XVIème Journée scientifique du 
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PARIS 21 janvier 2005
| Bourse du GRIO 2007 Microfissures
dans les vertèbres humaines : Hélène
FOLLET INSERM U403 LYON |
L'ostéoporose
est une pathologie au cours de laquelle la densité mais aussi la qualité
de l'os sont altérées, ce qui conduit à une augmentation
du risque de fractures. Cette pathologie, liée au vieillissement, touchant
les femmes mais également les hommes, est un véritable problème
de santé publique. L'accumulation de microfissures dans les os influence
la résistance mécanique et donc la fragilité de ceux-ci.
Mon Projet de Recherche est axé sur le rôle des microfissures, du
minéral et du collagène dans la fragilité vertébrale
humaine, avec trois étapes :
- Développer
et valider une méthodologie pour l'évaluation des microfissures
dans l'os trabéculaire vertébral humain en utilisant l'histomorphométrie
2D et la microscopie confocale 3D, initialement mise au point dans l'unité
Inserm 831.
- Mesurer
l'extension et le type de microfissures préexistantes dans des biopsies
trabéculaires vertébrales humaines et les comparer au comportement
biomécanique de biopsies trabéculaires vertébrales adjacentes.
Les relations entre ces microfissures et le degré de minéralisation
osseuse d'une part, la microarchitecture d'autre part, seront étudiés
grâce aux techniques de microradiographie et de tomodensitométrie
haute résolution mises en œuvre dans l'unité.
- Utiliser
des biopsies ainsi que des vertèbres entières imagées par
scanner à haute résolution et testées par essai de compression
pour construire une simulation numérique par modèle élément
finis, et déterminer si l'on peut prédire le lieu d'apparition des
microfissures.
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| Microfissures " croisées " après essai mécanique sur os trabéculaire de vertèbre humaine - F 81 ans | Détail d'un modèle élément finis construit à partir d'une image tomographique, contraintes dans une travée verticale : (C): Compression ; (F): Plaque en flexion |
Figure
: Exemple de microfissure repérée par fluorochrome et modèle
élément finis d'os trabéculaire.
Résultats
attendus.
L'un
des résultats attendu en dehors des modèles éléments
finis, est de savoir si l'accumulation des microcracks contribue à l'augmentation
de la fragilité vertébrale en liaison avec l'âge. La méthodologie
utilisée pour caractériser les microcracks devrait permettre d'obtenir,
à terme, de meilleurs marqueurs cliniques. Enfin, les microcracks devraient
être corrélés avec les propriétés mécaniques
obtenues par essais mécaniques et par simulation numérique. Ceci,
afin de déterminer et à terme prévoir, l'évolution,
l'apparition et la propagation des microcracks dans la structure trabéculaire
des vertèbres humaines. Le but est, à terme, de pouvoir intégrer
des valeurs de minéralisation dans le modèle numérique.
L'un
des résultats final espéré est de répondre à
la question : L'accumulation des microfissures contribue-t-elle significativement
à la fragilité vertébrale comparativement aux autres éléments
potentiels impliqués dans la qualité osseuse? Le nombre ou la longueur
des microfissures favorise-t-il la résistance mécanique ? Enfin,
et ce de manière novatrice, nous pensons pouvoir établir, à
long terme, un modèle numérique utilisable en recherche clinique.
Conséquences
pour l'évolution des connaissances dans le domaine médical et pour
la santé publique
La connaissance des déterminants du risque fracturaire est importante pour mieux cibler les individus à risques et pour orienter des programmes thérapeutiques. En utilisant des spécimens d'os humains pour étudier la contribution des microfissures à la résistance mécanique de l'os trabéculaire vertébral, aussi bien sur vertèbres intactes que sur des échantillons, testés mécaniquement ou non, le projet de recherche proposé fournira de nouvelles perspectives dans la prédiction de la fragilité vertébrale, site particulièrement important puisque la moitié environ des fractures ostéoporotiques surviennent au niveau de la colonne vertébrale.
Références
:
1. Follet H. et al. 2007, Bone, 40(4):1172-7.
2. Follet H. et al.
2006, [Epub], Journal of Biomechanics
3. Follet H. et al. 2005, Bone, 36(2):340-51.
4. Follet H. et al. 2004, Bone, 34(5):783-9.
5. Follet H. et al. 2004, The
European Physical Journal Applied Physics, 141-148.
6. Iwata K. Li J. Follet
H. et al. 2006, Bone. 39(5):1053-8.
7. Follet* H., Allen* M. et al. 2006,
Calcif. Tissue Int. 79(4): 255-61.
(*) Contribution équivalente des
auteurs pour ce travail
mise à jour : 29 juin 2007