Titre de l'écran-titre (visionné le 14 décembre 2023) / Les propriétés mécaniques des prothèses dentaires complètes amovibles fabriquées par la méthode conventionnelle de mise en moufle par compression et par la technologie d'usinage sont bien documentées dans la littérature actuellement. Toutefois, les études discutant des propriétés mécaniques des bases de prothèses imprimées sont rares. L'objectif de ce projet est de comparer la ténacité à la fracture, la résistance à la flexion et le module d'élasticité de cinq différents matériaux de base de prothèses, produits par trois techniques différentes (conventionnelle, usinage et impression), sous trois différents protocoles de vieillissement à l'eau distillée (0, 7 et 30 jours). En respect de la Norme ISO 20795-1 s'appliquant aux polymères pour base de prothèses dentaires, un total de 750 échantillons a été produit, soit 150 échantillons pour chacun des 5 matériaux à l'étude : Lucitone 199 pour la technique conventionnelle, Lucitone 199 disque pour l'usinage ainsi que Formlabs, Dentca Denture Base 3 et Dentca Denture Base 4 pour l'impression. Les échantillons ont ensuite été polis, vieillis à l'eau distillée et soumis aux divers tests de propriétés mécaniques. La comparaison des données obtenues révèle une différence statistiquement significative entre les divers matériaux, et ce, pour chacun des groupes de vieillissement. Dans les limites de cette étude in vitro, le vieillissement par l'eau réduit la résistance en flexion et le module d'élasticité pour tous les échantillons à l'étude ainsi que la ténacité à la fracture pour les matériaux conventionnel et d'usinage. Le matériau d'impression de Formlabs est celui qui présente les plus grandes valeurs de résistance en flexion et de module d'élasticité. Pour la ténacité à la fracture, les matériaux conventionnel et d'usinage sont ceux présentant les plus grandes valeurs. De façon générale, les échantillons produits à partir des matériaux conventionnel et d'usinage sont moins affectés par le vieillissement que les résines d'impression à l'étude. / Mechanical properties of removable complete denture prostheses manufactured by conventional compression molding and by machining technology are well documented in the literature. However, studies discussing mechanical properties of 3d-printed prosthesis bases are scarce. The aim of this project is to compare the fracture toughness, flexural strength and modulus of elasticity of five different denture base materials, produced by three different techniques (conventional, machining and printing), under three different distilled water aging protocols (0, 7 and 30 days). In compliance with ISO 20795-1 applied to polymers for denture base materials, a total of 750 samples were produced, i.e., 150 samples for each of the 5 selected materials: Lucitone 199 for the conventional technique, Lucitone 199 disc for machining and Formlabs, Dentca Denture Base 3 and Dentca Denture Base 4 for printing. The samples were then polished, aged in distilled water, and subjected to mechanical properties testing. Comparison of the data obtained revealed a statistically significant difference between the various materials for each aging group. Within the limits of this in vitro study, water aging reduced flexural strength and modulus of elasticity of all studied specimens, as well as fracture toughness for both conventional and machined materials. Formlabs printing material had the highest values for flexural strength and modulus of elasticity. For fracture toughness, conventional and machined materials have the highest values. Samples produced from conventional and machined materials are less affected by aging compared to printed resins

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2009-2010 / Les propriétés biomécaniques des tissus produits par génie tissulaire sont une des caractéristiques qui permet d'évaluer leur fonctionnalité. Ces propriétés peuvent dépendre, entre autres, de la méthode de fabrication utilisée lors de l'assemblage des tissus, du type de cellules utilisé lors de la reconstruction des tissus et des facteurs environnementaux cellulaires et tissulaires en présence lors de la culture des tissus. Dans le but de produire des tissus possédant des propriétés optimales pour d'éventuelles applications cliniques, il est important d'analyser et de comprendre le comportement