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`THESE
pour obtenir le grade de
´DOCTEUR DE L’UNIVERSITE DE GRENOBLE
´Sp´ecialit´e : Mat´eriaux, M´ecanique, G´enie Civil, Electrochimie
Arrˆet´e minist´eriel : 7 aouˆt 2006
Pr´esent´ee par:
Nicolas MESNIER
Th`ese dirig´ee par Jacques OHAYON
pr´epar´ee au sein du laboratoire TIMC-IMAG/´equipe DyCTiM
dans le cadre de l’´ecole doctorale Ing´enierie, Mat´eriaux, M´ecanique,
´Environnement, Energ´etique, Proc´ed´es, Production
Biom´ecanique de la Croissance de la
Plaque d’Ath´eroscl´erose : Contribution
´`a l’Etude des Contraintes R´esiduelles
Th`ese soutenue publiquement le 22 juin 2011,
devant le jury compos´e de :
M. Guy CLOUTIER
Professeur, Universit´e de Montr´eal, Examinateur
M. Jean-Marie CROLET
Professeur, Universit´e de Franche-Comt´e, Rapporteur
M. Denis FAVIER
Professeur, Universit´e de Grenoble 1, Examinateur
M. G´erard FINET
Professeur, Universit´e de Lyon 1, Examinateur
M. G´erard MAUGIN
Directeur de Recherche CNRS, Universit´e Paris 6, Examinateur
M. Christian ODDOU
Professeur, Universit´e Paris 12, Pr´esident du jury
M. Jacques OHAYON
Professeur, Universit´e de Savoie, Directeur de th`ese
M. Lalaonirina RAKOTOMANANA
Professeur, Universit´e de Rennes 1, Rapporteur
tel-00619289, version 1 - 6 Oct 2011tel-00619289, version 1 - 6 Oct 2011`THESE
pour obtenir le grade de
´DOCTEUR DE L’UNIVERSITE DE GRENOBLE
´Sp´ecialit´e : Mat´eriaux, M´ecanique, G´enie Civil, Electrochimie
Arrˆet´e minist´eriel : 7 aouˆt 2006
Pr´esent´ee par:
Nicolas MESNIER
Th`ese dirig´ee par le professeur Jacques OHAYON
pr´epar´ee au sein du laboratoire TIMC-IMAG/´equipe DyCTiM
dans le cadre de l’´ecole doctorale Ing´enierie, Mat´eriaux, M´ecanique,
´Environnement, Energ´etique, Proc´ed´es, Production
Biom´ecanique de la Croissance de la
Plaque d’Ath´eroscl´erose : Contribution
´`a l’Etude des Contraintes R´esiduelles
Th`ese soutenue publiquement le 22 juin 2011,
devant le jury compos´e de :
M. Guy CLOUTIER
Professeur, Universit´e de Montr´eal, Examinateur
M. Jean-Marie CROLET
Professeur, Universit´e de Franche-Comt´e, Rapporteur
M. Denis FAVIER
Professeur, Universit´e de Grenoble 1, Examinateur
M. G´erard FINET
Professeur, Universit´e de Lyon 1, Examinateur
M. G´erard MAUGIN
Directeur de Recherche CNRS, Universit´e Paris 6, Examinateur
M. Christian ODDOU
Professeur, Universit´e Paris 12, Pr´esident du jury
M. Jacques OHAYON
Professeur, Universit´e de Savoie, Directeur de th`ese
M. Lalaonirina RAKOTOMANANA
Professeur, Universit´e de Rennes 1, Rapporteur
tel-00619289, version 1 - 6 Oct 2011tel-00619289, version 1 - 6 Oct 2011If we knew what we were doing,
it wouldn’t be called research.
