Les prothèses totales d’épaule ont une survie limitée due essentiellement au descellement de l’implant scapulaire. Le but de ce travail de recherche est la contribution à la mise au point d’un nouvel implant scapulaire à fixation sans ciment.Une première partie a concerné la caractérisation de l’anisotropie et des hétérogénéités de l’os spongieux de la glène par une expérimentation en compression, cette partie a abouti à l’élaboration d’une loi de comportement de l’os spongieux de la glène. La seconde partie de ce travail s’est focalisée sur la modélisation par éléments finis des contraintes aux points d’ancrage de l’implant.Les résultats des tests de simulation montrent l’incapacité du spongieux à assurer un effet press-fit dans le plan transversal, car on observe le dépassement des contraintes maximales pour un déplacement minime. Ce résultat met en question les modes de fixation primaire utilisés ce jour dans les prothèses sans ciment. Nos résultats montrent que la modification de la direction de chargement serait susceptible d’améliorer la fixation primaire ce qui ouvre des perspectives nouvelles pour le dessin d’une prothèse sans ciment. / Total shoulder prostheses have a limited survival due mainly to the loosening of the glenoid implant. The purpose of this research is the contribution to the development of a new glenoid implant with cementless fixation.The first part concerned the characterization of the anisotropy and heterogeneity of cancellous bone of the glenoid by a compression experimental tests, this part has led to the drafting of a law of behavior of cancellous bone of the glenoid . The second part of this work has focused on finite element modeling of stress around the anchors of the glenoid implant.Simulation test results show the inability of the transversal plane of the glenoid to ensure effective press-fit fixation with stresses above strength properties of the cancellous bone with a minimal displacement. This calls into question the current modes of primary fixation of cementless implant. However, it appears that a change in the direction of loading would be beneficial for the primary fixation, which opens new perspectives for the design of a cementless prosthesis.

La paralysie obstétricale du plexus brachial (POPB) est une paralysie du membre supérieur qui survient à la naissance et peut entraîner une déformation de l'articulation et un fonctionnement anormal de l'épaule. Bien que le traitement de la POPB tente de restaurer la fonction de l'épaule, la pathomécanique sous-jacente n'est pas encore clairement comprise. Les modèles computationnels sont efficaces pour fournir de telles informations, mais il n'existe aucun modèle d'articulation de l'épaule pédiatrique pour comprendre la POPB. Ainsi, ce travail de recherche a pour but de construire un framework combinant les avancées dans les domaines de la modélisation statistique de forme (MSF) et de la modélisation musculo-squelettique multi-corps (MCM). Due à l’insuffisance des données dans la cohorte pédiatrique, ce cadre a été mis en place pour l'articulation de l'épaule adulte. Pour cela, la précision de la MSF a été illustrée en prédisant 1) la forme de l'omoplate pré-morbide, et 2) les régions d'insertion musculaire sur l'omoplate et l'humérus. Cette méthode a ensuite été intégrée aux modèles MCM pour l'épaule adulte pour souligner l’importance des modèles spécifique-patient pour l’usage clinique. Pour le second objectif de cette thèse, j'ai développé un modèle MCM pédiatrique du complexe articulaire de l'épaule en utilisant le logiciel OpenSim. Grâce aux approches de cinématique et dynamique inverse, le modèle a permis de déterminer les différences de dynamique articulaires entre le côté sain et le côté pathologique. Les travaux futurs seront axés sur l’extension du travail réalisé pour la population pédiatrique afin de comprendre la pathomécanique de POPB. / Obstetrician Brachial Plexus Palsy (OBPP) is a common birth injury in children leading to shoulder joint deformity and abnormal function. While the management of OBPP disorder focuses on restoring the shoulder joint function, the underlying pathomechanics is not clearly understood yet. Computational models are effective to provide such insights, however, there is no pediatric shoulder joint model to understand the OBPP disorder. Thus, the global aim of this research work was to build a computational framework combining the advances in statistical shape modeling (SSM) and multi-body musculoskeletal modeling (MSKM) domains. Due to a lack of sufficient data in the pediatric cohort, I first developed the framework for adult shoulder joint. For this, I illustrated the accuracy of SSM in predicting 1) missing part of the scapula, and 2) muscle insertion regions on scapula and humerus bones. This method was then integrated with adult shoulder MSKMs to show the differences between generic and subject specific constructs. For the second aim of this thesis, I developed a pediatric MSKM of the shoulder joint complex using OpenSim software. Pediatric MSKM represented scapulothoracic, sternoclavicular, acromioclavicular, and glenohumeral joints with 13 degrees of freedom, and actuated by 52 musculotendon actuators representing 14 shoulder muscles. Using inverse kinematics and inverse dynamics approaches, the model was used to determine the differences in joint kinematics, and joint dynamics between healthy and unhealthy side of a single OBPP subject. Future work is focused on completing the framework on pediatric population and understanding the pathomechanics of OBPP.