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29 avr
29/04/2020 09:00

Sciences & Société

Soutenance de thèse en visioconférence : Mirela Maria SAVA

Comportement tribologique des implants puc de genou : des normes fabricant à la réalité in vivo.

Doctorante : Mirela Maria SAVA

Laboratoire INSA : LaMCoS

Ecole doctorale :  ED162 : Mécanique, Énergétique, Génie Civil, Acoustique (MEGA)

L’arthrose, maladie asymptomatique jusqu’à un stade avancé, pose un problème de santé majeur, le seul traitement efficace est la pose d'un implant; ce qui n’est qu’un pis-aller car malgré de nombreuses études d’optimisation, la durée de vie in-vivo de ces implants reste encore très décevante par rapport aux extrapolations issues de simulations ex-vivo.
Dans ce contexte, l’objectif de cette étude est d’identifier les mécanismes d’usure des implants de genou (débits source de troisième corps, couple de frottement CrCo/UHMWPE) et de comprendre leur fonctionnement in-vivo par rapport aux simulations ex-vivo afin de trouver des solutions pour optimiser leur fabrication.
Les premiers résultats issus d’expertises tribologiques in-vivo ont révélé deux mécanismes d’usure conduisant à des débits d’usure variant dans un rapport dix. Les faibles débits d’usure ont été corrélés avec la présence d’une couche de troisième corps, composée par un mélange de grosses particules d’UHMWPE et de liquide synovial qui «restent en contact». Les forts débits d’usure ont été corrélés au débit d’éjection de petites particules.
Pour expliquer l’origine de ces débits, deux tribomètres ont été adaptés: l’un pour reproduire plus précisément les mouvements du genou et l’autre pour analyser in-situ les différents débits activés. Pour cela, un lubrifiant biomimétique a dû être mis au point en reproduisant la structure et la composition du liquide synovial. Le comportement de ce liquide a été validé par comparaison avec celui du lubrifiant standard ISO14243-1. Des mesures du coefficient de frottement corrélées avec le suivi in-situ des débits de troisièmes corps ont permis de reconstituer les mécanismes de frottement in-vivo. Cette reconstitution a révélé le rôle de deux paramètres d’optimisation: l’un lié à l’usinage de la surface en UHMWPE pour qu’elle piège du lubrifiant tout en favorisant une bio-lubrification la plus hydrodynamique possible; l’autre lié à l’accroissement de la portance du troisième corps par des vésicules lipidiques.