– Albert Einstein
tel-00619289, version 1 - 6 Oct 2011tel-00619289, version 1 - 6 Oct 2011Remerciements
Les travaux de recherche pr´esent´es dans ce manuscrit de th`ese ont ´et´e r´ealis´es entre
septembre 2007 et juin 2011 au laboratoire TIMC-IMAG (Grenoble) et plus sp´ecifi-
quement dans l’´equipe DynaCell, devenue DyCTiM, anim´ee par Philippe Tracqui. Ces
travaux ont en partie ´et´e possible graˆce au financement d’une allocation sp´eciale pour
Normalien attribu´ee par le minist`ere de l’enseignement sup´erieur et de la recherche qui
est ici vivement remerci´e. Les quelques lignes qui suivent ont pour simple objectif de
t´emoigner ma reconnaissance `a toutes les personnes qui ont particip´e `a cette aventure,
que je qualifierais, selon le joli mot de Jean-Claude Bˆone, de «jubilatoire».
Je souhaite tout d’abord remercier le professeur Jacques Ohayon pour m’avoir ac-
cueilli, accompagn´e et guid´e dans cette recherche dans le monde de la plaque d’ath´e-
roscl´erose. Jacques, tes sujets sont passionnants et soul`event de nombreuses et belles
questions scientifiques. Je suis heureux d’avoir contribu´e a` l’une d’elles. Ton enthou-
siasme, ta confiance et ton soutien ind´efectibles ont ´et´e des piliers dans cette entreprise
et je tiens a` t’en remercier chaleureusement.
En second lieu, je tiens `a remercier les professeurs Jean-Marie Crolet et Lalaonirina
Rakotomanana d’avoir accept´e de rapporter cette th`ese. L’int´erˆet port´e `a ce travail me
touche beaucoup et les remarques et questions ´emanant de vos rapports sont pr´ecieuses.
Je souhaite ´egalement remercier le professeur Christian Oddou d’avoir accept´e d’ˆetre le
pr´esident de mon jury de th`ese et les professeurs Guy Cloutier, Denis Favier, G´erard
Finet et G´erard Maugin de m’avoir fait l’honneur d’ˆetre examinateurs de cette th`ese.
Vos remarques, questions et suggestions ont anim´e une discussion des plus int´eressantes
lors de la soutenance de cette th`ese et ont par la`-mˆeme ´eclair´e de nombreuses pistes de
recherches futures que je ne manquerai pas d’aborder.
Je tiens aussi a` remercier toutes les personnes qui ont pu contribuer `a rendre mes
conditions de travail excellentes, tant sur le plan scientifique qu’humain. Tout d’abord `a
Ang´eliqueSt´ephanouetSimonLeFloc’h,mesdeux co-bureaudes derni`eresheures,pour
leur soutien, leur point de vue, leur disponibilit´e et nos discussions qui ont assur´ement
enrichi et guid´e ma recherche; a` Philippe Tracqui, notre chef d’´equipe, pour sa hauteur
de point de vue et ses conseils; a` Alain Kamgou´e, mon co-bureau des premiers temps,
pour son humour et son humilit´e; a` tous les membres de l’´equipe DyCTiM – Arnold Fer-
tel-00619289, version 1 - 6 Oct 2011vi Remerciements
tin, Fran¸coise Giroud, Gabrielle Michalowicz, Malika Hamel, Marie-Paule Montmasson,
Redha Heus, Pierre-Simon Jouk et Yves Usson – avec qui nous avons beaucoup´echang´e,
particuli`erementlorsdenotres´eminairehebdomadaire;`aPauletteSouillard,notresuper
secr´etaire,poursadisponibilit´eetsagentillesse;auxstagiairessuccessifs,JulieHermant,
C´eline Franco et Marga Pons, avec qui j’ai partag´e bien plus que notre lieu de travail
et aux nouvelles recrues Adeline Bouvier, Anne-C´ecile Lesart, Flavien Delaval et Paul-
Audain Derosiers a` qui j’adresse mes plus sinc`eres encouragements. Je tiens ´egalement
a` remercier l’´equipe syst`eme du labo avec qui nous avons su (d´e)jouer quelques tours
astucieux `a des fins de calcul scientifique et plus particuli`erement Nouredinne Laieb et
Olivier P´edano. Enfin, un grand merci aux diff´erents membres du laboratoire pour cette
ambiance fraternelle et nos belles discussions de couloir.
