The Short and Long Term Effects of in Vivo Cyclic Axial Compression Applied During Puberty on Bone Growth, Morphometry and Biomechanics

Pendant la croissance rapide pubertaire, les os sont sensibles aux stimuli mécaniques environnants. Les sollicitations mécaniques telles que les activités physiques fréquentes peuvent contribuer positivement au développement du squelette. Ces activités peuvent entrainer de faibles impacts (comme la marche, la natation, etc.) ou des impacts élevés (comme la course, le saut, etc.) selon la nature de l'activité physique. En plus de la charge mécanique, les facteurs nutritionnels contribuent également de manière significative au développement osseux pendant les périodes de croissance. Les effets des charges d'impact sur la croissance et le développement osseux au cours de l'adolescence ont été investigués par plusieurs chercheurs dans des études animales et cliniques, mais les résultats sont variables. Les recherches antérieures n'ont pas clairement abordé les effets isolés du chargement d'impact par rapport aux facteurs nutritionnels lors de l'évaluation de la croissance et du développement osseux. De plus, on ne sait toujours pas si les effets induits par les charges mécaniques pendant l'adolescence persistent à l'âge adulte et influencent les propriétés structurelles osseuses à long terme. L'objectif de cette thèse était d'évaluer in vivo les effets des charges cycliques en compression faibles, moyennes et élevées appliquées pendant la puberté sur la croissance osseuse (à maturité squelettique) ainsi que sur la qualité osseuse et la résistance mécanique (à l'âge adulte) en utilisant un modèle animal (tibia de rat). Cet objectif a été atteint en complétant quatre études complémentaires. Tout d'abord, une dose d'exposition aux rayons X à haute résolution mais sécuritaire a été déterminée pour l'imagerie in vivo répétée par micro-CT des tibias de rat en croissance qui n'affecterait pas la croissance ou la microstructure osseuses. Deuxièmement, relation contraintes-déplacements a été établie pour les tibias pendant la période de croissance pubertaire du rat. Un outil de modélisation informatique a également été mis au point et validé pour évaluer les contraintes de l'os sous compression. Troisièmement, les effets de trois niveaux de charges cycliques en compression à la puberté sur la croissance osseuse, la morphométrie et la biomécanique ont été évalués à maturité du squelette. Enfin, les effets de ces trois niveaux de charges cycliques en compression appliquées à la puberté sur la microstructure osseuse ont été évalués à la maturité du squelette et après près d'un an d'entraînement à l'âge adulte. Dans la première étude, trois doses de rayonnement micro-CT de 0,83, 1,65 et 2,47 Gy ont été testées.