biomécanique des tissus et de développer des méthodes de fabrication qui permettent de les produire de façon fiable et reproductible. L'objectif principal de cette thèse de doctorat était d'optimiser la fabrication des substituts vasculaires et cutanés reconstruits par la méthode d'auto-assemblage, par la compréhension de leur comportement biomécanique. Les travaux ont d'abord été dirigés vers le développement d'une nouvelle méthode de fabrication qui a permis d'augmenter l'efficacité de la production des substituts vasculaires et d'améliorer leurs propriétés mécaniques et viscoélastiques. Par la suite, des travaux ont été réalisés dans le but d'optimiser la production des substituts cutanés. Les résultats obtenus ont démontré qu'il était possible, par de nouvelles méthodes d'assemblage, d'augmenter la surface des substituts cutanés sans influencer leur structure ni leur contractilité. Un autre objectif poursuivi était de déterminer si l'utilisation de diverses sources cellulaires pouvait avoir une incidence sur les caractéristiques structurales et biomécaniques des substituts vasculaires. Ces travaux ont montré que les cellules artérielles et veineuses permettaient de produire des substituts vasculaires adéquats et que ceux produits à partir de cellules artérielles possédaient des propriétés mécaniques et élastiques supérieures à celles de tissus produits à partir de cellules veineuses. Dans le but de poursuivre l'optimisation de la fonctionnalité et des propriétés biomécaniques des tissus reconstruits, des méthodes permettant de stimuler mécaniquement les tissus pendant leur culture ont été développées. L'étude de la structure et des propriétés mécaniques des tissus résultant de cette culture dynamique a démontré une orientation axiale des composantes tissulaires, en plus d'une augmentation de la production des éléments de la matrice extracellulaire et d'une amélioration des propriétés mécaniques des tissus. En conclusion, le développement de ces nouvelles méthodes de fabrication a permis d'optimiser et de mieux définir certaines propriétés biomécaniques des substituts vasculaires et cutanés et a ainsi contribué à en améliorer leur fonctionnalité pour d'éventuelles applications cliniques.

280 000 prothèses valvulaires sont implantées chaque année à travers le monde pour traiter des valvulopathies. Le remplacement valvulaire a amélioré le pronostic des patients atteints de valvulopathies. La tendance ces dix dernières années est en faveur de l’implantation des prothèses biologiques ou bioprothèses par rapport aux prothèses mécaniques et actuellement, près de 80% des valves implantées sont des bioprothèses (BPs). Les BPs sont moins thrombogènes que les prothèses mécaniques et ne nécessitent généralement pas de traitement anticoagulant mais leur principal inconvénient est leur durée de vie limitée. La dégénérescence structurelle de la bioprothèse (DSB) est la cause principale de sa dysfonction, elle consiste en une calcification des feuillets qui entraîne une sténose progressive de la BP et/ou une déchirure de feuillet responsable d’une régurgitation. On estime que 20 à 30% des BPs présenteraient un certain degré de dysfonction 10 ans après l’implantation. La DSB est donc la principale limitation à l’utilisation des BPs et aucun moyen efficace de traitement de la bioprothèse avant l’implantation n’a pu être établi pour stopper ou éviter la progression de la DSB. Cependant, des études récentes suggèrent que la DSB serait un processus complexe incluant plusieurs mécanismes : une inflammation liée à la présence de lipides qui ressemblerait au phénomène d’athérosclérose, un dépôt de calcium lié à un métabolisme phospho-calcique dysfonctionnel et une réponse immune. Ainsi de nouvelles perspectives de recherche pourraient aboutir au développement d’approches thérapeutiques que ce soit dans le choix de la prothèse ou le traitement à instituer au moment de la chirurgie afin de prévenir la DSB. Néanmoins, pour développer de nouvelles stratégies efficaces afin d’éviter la DSB, il est d’abord nécessaire de comprendre les mécanismes qui aboutissent à la DSB et d’identifier les facteurs liés à la prothèse ainsi que les facteurs cliniques et métaboliques liés au patient qui sont impliqués dans ces processus et en particulier ceux qui sont modifiables. L’objectif général du projet est d’élucider les mécanismes impliqués dans la