis de faire émerger les concepts organisant l'activité des dix chirurgiens-dentistes observés. L'activité d'implantologie consiste à réaliser un compromis entre le concept organisateur " d'émergence " qui permet de réaliser le projet prothétique et le concept " d'ancrage " qui permet au projet prothétique de durer dans le temps. Ces deux concepts n'étant pas toujours convergents. La conception de VirTeaSy s'appuie sur les résultats de l'étude 1 et se réalise grâce à une méthodologie en cinq étapes. Notre expérience de cette mise en œuvre méthodologique montre qu'il faut constamment faire des choix. Ces choix reposent dans un premier temps sur la littérature et conduisent à définir des éléments de conception généraux. Ces éléments sont ensuite spécifiés à l'aide des résultats de l'analyse de l'activité, celle-ci prend alors toute sa pertinence afin que l'EVAH traduise les compétences-clefs que les apprenants doivent construire pour être efficaces. L'étude 2 porte sur le transfert d'apprentissage du virtuel au réel. Pour ce faire, trente-deux dentistes sont répartis de façon aléatoire dans trois groupes : un groupe (n=10) nommé GRV formé dans VirTeaSy, un groupe (n=11) nommé GT formé de manière traditionnelle et un groupe (n=11) nommé contrôle (GC) ne recevant aucune formation. Tous les sujets sont novices en implantologie dentaire. Une semaine après que chaque groupe ait suivit sa formation, tous les sujets réalisent la tâche de réinvestissement consistant à poser un implant sur un cadavre humain. Pour chaque sujet, nous mesurons, à l'aide d'un scanner, la différence entre la performance demandée et la performance réalisée. Les mesures portent sur l'angulation, l'émergence et la centration. Nos résultats ne montrent pas de différence significative entre les trois groupes. Des prolongements à cette thèse sont en cours de mise en œuvre. Il s'agit : 1) d'étendre l'analyse de l'activité à une population internationale ; 2) d'évaluer VirTeaSy grâce à différents protocoles incluant les fonctionnalités issues de l'analyse de l'activité ; 3) d'élargir le périmètre de formation de VirTeaSy à l'odontologie.

L'évaluation de l'étanchéité des obturations endodontiques in vitro donne lieu à des résultats non reproductibles voir contradictoires qui ne permettent pas de conclure à la supériorité d'une méthode ou d'un matériau. Cette thèse a pour but d'améliorer la connaissance des techniques d'évaluation de l'étanchéité utilisées en endodontie et de mettre au point une nouvelle méthode d'évaluation de la perméabilité des obturations endodontiques utilisant la mesure d'un flux d'azote. Dans une première partie bibliographique, nous réalisons une analyse critique des méthodes d'évaluation de l'étanchéité couramment utilisées en endodontie. Dans la seconde partie nous décrivons la méthode de perméabilité gazeuse, ses aspects physiques et son application à l'endodontie. Dans la troisième partie, nous traitons de la perméabilité à l'eau en comparant la technique de filtration de fluide et la perméabilité à l'azote et nous modélisons la manière dont les colorants pénètrent l'interface endodontique dans les techniques d'infiltration de colorants. Dans la quatrième partie nous décrivons l'adaptation de la méthode de perméabilité gazeuse à l'étude de l'étanchéité des connexions des implants dentaires comportant deux parties. / Sealing evaluation of endodontic fillings in vitro leads to irreproducible or contradictory results which preclude concluding to the superiority of one method or material. This thesis is intended to improve knowledge of evaluating techniques for endodontic sealing and to develop a new method to evaluate the permeability of root canal fillings using the measure of a nitrogen flow.In the first part, we perform a critical analysis of evaluation methods of sealing commonly used in endodontics from a review of literature. In the second part we describe the gas permeability method, its physical process and its application in endodontics. In the third part, we treat water permeability by comparing the technique of fluid filtration and nitrogen permeability. Also, we model with physical laws the penetration process of dyes in the endodontic interface with protocols corresponding to dye leakage studies. In the fourth section we describe the adaptation of the method of gas permeability to the study of dental implant connections tightness.

