Mécanique du vivant - Santé

L’équipe se focalise sur 2 axes : la réparation osseuse et la reproduction des propriétés mécaniques des tissus biologiques. Dans ces 2 cas, nous essayons de développer une approche assez originale avec une forte interaction avec la clinique.

Réparation osseuse

Nous nous intéressons au rôle mécanique des tissus biologiques dans leur globalité. Notamment, nous nous focalisons sur le rôle du périoste (tissu conjonctif entourant l’os) dans le remodelage en explorant ses propriétés mécaniques, son adhésion à l’os et les précontraintes qu’il exerce sur l’os. Cet intérêt est né de la nécessité de comprendre les efforts mis en jeu dans la distraction ostéogénique mandibulaire pour laquelle nous avons développé un nouveau dispositif : le distracteur mandibulaire magnétique (projet VIVODOGMA). Ce projet a permis de créer une collaboration solide avec des chirurgiens de l’université Paris-Cité qui est à l’origine de nombreux autres projets. Par exemple, nous intéressons également aux propriétés mécaniques de matrices osseuses décellularisées qui pourraient être utilisées pour la réparation chirurgicale des défauts osseux. Cette approche est assez originale car elle ne se s’appuie pas sur la fabrication de tissus artificiels et est déjà utilisée en routine clinique sous une forme plus simpliste.  

Reproduction des propriétés mécaniques des tissus biologiques

Nous nous intéressons à la réalisation de répliques haute-fidélité, par fabrication additive multi-matériaux, des tissus faciaux mécaniquement représentatif des efforts impliqués dans certaines chirurgies ou traumatismes de la face. Cela nécessite donc de reproduire, d’une part, les propriétés mécaniques des os sollicités en rupture et d’autre part de reproduire les propriétés mécaniques particulières des tissus biologiques mous à partir des matériaux disponibles en impression 3D. Dans un premier temps, nous nous sommes focalisés sur ces derniers. Nous avons développé des composites bi-matériaux qui s’inspirent de la composition des tissus biologiques: des fibres raides dans une matrice souple. L’originalité apportée est la paramétrisation de la fibre rigide par une courbe de Bézier ainsi que la création d’une base de données liant différentes géométries d'échantillons aux réponses mécaniques associées. Cela permet de connaitre rapidement les paramètres géométriques à utiliser pour reproduire un comportement cible avec notre modèle. Nous avons appliqué ce processus à deux tissus mous au comportement très différent : le périoste mandibulaire et calvarial. Les résultats sont extrêmement satisfaisants.

Les perspectives du groupe s'inscrivent parfaitement dans ces deux axes avec le projet MAGBONE qui s'intéresse à l'influence d'un champ magnétique statique sur le remodelage osseux, avec pour objectif final la conception d'un dispositif médical implanté. Le projet SIMFACE2, quant à lui, a pour objectif d'utiliser le modèle en fibre de Bézier pour développer des tissus artificiels biocompatibles.

Avancée du front de vascularisation de la mandibule pour des pressions de perfusion croissante

Cartographie isobare de la vascularisation d'une mandibule moyenne

Collaborateurs

LMI

Jean Boisson
Natacha Kadlub (APHP)
 

Extérieurs

Jean-Marc Allain (LMS, Polytechnique)
Lara Nokovitch (APHP)
Christian Vacher (APHP)
Pierre-Philippe Cortet (FAST, CNRS)