pathogénèse de la dégénérescence structurelle des bioprothèses aortiques et d’identifier les facteurs cliniques et métaboliques qui déterminent de façon indépendante ce processus pathologique. / Worldwide it is estimated that 280 000 valve substitutes are implanted each year to replace diseased heart valves. Hence, valve replacement has improved the outcome of patients with valvular heart diseases. The trend over the last decade is towards the use of biological valves or bioprotheses instead of mechanical valves and at the present time, nearly 80% of the implanted valve substitutes are bioprostheses (BPVs). BPVs have a low thrombogenicity, which generally obviates the need for anticoagulation. However, the use of BPVs is still plagued by their limited durability. Structural valve deterioration (SVD) is the major cause of bioprosthetic valve failure expressed clinically by a progressive prosthetic stenosis due to leaflet calcification and/or by regurgitation due to leaflet tear. It is estimated that 20-30% of implanted BPVs will have some degree of dysfunction at 10 years. Thus, SVD is a major hurdle to the widespread utilization of BPVs. Unfortunately, there are currently no effective means by which progression of SVD may be reduced or stopped by the treatment of valve tissues before implantation. However, recent studies suggest that SVD is a complex process probably modulated by several mechanisms including an atherosclerotic-like lipid-mediated inflammation, a calcium deposit induced by a dysfunctional phospho- calcic metabolism and an immune response. Therefore, new directions of research could lead to the development of treatment approaches for the prevention of SVD such as the choice of a specific type of BPV or the initiation of a treatment at the time of valve replacement. Nonetheless, to develop new efficient treatments to avoid BPV failure, it is first required to understand the mechanisms leading to BPV SVD and to identify the factors related to the BPV itself and to the patient clinical and metabolic factors, especially the modifiable ones, that are involved in these processes. The general objective of the study is thus to elucidate the mechanisms implicated in the pathogenesis of structural valve deterioration of aortic bioprostheses and to identify the clinical and metabolic factors that independently determine this pathologic process.

L'objectif global de cette étude est de fonctionnaliser les surfaces d'alliage de titane Ti6Al4V ELI (Ti) par des molécules bioactives dans le but de prévenir les infections sur une prothèse d'amputation transcutanée intra-osseuse (ITAP). Dans cette optique, deux stratégies ont été élaborées : l'une pour promouvoir l'attachement des cellules de la peau autour de l'implant et l'autre pour prévenir l'adhésion bactérienne à l'interface matériau-tissu. En premier lieu, la surface de Ti a été modifiée par la fibronectine (Fn), une glycoprotéine d'adhésion présente dans la matrice extracellulaire (MEC), qui favorise l'adhésion cellulaire. La Fn a été adsorbée ou greffée sur la surface de Ti. Deux bras d'ancrage différents ont été employés afin de greffer la Fn, soit la dopamine/l'anhydride glutarique (TiDopGA[indice g]Fn) et les phosphonates (TiPhos[indice g]Fn). Ces dernières conduisent à des groupes terminaux d'acide carboxylique sur le substrat, permettant le greffage covalent avec les groupements fonctionnels (NH₂) de la Fn. Le succès de chaque étape de modification a été vérifié par XPS et angle de contact. La quantité de protéine et la disponibilité des sites d'adhésion RGD (arginine-glycine-acide aspartique) de la Fn adsorbée ou greffée sur chacun des bras d'ancrage ont été évaluées par ELISA. L'effet des surfaces modifiées avec la Fn a été évalué sur la prolifération et l'étalement des fibroblastes d'une part et sur la force d'attachement des feuillets dermiques d'autre part. La Fn greffée via les phosphonates a une plus grande bioactivité et une meilleure activité biologique que celle greffée via la dopamine/l'anhydride glutarique ou lorsqu'elle a été adsorbée. La force d'arrachement des feuillets dermiques était significativement plus élevée autour des surfaces greffées de Fn via les phosphonates, par rapport aux surfaces non traitées. Par conséquent, cette étude met en évidence l'importance d'une sélection appropriée du bras d'ancrage pour contrôler étroitement