Le développement rapide des nouvelles technologies numériques est en passe de révolutionner l’enseignement classique de l’odontologie comme dans de nombreuses spécialités médicales. En effet, l’avènement de nouveaux dispositifs alliant réalité virtuelle et dispositif haptique permettant de simuler au plus juste les gestes techniques de l’odontologie, laisse entrevoir la possibilité d’évaluer plus objectivement les compétences des futurs Chirurgiens-Dentistes et de renforcer la formation traditionnelle. Au travers de différentes expérimentations pédagogiques dans les domaines de l’implantologie, de la dentisterie restauratrice et de la chirurgie orale, nous avons voulu : (i) évaluer l’impact de la simulation haptique sur la formation en odontologie en nous focalisant sur l’implantologie et la dentisterie restauratrice ; (ii) définir de nouveaux paramètres pédagogiques pour essayer de les évaluer objectivement et estimer l’importance de la vision 3D en simulation / The rapid development of new digital technologies is revolutionizing the classical teaching of dentistry as in many medical specialties. Indeed, the advent of new devices combining virtual reality with a haptic device allowing to simulate the technical gestures of odontology, suggests the possibility to evaluate the skills of future Dentists more objectively and to strengthen traditional training. Through various educational experiments in the fields of implantology, restorative dentistry and oral surgery, we wanted to: (i) assess the impact of haptic simulation on odontology training by focusing on implantology and restorative dentistry ; (ii) define new objectively evaluable pedagogical parameters and to estimate the importance of 3D vision in simulation

L'implantologie dentaire est actuellement en plein essor, et justifie du développement de techniques adaptées aux cas les plus complexes. La prise en charge de ces cas difficiles et leur stabilité dans le temps peuvent être améliorées par une meilleure connaissance des conséquences mécaniques de la mise en charge fonctionnelle.C'est dans ce but que nous avons voulu développer un modèle numérique de l'os mandibulaire, permettant l'étude de la répartition des contraintes au sein de l'os et au contact des implants, et ainsi d'en optimiser le nombre, la forme et la position.La première étape de ce travail est consacrée à la détermination du module d'Young de l'os cortical mandibulaire par une méthode originale: l'analyse inverse.Grâce à une méthodologie rigoureuse, nous avons déterminé ce module d'Young à une échelle représentative pour l'implantologie dentaire, rendant ainsi le développement du modèle numérique plus fiable.La seconde étape est dédiée au développement d'un modèle numérique de l'os mandibulaire, utilisable en implantologie, à l'aide du logiciel FORGE 2005®, Ce modèle est appliqué à l'étude de la répartition des contraintes après mise en place d'un implant à insertion latérale ( Diskimplant®), et validé par l'expérience.

Ce travail de recherche vise à développer des méthodologies d’évaluation mécanique des implants dentaires, de leurs composants prothétiques et de l’interaction avec les tissus osseux de la mâchoire. D’après l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS), 15 à 20% de la population âgée de 35 à 44 ans est atteint de problèmes d’édentation partielle et près de 30% de la population âgée de 65 à 74 d’édentation totale. Cela représente donc approximativement 7 millions de personnes en France ayant subi des pertes de dents durant leur vie. Les traitements proposés par l’implantologie dentaire sont devenus des solutions efficaces pour les problèmes d’édentation avec des taux de réussite cliniques supérieurs à 90%. Cependant, des complications cliniques existent, caractérisées par des inflammations ou des pertes partielles des tissus environnants. Les dentistes étant responsables du choix du traitement thérapeutique pour leurs patients, la prise d’une décision appropriée est capitale et exige une compréhension des risques et des bénéfices. C’est dans ce contexte qu’une première méthodologie d’évaluation a été développée pour améliorer le design des implants dentaires de type endosseux, dans les conditions de la norme de certification ISO 14801. La méthodologie est basée sur des approches numériques par Analyse d’Eléments Finis. Ensuite, des approches théoriques et des données cliniques ont été utilisées pour évaluer le comportement mécanique des tissus osseux de la mâchoire face aux différentes configurations par implants dentaires et leurs composants prothétiques. / The research purpose in this study is to develop of mechanical evaluation methods to dental implants, their prosthetic components and the interactions with bone tissues in mandible zone. According to the World Health Organization (WHO), 15 to 20% of population from 35 to 44 years old is reached of partial edentulism problems and about 30% of population from 65 to 74 years old is reached of complete edentulism problems. This represents approximately 7 million people in France who have lost teeth during their lifetime. Treatments proposed by dental implantology have become effective solutions for edentulous patients with clinical success rates greater than 90%. However, clinical complications exist, characterized by inflammation or partial losses of the surrounding tissues. Dentists are responsible for the treatment choice for their patients; an appropriate decision is crucial and requires an understanding of the benefits and risks. In this context, a first methodology was developed for evaluated the endosseous dental implants under the conditions of the ISO 14801 certification standard. This methodology is based with an approach numerical by Finite Element Analysis (FEA). Furthermore, theoretical approaches and clinical data were used to evaluate the mechanical resistance of the bone tissues in the jaw with different dental implant configurations and their prosthetic components.