`A ce stade, je souhaite adresser mes plus sinc`eres remerciements au professeur G´erard
Mauginpourletempsqu’ilm’aconsacr´elorsdemesvisites`al’IJLRA.J’aibeaucoupap-
pris au travers de nos diff´erentes discussions et vos remarques ont tr`es largement ´eclair´e
mes r´eflexions et guid´e mon travail th´eorique. Votre rencontre a ´et´e un ´el´ement d´eter-
minant de cette p´eriode doctorale et je vous consid`ere volontiers comme un maˆıtre. Je
tiens aussi a` remercier le professeur Marcelo Epstein, pour sa disponibilit´e et sa patience
danslatransmission(a`distance)desconceptslesplusavanc´esdem´ecaniqueg´eom´etrique.
Avantd’aborderlevoletmoinsscientifiquedemesremerciements,jenesauraisoublier
derendrehommagea`mesanciensprofesseursquiontsumetransmettreleuramourdela
m´ecanique et plus particuli`erement Jean-Michel Bergheau, pour m’avoir fait d´ecouvrir
la m´ecanique des milieux continus; Corentin Kerzreho, pour la pr´epa agreg; Georges
Dumont, le seul professeur que je connaisse a` mimer les ´equations. Merci aussi `a mes
3coll`egues enseignants de l’ENSE avec qui je me suis initi´e a` la transmission de la m´eca-
nique ces trois derni`eres ann´ees.
Enfin, je souhaite remercier de tout coeur ma famille et mes amis pour leur soutien
et leurs encouragements tout au long de ce travail. Merci `a Catherine, Froggy, Marion et
Sebpourleurtravailderelecture.Mercia`Choop’s,supportind´eniabledecetterecherche
et co-auteur invisible de ce manuscrit. Une partie de cette th`ese te revient naturellement
et le souligner ici me permet de le graver sur ce manuscrit.
Nicolas Mesnier
Grenoble, juin 2011
tel-00619289, version 1 - 6 Oct 2011R´esum´e
Ce travail de th`ese a pour ambition d’apporter des ´el´ements de compr´ehension du
roˆle des contraintes r´esiduelles au sein des plaques d’ath´eroscl´erose. Il s’inscrit dans un
programme de recherche qui vise `a d´evelopper de nouveaux outils favorisant l’aide au
diagnostic de patients atteints de cette maladie cardiovasculaire. Suivant les ´evolutions
majeures de ces derni`eres ann´ees, la premi`ere partie de ce travail pr´esente une vision
contemporaine de la maladie d’ath´eroscl´erose et des nombreux enjeux de mod´elisation
m´ecanique auxquels la compr´ehension de la maladie et son diagnostic font appel. Nous
faisons ´emerger un manque certain quant au roˆle des contraintes r´esiduelles dans cette
maladie. Les contraintes r´esiduelles sont un marqueur naturel du d´eveloppement des tis-
sus. La deuxi`eme partie de ce travail aborde leur quantification exp´erimentale au sein
des art`eres saines et pathologiques de souris. De fa¸con int´eressante nous montrons leur
importance et la n´ecessit´e de les prendre en compte pour avoir une image raisonnable
de l’´etat de contraintes des art`eres en conditions physiologiques. Ces r´esultats originaux
n’ont toutefois pas permis d’´etablir de corr´elation avec l’intensit´e du processus inflam-
matoireau sein des plaques. Enfin, la derni`ere partiede ce travailaborde la mod´elisation
du d´eveloppement des contraintes r´esiduelles. Un effort de description de la structure
g´eom´etrique des corps avec des contraintes r´esiduelles a ´et´e fait afin de faire ´emerger
de nouveaux outils de mod´elisation de leur d´eveloppement. Une premi`ere application
d’un mod`ele de croissance intrins`eque est pr´esent´ee et illustr´ee. Cette approche semble
prometteuse et apporte d´eja` quelques´el´ements de compr´ehension du d´eveloppement des
contraintes r´esiduelles. Toutefois, les travaux effectu´es ne constituent qu’une ´etape pr´e-
liminaire et n’ont pas encore ´et´e exploit´es pleinement. Par contre ces travaux ouvrent
assur´ement de nouvelles perspectives de recherche.
tel-00619289, version 1 - 6 Oct 2011tel-00619289, version 1 - 6 Oct 2011