les interactions cellulaires à l'interface tissu/implant. Le second volet de ce projet repose sur la fonctionnalisation de la surface de Ti par la vancomycine (Vanc), une glycopeptide ayant des propriétés antibactériennes. La Vanc a été greffée de façon covalente via les phosphonates (TiPhos[indice g]Vanc) selon une méthodologie similaire à celle utilisée pour greffer la Fn. Le greffage et la stabilité de la Vanc ont été confirmés par XPS et angle de contact. La surface modifiée par la Vanc permet de réduire l'adhésion des bactéries Staphylococcus epidermidis, bactéries responsables de la majorité des cas d'infections cutanées pour les implants percutanés, comparativement à la surface de Ti non traitée. Ces résultats soutiennent l'effet antibactérien des surfaces de Ti lorsqu'elles sont fonctionnalisées par la Vanc de façon covalente. / The overall goal of this study is to functionalize titanium alloys materials (Ti6Al4V ELI) using biomolecules in order to prevent infections on Intraosseous Transcutaneous Amputation Prosthesis (ITAP). In this context, two strategies have been developed: one to promote attachment of skin cells around the implant and the other to reduce bacterial adhesion at the material-tissue interface. First of all, the Ti6Al4V ELI was modified by fibronectin (Fn), an adhesion glycoprotein found in most extracellular matrices, which promotes cell recognition and adhesion. Fn was adsorbed or grafted onto the surface of Ti6Al4V ELI. Two different linkers were used to graft the Fn, dopamine/glutaric anhydride (TiDopGA[subscript g]) and phosphonate (TiPhos[subscript g]). The linking arms lead to terminal carboxylic acid groups on the substrate, allowing covalent grafting with the amine functions of Fn. The success of each modification step was assessed by XPS and contact angle. The quantity of protein and the availability of RGD adhesion sites of the Fn adsorbed or grafted via the two investigated linking arms were evaluated by ELISA. The effect of the Fn-modified surfaces was evaluated on the proliferation and spreading of fibroblast cells and on the attachment strength of the dermal layers. It has been evidenced that Fn grafted via phosphonates has a greater bioactivity and a better biological activity than Fn grafted via dopamine/glutaric anhydride or when adsorbed. The peeling force of the dermal layers was also significantly higher around surfaces grafted with Fn via phosphonates, compared to untreated surfaces. Therefore, this study highlights the importance of appropriate selection of the anchor arm to closely control cellular interactions at the tissue/implant interface. The second part of this study is based on the functionalization of the Ti6Al4V ELI surface by vancomycin (Vanc), a glycopeptide with antibacterial properties. Vanc was covalently grafted via phosphonate (TiPhos[subscript g]Vanc) using a similar methodology to that used to graft Fn. The grafting and stability of the Vanc was confirmed by XPS and contact angle. The Vanc-modified surface reduces the adhesion of Staphylococcus epidermidis bacteria, the bacterium responsible for the majority of skin infections in percutaneous implants, compared to the surface of untreated Ti6Al4V ELI. These results confirm the antibacterial effect of the Ti6Al4V ELI surfaces when covalently functionalized by the Vanc.

Les endofuites sont des complications évolutives des traitements endovasculaires des anévrysmes de l'aorte abdominale sous rénale et exposent au risque persistant d'évolution vers la rupture en maintenant une pression positive au sein du sac anévrysmal théoriquement exclu de la circulation générale par l'endoprothèse. Différents types d'endofuites sont décrits selon leur origine et mécanismes d'action. Les endofuites de type 2, définies par une circulation rétrograde au sein du sac anévrysmal depuis les artères mésentérique inférieure ou lombaires pose un problème de prise en charge thérapeutique. A travers la modélisation chez l'animal d'anévrysmes traités par endoprothèses et sièges d'endofuites de type 2, cette étude expérimentale établit qu'une seule de ces endofuites suffit pour créer une pression positive anévrysmale. Elle établit également la faisabilité d'un traitement coelioscopique des endofuites de type 2 permettant une baisse significative de cette pression tout en offrant une alternative thérapeutique peu invasive.

