Évaluation de modèles biphasiques linéaires pour la caractérisation mécanique de la plaque de croissance

RÉSUMÉ: La plaque de croissance est un tissu cartilagineux dont le comportement mecanique en fluage ou en relaxation de contrainte est dependant du temps, tel celui d'un materiau visco elastique. Les proprietes mecaniques de la plaque de croissance sont generalement obtenues par le recalage de courbes d'essais de relaxation de contrainte en Compression Non Connee (CNC) ou Compression Connee (CC) avec un modele biphasique poroelastique. Cependant, les modeles biphasiques poroelastiques supposent que la plaque de croissance est un tissu homogene alors que ce tissu cartilagineux est compose de chondrocytes repartis dans une matrice extracellulaire et est histologiquement divisee selon trois zones, soit les zones de reserve, proliferative et hypertrophique. De plus, la forme, la fraction volumique et la dispersion des chondrocytes dierent entre chacune des trois zones histologiques. Une etude recente a permis d'observer que l'orientation horizontale des bres de collagene dans la matrice extracellulaire de la zone de reserve diere de celle dans les zones proliferative et hypertrophique. Une etude biomecanique revele egalement que le comportement mecanique de chaque zone s'apparente a un comportement isotrope transverse. La presente etude avait pour premier objectif d'evaluer le modele biphasique poroelastique (Biphasic PoroE- lastic model (BPE)) pour la caracterisation mecanique des zones de reserve et proliferative et le modele biphasique poroelastique isotrope transverse (Transversely Isotropic Biphasic PoroElastic model (TIBPE)) pour la zone de reserve. Le deuxieme objectif etait de verier si le comportement isotrope transverse apparent de la zone proliferative pouvait s'expliquer par l'organisation de ses chondrocytes. Des algorithmes de generation aleatoire ont d'abord ete developpes an de creer des Mod eles d'Elements Finis (MEFs) representant la microstructure detaillee de la zone de reserve et de la zone proliferative. Pour evaluer le BPE, les modeles detailles des zones de reserve et proliferative ont ete representes par une matrice extracellulaire obeissant au BPE alors que, pour evaluer le TIBPE, la matrice extracellulaire des modeles detailles de la zone de reserve obeissait au TIBPE. Les proprietes mecaniques de la matrice extracellulaire ont ete determinees a partir d'une etude de microindentation et d'une etude de caracterisation de la plaque de croissance et de ses trois zones. Comme premiere approximation, les chondrocytes ont ete representes par un comportement isotrope elastique lineaire dans tous les modeles. Les proprietes mecaniques des chondrocytes ont, de leur c^ote, ete determinees a partir d'etudes d'aspiration par micropipette.