Mécanique des tissus vivants

Ce chapitre dresse un état des lieux des applications de la biomécanique à l’étude du foie, en décrivant son comportement mécanique à travers des approches expérimentales et théoriques, ainsi que l’utilisation de l’élastographie en diagnostic des pathologies hépatiques. Quelques éléments de perspectives sont apportés pour le diagnostic clinique et la chirurgie hépatique grâce à la simulation en temps réel.

L’engouement pour la caractérisation des propriétés mécaniques de la peau est motivé par différentes applications, médicales ou non. Ce chapitre propose un tour d’horizon des propriétés mécaniques de la peau, et sur les techniques de caractérisation, de modélisation et d’imagerie permettant de les étudier, en se fermant sur le cas de la peau du scalp.

La cornée est une partie centrale dans le bon fonctionnement de l’oeil, dont la microstructure et l’organisation sont complexes. Dans ce chapitre, un bilan des méthodes de caractérisation expérimentale in vivo et ex vivo permettant d’en évaluer les propriétés élastique est proposé, ainsi que quelques éléments de modélisation permettant d’en reproduire le comportement.

La langue est un organe crucial pour l'accomplissement de nombreuses s fonctions biologiques de base. La modélisation biomécanique de cet organe est une des étapes clés vers la compréhension de son comportement : dans ce chapitre, une description détaillée d’un modèle numérique de la langue est proposée, ainsi que des perspectives concernant la simulation en temps réel de la langue.

Un bon fonctionnement de l’articulation temporo-mandibulaire (ATM) est nécessaire pour boire, manger ou encore parler. L’ATM est concernée par de nombreuses pathologies, qui nécessitent compréhension fine de son fonctionnement afin d’identifier des solutions de traitements ou de substitution. Ce chapitre dresse un bilan des méthodes et connaissances actuelles au sujet des propriétés biomécaniques de l’ATM.

Le disque intervertébral est un élément essentiel dans l’équilibre dynamique d’ensemble du rachis, concerné néanmoins par de nombreuses pathologies. Après une description de celles-ci, des méthodologies d’exploration anatomique puis mécanique du disque aux échelles micro, méso et macroscopique seront détaillées. Quelques propositions de perspectives de recherche amont et clinique clôture le chapitre.

Le ligament croisé antérieur (LCA) fait l’objet de lésions fréquentes, et l’étude de son comportement mécanique a alimenté de nombreux travaux durant les dernières décennies. Dans ce chapitre, un état des lieux des connaissances actuelles est dressé, avec une attention particulière portée à la modélisation de l’articulation du genou, puis à la proposition de substituts de LCA par ingénierie tissulaire.

Dans ce chapitre, un exemple d’interaction complexe entre les changements de propriétés mécaniques et de la composition biochimique d’un tissu est décrit dans le cas du développement de calcification médiale des artères. L’importance de la mécanobiologie et de modèles de mécanorégulation prédictifs associés aux échelles cellulaire et tissulaire y est soulignée, dans le but de comprendre l’apparition de ces pathologies.

Ce chapitre synthétise dans un premier temps les données de la littérature concernant les caractéristiques morphologiques et mécaniques de l’os aux différentes échelles. Dans un second temps, les interactions entre l’os et les tissus mous environnants récemment mis à jour sont détaillées, car elles sont au cœur de l’étiologie de certaines pathologies articulaires.