L'implantation de valve aortique par cathéter (IVAC) a émergé comme une alternative thérapeutique pour les patients avec une sténose aortique (SA) sévère symptomatique considérée à haut risque pour le remplacement de valve aortique (RVA) chirurgicale. Nos objectifs étaient les suivants: 1) Déterminer l'incidence, les facteurs prédictifs et la valeur pronostique de l'insuffisance rénale aiguë (IRA) suite à l'IVAC, et de comparer l'incidence d'IRA chez les patients atteints d'insuffisance rénale chronique (IRC) pré-procédurale par rapport à un groupe ayant subi un RVA. 2) Évaluer l'utilité de l'échocardiographie transoesophagienne (ETO) pour guider l'IVAC par voie transapicale comme modalité d'imagerie primaire. 3) Comparer l'incidence et les facteurs prédictifs du bloc auriculo-ventriculaire (BAV) complet et d'implantation d'un pacemaker permanent (IPP) après l'IVAC par rapport au RVA. 4) Évaluer la faisabilité et la sécurité du test de marche de 6 minutes (6MWT) comme une mesure de la capacité d'exercice avant et après l'IVAC. 5) Évaluer le "Duke Activity Status Index" (DASI) comme une mesure de l'état fonctionnel/qualité de vie (QDV) pré-et post-IVAC, et de comparer l'état fonctionnel évalué par le DASI et la classification fonctionnelle de la "New York Heart Association" (NYHA) avec la capacité d'exercice, telle qu'évaluée par le 6MWT chez ces patients. Les résultats de notre premier travail ont montré que l'IRA s'est produite chez 11.7% des patients suite à l'IVAC et a été associée à un risque 4 fois supérieur de mortalité postopératoire. L'hypertension, la maladie pulmonaire obstructive chronique et les transfusions sanguines péri-opératoires étaient les facteurs prédictifs d'IRA. Chez les patients atteints d'IRC pré-procédurale, l'IVAC a été associée à une réduction significative d'IRA par rapport au RVA. Nous avons montré que l'ETO a été associée à une réduction significative de la quantité de produit de durant l'IVAC par voie transapicale. Suite à cela, nous avons démontré que l'IVAC avec la valve expansible par ballonnet a été associé à un taux plus élevé de BAV complet et IPP par rapport à le RVA. La présence du bloc de branche droite de base a montré une corrélation avec l'IPP dans le groupe IVAC. Nous avons démontré que l'IVAC a été associée à une amélioration significative de l'état fonctionnel/QDV ainsi que dans la distance parcourue lors du 6MWT après l'IVAC. Toutefois, une proportion substantielle de patients n'ont pas amélioré ou a même ont diminué leurs évaluations fonctionnelles après l'IVAC.

Titre de l'écran-titre (visionné le 22 janvier 2024) / 2 vidéos en mp4 montrant l'utilisation du bras d'écriture. / Plusieurs personnes vivent avec des incapacités physiques qui les limitent dans la vie de tous les jours. Diverses pathologies neurologiques (accident vasculaire cérébral, lésion médullaire, paralysie cérébrale, etc.) peuvent induire des déficiences, telles que de la faiblesse musculaire ou de la spasticité, pouvant affecter la réalisation des activités quotidiennes des personnes qui en sont atteintes. Ces personnes peuvent avoir besoin d'assistance au quotidien pour effectuer plusieurs mouvements de la vie courante. Des aides techniques peuvent les aider à accomplir ces tâches de manière autonome sans nécessiter l'assistance d'un aidant. Le présent projet se divise en quatre sections : une aide technique et un outil de réadaptation ont été développés pour une utilisation planaire et pour une utilisation à trois dimensions chacun. La version planaire est orientée pour servir d'aide motorisée pour l'écriture manuscrite. En effet, l'écriture à la main apporte de nombreux avantages lors du développement des enfants et peu d'aides techniques sont développées pour aider ceux qui ont des difficultés de dextérité, de contrôle et/ou de coordination. Une aide technique active permettant plusieurs niveaux de progression lors de l'apprentissage est donc un outil supplémentaire très intéressant. Différents algorithmes de contrôle ont été développés pour permettre une progression : 1) le mécanisme bouge de manière automatique pour effectuer une lettre et l'utilisateur se laisse guider, 2) le mécanisme rejoue un mouvement quelconque enregistré par le professionnel de la santé et l'utilisateur se laisse guider, 3) une enveloppe composée de ressorts et d'amortisseurs aide l'utilisateur à progresser dans la bonne direction en repoussant l'effecteur lors de mouvements non désirés, 4) une enveloppe composée de murs virtuels aide l'utilisateur à progresser dans la bonne direction, mais laisse une marge de manœuvre à celui-ci dans la liberté de son mouvement, 5) les mouvements de l'utilisateur sont libres et de l'amortissement est ajouté lorsqu'un mouvement brusque est détecté et 6) les mouvements de l'utilisateur sont libres et des perturbations sont ajoutées pour interférer son contrôle de l'effecteur. De plus, une métrique de fluidité permet de quantifier le mouvement effectué par l'utilisateur et de dire s'il est continu ou saccadé. Cette version d'aide technique peut aussi servir d'aide à la