N° d'ordre

Dominique Foucat

Description

Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8
N° d'ordre : 4346 École Doctorale des Sciences Pour l'Ingénieur ULP – INSA Strasbourg – ENGEES - URS THESE présentée pour obtenir le grade de Docteur de l'Université Louis Pasteur – Strasbourg I Discipline : Sciences pour l'Ingénieur (spécialité : Sciences des Matériaux et Biomécanique) par Dominique FOUCAT Effets de la présence d'un grillage métallique au sein du ciment de scellement des cupules des prothèses totales de hanche. Etude mécanique et thermique. Soutenue publiquement le 16 septembre 2003 Membres du jury : Directeur de thèse : P. Mille H.D.R., Institut National des Sciences Appliquées de Strasbourg Codirecteur de thèse : F. Bonnomet P.U., P.H., Centre Hospitalier Universitaire de Hautepierre Rapporteur interne : R. Willinger P.U., Institut de Mécanique des Fluides et des Solides de Strasbourg Rapporteur externe : J. M. Meyer P.U., Université de Genève, Division Technologie des Matériaux Rapporteur externe : H. Migaud P.U., P.H., Centre Hospitalier Régional Universitaire de Lille Examinateur : A. Cornet P.U., Institut National des Sciences Appliquées de Strasbourg Membres invités : J. L. Kahn P.U., Institut d'Anatomie Normale, Hôpitaux Universitaires de Strasbourg J. F. Kempf P.

• régional universitaire de lille


• professeur alain


• universitaire de hautepierre


• profonde reconnaissance


• institut national des sciences appliquées de strasbourg

Sujets

• Louis Pasteur University
• Sivignon
• Colson
• Alsace
• Metzinger
• Denier
• Migaud

Informations

• Publié par: profil-feym-2012
• Publié le: 01 septembre 2003
• Nombre de lectures: 75
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 8 Mo

Extrait

N° d’ordre : 4346
École Doctorale des Sciences Pour l’Ingénieur
ULP – INSA Strasbourg – ENGEES - URS
THESE
présentée pour obtenir le grade de
Docteur de l’Université Louis Pasteur – Strasbourg I
Discipline : Sciences pour l’Ingénieur
(spécialité : Sciences des Matériaux et Biomécanique)
par
Dominique FOUCAT
Effets de la présence d’un grillage métallique au sein du ciment
de scellement des cupules des prothèses totales de hanche.
Etude mécanique et thermique.
Soutenue publiquement le 16 septembre 2003
Membres du jury :
Directeur de thèse : P. Mille H.D.R., Institut National des Sciences Appliquées
de Strasbourg
Codirecteur de thèse : F. Bonnomet P.U., P.H., Centre Hospitalier Universitaire de
Hautepierre
Rapporteur interne : R. Willinger P.U., Institut de Mécanique des Fluides et des Solides
de Strasbourg
Rapporteur externe : J. M. Meyer P.U., Université de Genève, Division Technologie
des Matériaux : H. Migaud P.U., P.H., Centre Hospitalier Régional Universitaire
de Lille
Examinateur : A. Cornet P.U., Institut National des Sciences Appliquées
de Strasbourg
Membres invités : J. L. Kahn P.U., Institut d’Anatomie Normale, Hôpitaux
Universitaires de Strasbourg
J. F. Kempf P.U., P.H., Centre Hospitalier Universitaire de
Hautepierre

Laboratoire d’Ingénierie des Surfaces de Strasbourg (L.I.S.S. - EA 3435), I.N.S.A. de Strasbourg

N° d’ordre : 4346
École Doctorale des Sciences Pour l’Ingénieur
ULP – INSA Strasbourg – ENGEES - URS
THESE
présentée pour obtenir le grade de
Docteur de l’Université Louis Pasteur – Strasbourg I
Discipline : Sciences pour l’Ingénieur
(spécialité : Sciences des Matériaux et Biomécanique)
par
Dominique FOUCAT
Effets de la présence d’un grillage métallique au sein du ciment
de scellement des cupules des prothèses totales de hanche.
Etude mécanique et thermique.
Soutenue publiquement le 16 septembre 2003

Membres du jury :
Directeur de thèse : P. Mille H.D.R., Institut National des Sciences Appliquées
de Strasbourg
Codirecteur de thèse : F. Bonnomet P.U., P.H., Centre Hospitalier Universitaire de
Hautepierre
Rapporteur interne : R. Willinger P.U., Institut de Mécanique des Fluides et des Solides
de Strasbourg
Rapporteur externe : J. M. Meyer P.U., Université de Genève, Division Technologie
des Matériaux : H. Migaud P.U., P.H., Centre Hospitalier Régional Universitaire
de Lille
Examinateur : A. Cornet P.U., Institut National des Sciences Appliquées
de Strasbourg
Membres invités : J. L. Kahn P.U., Institut d’Anatomie Normale, Hôpitaux
Universitaires de Strasbourg
J. F. Kempf P.U., P.H., Centre Hospitalier Universitaire de
Hautepierre

Laboratoire d’Ingénierie des Surfaces de Strasbourg (L.I.S.S. - EA 3435), I.N.S.A. de Strasbourg


