Comportements de quelques tissus humains sous sollicitations dynamiques

Résumé : Les tissus biologiques sont des matériaux vivants qui possèdent une structure complexe (hétérogènes, anisotropes, ...). Leur comportement mécanique est la plupart du temps non-linéaire et varie d’un individu à l’autre. Ce comportement change aussi lorsqu’ une pathologie est présente (par exemple, un foie fibreux, la présence d’une tumeur cancéreuse, une artère rigidifiée par l’athérosclérose, …). La caractérisation des propriétés mécaniques des tissus peut donc servir à préciser un diagnostic, et de manière plus générale, à comprendre mieux le fonctionnement du corps humain. La meilleure connaissance possible des tissus natifs est indispensable pour pouvoir mettre au point des prothèses ou pour l’ingénierie tissulaire (reconstruction in vitro du tissu dans un but de réparation). Certaines caractéristiques peuvent être obtenues par des méthodes non-invasives (par exemple le module d’Young de l’os, grâce à des méthodes ultra-sonores, ou le module d’Young de la paroi aortique, déduit de mesures par IRM). D’autres mesures sont réalisées in vitro. La question se pose alors de savoir si les conditions du test in vitro reproduisent bien la situation in vivo (influence de l’ hydratation, de la température, de la façon avec laquelle l’échantillon a été prélevé, de son volume, de sa conservation, …). Sachant que, de toute façon, les mesures in vitro ne rendront pas compte de l’influence des tissus qui environnaient l’échantillon lorsqu’il était dans le corps humain. Une catégorie de travaux vise à mesurer des propriétés mécaniques de l’échantillon (viscosité, visco-élasticité, rupture, éclatement, plasticité, fatigue sous des sollicitations répétées, …). Les tests relèvent du même principe que pour des matériaux non biologiques : rhéométrie, compression, traction, cisaillement, torsion, flexion, tests de fluage ou de relaxation… Une autre catégorie de travaux vise à comprendre comment les contraintes mécaniques (normales, tangentielles, cycliques, …) influencent le comportement des tissus (par exemple, les forces de pression dues à la compacité des cellules dans une tumeur cancéreuse, les mécanismes de remodelage osseux ou de vasodilatation /vasoconstriction des vaisseaux, …). Comment une cellule transforme-t-elle un signal mécanique en signal biologique ? C’est le domaine de la mécanobiologie ou de la mécanotransduction. Les contraintes mécaniques entraînent des changements de forme, des migrations cellulaires et jouent un rôle dans la différenciation des cellules souches. Les cellules et les tissus à la fois génèrent et perçoivent des contraintes mécaniques et ceci participe aux régulations physiologiques, à la régénération tissulaire et aux dérèglements pathologiques aussi.