réadaptation. En effet, l'aide technique serait probablement utilisée à un même niveau d'assistance par un utilisateur tandis qu'un autre utilisateur qui l'utilise pour la réadaptation pourrait progresser dans les différents niveaux développés. La version en trois dimensions se veut une reprise de la version planaire, mais en ajoutant une compensation de la gravité à l'effecteur. Ainsi, pour un utilisateur qui a de la difficulté à soutenir le poids de son membre supérieur contre la gravité, le mécanisme peut l'aider à gagner de l'amplitude de mouvements. Les mêmes six algorithmes de progression sont développés sur le support de bras tout comme la métrique de fluidité pour quantifier la qualité du mouvement. Le support de bras peut, tout comme l'aide à l'écriture, être utilisé comme aide technique en utilisant un seul niveau de progression ou être utilisé comme aide pour la réadaptation en effectuant une progression à travers les différents niveaux. Dans le cas des deux mécanismes qui ont chacun deux applications possibles, l'hypothèse est que les algorithmes développés permettent d'aider les utilisateurs potentiels autant comme aide technique au quotidien et que comme outil de réadaptation. Le présent projet se concentre sur le développement mécanique et sur les algorithmes de contrôle, mais de futurs essais avec des utilisateurs potentiels pourraient déterminer si le tout est concluant. Tout au long du processus, des ergothérapeutes et des physiothérapeutes travaillant avec les clientèles cibles ont été rencontrés pour savoir quels étaient leurs perceptions des besoins dans le développement de tels mécanismes. Leurs réponses ont aidé à guider le développement global. / Several people live with physical disabilities that limit them in their everyday life. Various neurological conditions (such as stroke, spinal cord injury, cerebral palsy, etc.) can lead to impairments, such as muscle weakness or spasticity, which can affect the performance of daily activities for those affected. These individuals may require daily assistance to perform several basic life movements. Assistive technologies can help them accomplish these tasks independently, without the need for a caregiver's assistance. The current project is divided into four sections: a flat-plane assistive device and a rehabilitation tool will be developed for both two-dimensional and three-dimensional use, respectively. The flat-plane version is designed to serve as a motorized aid for handwriting. Handwriting offers numerous advantages during child development, but few assistive technologies are developed to help those who have difficulties with dexterity, control, and/or coordination. An active assistive device providing several levels of progression during learning is, therefore, a very interesting additional tool. Different control algorithms have been developed to allow progression: 1) the mechanism moves automatically to form a letter, and the user follows the guidance, 2) the mechanism replays any movement recorded by a healthcare professional, guiding the user, 3) an envelope consisting of springs and dampers assists the user in moving in the right direction, pushing back the effector during undesired movements, 4) an envelope with virtual walls helps the user progress in the correct direction while allowing some freedom of movement, 5) the user's movements are free, and damping is added when a sudden movement is detected, and 6) the user's movements are free, but disturbances are added to interfere with control of the effector. Additionally, a fluidity metric quantifies the user's movement, determining whether it is continuous or jerky. This assistive version can also be used for rehabilitation purposes. While one user may use the assistive device at a consistent level of assistance, another user using it for rehabilitation could progress through the different developed levels. The three-dimensional version is an extension of the flat-plane version, but with the addition of gravity compensation for the effector. This means that for a user who has difficulty supporting the weight of their arm during extension or elevation, the mechanism can help increase the range of motion. The same six progression algorithms are developed for the arm support, along with the fluidity metric to quantify movement quality. Similar to the writing aid, the arm support can be used as a standalone assistive device or as a rehabilitation tool, progressing through the various levels. For both mechanisms, which each have two possible applications, the assumption is that the developed algorithms can assist potential users both as a daily assistive tool and as a rehabilitation aid. The current project focuses on mechanical development and control algorithms, but future trials with potential users will determine if the overall concept is successful. Throughout the process, occupational therapists and physiotherapists working with the target user groups have been approached to understand their needs in developing such mechanisms, and their feedback has guided the overall development.