A mon père Roger Foucat
A mon grand-père Marie-Alphonse Hassler Avelinus
















1
Remerciements
Je tiens à exprimer toute ma reconnaissance au Professeur Jean – François Kempf, chef du
service de Chirurgie Orthopédique et Traumatologique et d’Arthroscopie de l’Appareil
Locomoteur du C.H.U. de Hautepierre, ainsi qu’au Professeur François Bonnomet, praticien
hospitalier dans le même service, pour m’avoir donné un sujet de thèse aussi passionnant.
Je remercie tout particulièrement la Région Alsace et la société Centerpulse (Etupes, France) qui
ont bien voulu cofinancer ce travail de recherche. Mes remerciements s’adressent également au
Professeur François Bonnomet et à monsieur André Colson, ancien directeur de l’E.N.S.A.I.S.,
devenue Institut National des Sciences Appliquées de Strasbourg (I.N.S.A.) cette année, pour
toutes les démarches qu’ils ont entreprises afin de me donner les moyens de réaliser ce projet.
Mes travaux de thèse ont été effectués sous la direction de Pierre Mille, HDR, et du Professeur
François Bonnomet au Laboratoire d'Ingénierie des Surfaces de Strasbourg (L.I.S.S.), dirigé par
le Professeur Alain Cornet, à l’I.N.S.A. de Strasbourg. Je tiens à exprimer ma profonde gratitude
au Professeur Alain Cornet pour son accueil bienveillant au sein du L.I.S.S. Je remercie mon
directeur de thèse, Pierre Mille, HDR, pour la confiance qu’il m’a accordée tout au long de ce
travail de recherche. Le Professeur François Bonnomet, codirecteur de thèse, m’a fait bénéficier
de son savoir, de son expérience et de ses conseils avec beaucoup de gentillesse, de compétence
et d’efficacité. Il m’a emmenée assister à plusieurs arthroplasties totales de la hanche au C.H.U.
de Hautepierre. Qu’il trouve ici le témoignage de ma profonde reconnaissance.
Je remercie les membres du G.E.B.O.A.S. (Groupe d’Etudes en Biomécanique OstéoArticulaire
de Strasbourg), et notamment les Professeurs Yvan Kempf, Henri Sick, Jean – Luc Kahn,
Jean – François Kempf et François Bonnomet, pour les conseils bienveillants qu’ils m’ont
prodigués au cours de nos réunions mensuelles, ainsi que le Docteur William Van Hille qui a eu
l’amabilité de me prêter sa bibliographie. Mes remerciements vont aussi au Docteur Pierre
Henky qui m’a fait partager son expérience, ses idées, et m’a donné l’occasion d’assister à une
arthroplastie totale de la hanche à la clinique Sainte-Odile de Strasbourg.
Au cours de ces années de recherche, plusieurs personnes à l’I.N.S.A. m’ont apporté leur aide
précieuse, avec beaucoup de gentillesse et en particulier Philippe Denier (Dr), Valentin Nelea
(Dr), Hervé Pelletier (Dr), Saida Mouhoubi (Dr), Claude Geist, Jean – François Sivignon, Hubert
Kocher, Daniel Rauch, Karine Metzinger et Christine Andres, que je remercie chaleureusement.
Mes remerciements s'adressent enfin aux membres du jury qui ont bien voulu accepter de juger
mon travail, et tout particulièrement aux trois rapporteurs, les Professeurs Rémy Willinger,
Jean – Marc Meyer et Henri Migaud, ainsi qu’au Professeur Alain Cornet, examinateur. 2
Résumé
Nous avons étudié les effets thermiques et mécaniques de la présence d’un tissu métallique au
sein du ciment de scellement des cupules des prothèses totales de hanche. Cette recherche a pour
but de prolonger la durée de vie d’une arthroplastie en améliorant la stabilité des implants
acétabulaires cimentés. Par analogie au béton armé, notre étude s’est articulée autour de deux
phases :
¤ la phase provisoire dont la durée est celle de la reconstruction de l’articulation
coxofémorale. Des essais thermiques in vitro réalisés dans des conditions proches de celles
fixées par la norme ISO/DIS 5833 ont montré que le volume et la position de l’armature ont
un effet statistiquement significatif sur la réduction de la température maximale de
polymérisation et sur la limitation du retrait apparent du ciment lors de sa prise. Après avoir
caractérisé la topographie de la surface des digitations du ciment dans l’os acétabulaire de
deux hémibassins au moyen d’un rugosimètre 3D à microscopie optique confocale, nous
avons reproduit le relief de la surface osseuse sur le fond d’un moule et celui de la cupule sur
l’autre face. Le retrait apparent du ciment coulé dans ce moule est gêné par les digitations et
le relief de l’implant. L’ancrage du ciment dans le fond du moule augmente avec la présence
d’un grillage placé à proximité de cette interface et avec la section d’armatures ;
¤ la phase de service qui est celle de l’utilisation par le patient de la prothèse au cours de sa vie
quotidienne. Plusieurs cas de charge (marche, course, montée et descente des escaliers,
s’asseoir et se lever d’une chaise) ont été étudiés. La modélisation 3D aux éléments finis
réalisée à partir du modèle géométrique de Pedersen et al. a montré que la présence d’un
grillage à proximité de l’interface ciment – os est pertinente puisque les contraintes
maximales de traction dans le ciment y sont observées. Ces contraintes diminuent avec
l’augmentation de la section d’armatures.

Mots clés
Prothèse totale de hanche, implant acétabulaire, ciment chirurgical, grillage métallique,
descellement aseptique, phase provisoire, température de polymérisation, retrait gêné, phase de
service, modélisation 3D aux éléments finis, marche, course, montée et descente des escaliers, se
lever d’une chaise, s’asseoir sur une chaise. 3
Abstract
We studied