Caractérisation des propriétés mécaniques des disques intervertébraux et de leurs relations avec l'imagerie quantitative par résonance magnétique

Les pathologies du disque intervertébral étant un problème de santé majeur dans les pays occidentaux, établir des diagnostics précoces par des outils non invasifs est nécessaire. Les premiers signes de dégénérescence s'accompagnent d'un changement du comportement mécanique des disques intervertébraux qui pourrait être détecté par l'imagerie par résonance magnétique (IRM) quantitative. Afin d'estimer les changements mécaniques précoces du disque intervertébral, il est indispensable d'établir de fortes corrélations entre les propriétés mécaniques et les paramètres IRM. Notre étude se base sur l'hypothèse que l'IRM est sensible aux propriétés mécaniques du disque et que chacune des données mécaniques du disque intervertébral peut enfin être reliée à une combinaison de paramètres IRM. Pour réaliser les corrélations, les propriétés mécaniques doivent être définies. Or, dans la littérature, les caractéristiques mécaniques sont sujettes à des variations à cause des protocoles utilisés principalement pour la compression non confinée. À cause de l'absence d'études sur le sujet, la première partie du projet a consisté à définir quel protocole mécanique était le plus fiable, et le plus pertinent pour déterminer les propriétés mécaniques de l'annulus fibrosus et du nucléus pulposus. Pour mener à bien cette étude, des disques caudaux bovins ont été testés et des modèles mathématiques (viscoélastique, BPVE) ont été adaptés au type de données expérimentales. Il en résulte que l'annulus et le nucléus doivent être testés selon deux protocoles différents et que l'application d'une précontrainte et d'un gonflement libre avant le test fournit de meilleures données expérimentales. L'application de la précontrainte et le gonflement du tissu permettent de se rapprocher des conditions physiologiques du disque lors du test mécanique. Dans la littérature, les corrélations entre propriétés mécaniques et paramètres IRM sont modérées, ce qui justifie la réalisation d'une nouvelle étude prenant en considération plus de paramètres mécaniques et des régressions multiples avec les paramètres IRM pour une meilleure compréhension des relations entre le comportement mécanique du disque et l'imagerie. Pour cette étude, des disques intervertébraux ont été extraits des queues de bovins puis digérés ex-vivo par la trypsine. Trois types de digestion ont été réalisés avec des concentrations et des durées différentes, et un groupe in-situ était conservé comme groupe témoin. Ensuite, l'annulus et le nucléus de chaque disque ont été testés par un ensemble de tests mécaniques (compression non