La dysplasie acétabulaire est une pathologie causant de l'instabilité articulaire et une réduction de la superficie de chargement au niveau de la hanche. Elle est généralement traitée par ostéotomie péri-acétabulaire, mais cette technique demeure très invasive et limitée. Ce travail avait comme objectif de développer une méthodologie de conception de prothèse supra-articulaire personnalisée en remplacement à cette technique. La méthodologie de conception proposée s'est basée sur des corrélations entre les mesures radiologiques des patients dysplasiques et plusieurs métriques numériques de dégradation cartilagineuse, la procédure chirurgicale de butée acétabulaire et la validation par éléments finis de la distribution de pression dans l'articulation. De plus, la revue des méthodes chirurgicales de butée acétabulaire a soulevé les effets significatifs de stabilisation de la hanche engendrés par un tel greffon. Ceci se traduit par la modification des propriétés mécaniques induites par la compression de la capsule au niveau de la couverture manquante de la tête fémorale. L'analyse de la procédure par butée acétabulaire a pu aider à définir la zone de fixation de la prothèse, ainsi que ses dimensions globales. Finalement, un modèle de simulation par éléments finis a été développé pour les calculs de distribution de pression articulaire. L'instant milieu de la phase unipodale du cycle de marche d'Harris a été utilisé pour les simulations. Une tendance préliminaire d'augmentation d'aire de contact et de diminution de pression moyenne a pu être observée pour les patients faiblement dysplasiques. Ces résultats démontrent la possibilité de quantifier l'amélioration engendrée par l'ajout d'une prothèse supra-articulaire. / Acetabular dysplasia is a pathology causing joint instability and a reduction in the surface area of the hip. It is generally treated by peri-acetabular osteotomy, but this technique remains very invasive and limited. The objective of this work was to develop a design methodology for a personalized supra-articular prosthesis as a replacement for this technique. The proposed design methodology was based on the correlations between the radiological measurements of dysplastic patients and the metrics of cartilage degradation, the surgical procedure of acetabular shelf and a finite element validation of the pressure distribution. In addition, the review of surgical methods of acetabular shelf raised the significant effects of stabilization of the hip by the graft. This results in the modification of the mechanical properties induced by the compression of the capsule at the level of the incomplete coverage of the femoral head. The analysis of the procedure by acetabular shelf helped to define the fixation zone of the prosthesis, as well as its overall dimensions. Finally, a finite element simulation model was developed for joint pressure distribution calculations. The middle instant of the unipodal phase of the Harris gait cycle was simulated. A preliminary trend of increased contact area and decreased mean pressure was observed for low dysplasia patients. These results demonstrate the possibility of quantifying the improvement caused by the addition of a supra-articular prosthesis.