La zircone 3Y-TZP présente un grand intérêt pour les applications dentaires, en implantologie orale, elle semble être un matériau extrêmement prometteur: elle allie une biocompatibilité à un aspect esthétique satisfaisant et présente aussi des propriétés mécaniques très supérieures aux autres céramiques. Ces bonnes propriétés mécaniques sont intimement liées à la microstructure du matériau, elle-même directement liée aux procédés d’élaboration comme nous l’a rappelé l’alarmante série de ruptures de plus de 800 têtes de prothèses de hanche en zircone au début des années 2000, due au phénomène de vieillissement de ce matériau. Cependant, les études cliniques menées à ce jour ne font toujours pas état des interrelations existant entre la microstructure, les propriétés mécaniques et la sensibilité au vieillissement. Il était donc primordial de valider et d’appliquer les connaissances acquises dans le domaine des sciences des matériaux pour l’application de la zircone 3Y-TZP en implantologie oral. C’est l’objectif de notre première publication. Nous avons également développé, dans notre deuxième publication, un protocole d’évaluation permettant dans un premier temps, d’évaluer l’effet de l’état de surface et de la microstructure sur la résistance mécanique d’implants neufs, puis de suivre leurs cinétiques de vieillissement tout en analysant l’évolution de la microstructure et son influence sur la résistance mécanique au cours du vieillissement. Tout cela permettant in fine, de prédire la durabilité d’un type d’implant. Nous avons par la suite, développé un programme informatique permettant la détection et la quantification du vieillissement pour un volume donné. Cette détection de la zone vieillie ou transformée est basée sur des modifications microstructurales caractéristiques engendrées lors du vieillissement. Enfin, nous avons pu mettre en évidence l’occurrence du phénomène de vieillissement in vivo, par l’analyse d’explants issus d’une étude clinique et démontrer leur probable implication dans ces cas d’échec. Le logiciel informatique de traitement d’image développé a été également, appliqué aux explants dans le but de mettre en lumière et d’expliciter l’occurrence du phénomène de vieillissement in vivo, afin de sensibiliser les acteurs de ce marcher aux problématiques rencontrées et d’optimiser de ce dispositif médical, à la lumière des connaissances actuelles. / 3Y-TZP zirconia is gaining interest in oral implantology, it seems to be a promising material with good biocompatibility, esthetic appearance and also the highest mechanical properties for a ceramic. These mechanical properties are closely related to the microstructure of the material itself directly related to production processes as we recalled the alarming series of breaks of more than 800 heads of zirconia hip replacements in the early 2000, due to the aging phenomenon of the material. However, clinical studies to date are still not state of the interrelationships between microstructure, mechanical properties and sensitivity to aging. It was therefore important to validate and apply the knowledge gained in the field of materials science for the application of 3Y-TZP zirconia oral implantology. This is the goal of our first publication. We also have developed in our second publication, a protocol to assess the effect of the surface modification and microstructure on the mechanical strength of new implants and follow their kinetics of aging and also, the evolution of the microstructure and its influence on the mechanical strength during aging, to predict the durability of a type of implant. We have subsequently developed a computer program for the detection and quantification of the aging for a given volume. This detection of the aged or transformed area is based on microstructural modifications produced during aging. Finally, we have been able to demonstrate the occurrence of the phenomenon of aging in vivo, by analyzing explants from a clinical study and demonstrate their involvement in the case of dental implant failure. The image processing developed was also applied to the explants in order to highlight and explain the occurrence of in vivo aging phenomenon. The objective is to optimize this medical device, in the light of current knowledge.