Les algorithmes cliniques de dosimétrie en curiethérapie se basent principalement sur les recommandations du « Task Groupe 43 » de l'association américaine des physiciens en médecine. Ces algorithmes sont des méthodes approximatives de calcul de dose et négligent des phénomènes physiques importants qui affectent les distributions de dose. Tout d'abord, l'hétérogénéité des tissus est systématiquement négligée en remplaçant les tissus humains par de l'eau. Ainsi l'effet de la composition chimique et de la densité des tissus ne peut pas être pris en compte pour les calculs dosimétriques. Les méthodes de dosimétrie clinique négligent aussi l'impact de la présence des sources ou des applicateurs sur les distributions de dose. Le but de ce projet est d'étudier l'origine des hétérogénéités et de quantifier leurs impacts sur la dosimétrie et sur l'évaluation radiobiologique des traitements de curiethérapie par implant permanent. Pour cela, une plateforme de calcul dosimétrique est conçue en utilisant les méthodes Monte Carlo. Cette plateforme est capable de considérer et de reproduire la géométrie des implants en détails, sur la base du protocole DICOM-RT. Ainsi, la première partie de cette thèse sera entamée par une étude de l'atténuation intersource et son lien avec la conception des sources de curiethérapie. Nous allons ensuite étudier l'effet de l'hétérogénéité des tissus sur les distributions de dose et démontrerons la grande sensibilité de la curiethérapie du sein à la composition des tissus. La première partie de cette thèse sera complétée par une proposition de différents protocoles de segmentation des tissus du sein qui pourraient être utilisés en curiethérapie à basse énergie. Dans la deuxième partie de ce projet nous étudierons l'effet des hétérogénéités du milieu et de la dose sur l'évaluation radiobiologique en curiethérapie. Nous verrons comment l'efficacité radiobiologique est sous- ou sur-estimée quand la distribution de dose n'est pas considérée de façon appropriée. Finalement nous allons tenter d'apporter un élément de réponse au débat sur la valeur du paramètre de la radiosensibilité pour le cancer de la prostate. Nous démontrerons que l'estimation de a/ft pour le cancer de la prostate change dépendamment du niveau d'hétérogénéité considéré dans les calculs dosimétriques.

Les céramiques, présentant une combinaison unique de biocompatibilité, de légèreté, et de résistance à l'usure, sont d'excellents candidats pour les applications orthopédiques, et notamment les prothèses de hanche. Néanmoins, du fait de leur fragilité intrinsèque, ces biocéramiques sont particulièrement sensibles à la microfissuration suite à des chocs mécaniques répétés. Le phénomène de décoaptation, définissant la séparation de la tête et de la cupule, a été mis en évidence in vivo, et le choc mécanique en résultant peut donc fortement augmenter les risques de rupture des éléments consitutifs de la prothèse. Des essais réalisés à l'aide d'une machine de chocs originale ont permis de confirmer la formation de bandes d'usure au niveau de la tête et de la cupule, ce qui a vraisemblablement entraîné les ruptures des cupules, qu'elles soient en alumine ou en zircone. De plus, ces résultats ont conduit à émettre l'hypothèse de l'existence de rebonds de la tête dans la cupule, générant donc de multiples impacts secondaires. La dispersion des résultats ne permet pas de comparer avec certitude les durées de vie respectives des deux biocéramiques, néanmoins, des mécanismes d'usure et de rupture ont pu été proposés. En parallèle, un modèle a été développé, combinant simulations par éléments finis et simulation de croissance de défauts, afin de calculer des probabilités de rupture et de comparer les durées de vie théoriques obtenues avec les résultats expérimentaux. Le but est d'obtenir un modèle fiable afin d'étudier l'influence d'autres paramètres sur la durée de vie de la prothèse, comme par exemple l'orientation des cupules. Bien que d'autres aspects restent à développer, en particulier la prise en compte de l'érosion, ces simulations ont donné des durées de vie conformes à celles obtenues expérimentalement, ce qui a permis de mettre en évidence le rˆole prépondérant de l'orientation de la cupule. Cette étude originale, étant donné que peu de recherches avaient été menées à ce sujet auparavant, doit être complétée par un plus grand nombre d'essais, afin de confirmer les tendances observées et les hypothèses émises.