Méthodologie suivie

L’effet de la dégénérescence sur les mécanismes de fracture a été analysé à l’aide de trois modèles numériques de disques intervertébraux représentant chacun un degré de dégénérescence différent. Comme décrit précédemment, le modèle de disque dégénéré donne des résultats en accord avec la littérature, même si une validation expérimentale est

recommandée. Le degré de dégénérescence correspondant au modèle de disque dit légèrement dégénéré a été supposé à partir de l’âge des spécimens utilisés pour la calibration de ce disque (Wagnac et al., 2011) car aucune autre information ne permettait de conclure. Un disque sain a également été modélisé pour investiguer la présence de différences éventuelles avec le disque légèrement dégénéré. En effet, il est difficile d’obtenir des segments vertébraux humains avec des disques sains dans le but de caractériser expérimentalement leur comportement en compression à haute vitesse. Il a donc été choisi d’extrapoler les propriétés des disques dégénérés et légèrement dégénérés pour définir celles du disque sain dans des conditions de chargement identiques, soit à 1 m/s. La géométrie n’a pas été modifiée car cette dernière évolue moins rapidement dans les premiers stades de dégénérescence (Pfirrmann et al., 2001; Thompson et al., 1990).

Concernant la perte de qualité osseuse, les âges correspondants ont été choisis de manière à étudier uniquement l’effet du vieillissement et à couvrir la majeure partie de la vie d’un individu. Ainsi la période de croissance d’un individu n’est pas considérée. C’est pourquoi l’âge de 20 ans a été choisi pour représenter des vertèbres sans perte de qualité osseuse. La perte de qualité osseuse légère a été associée à des propriétés osseuses de 40 ans car il a été supposé qu’à cet âge, la qualité osseuse était légèrement inférieure à celle à 20 ans sans être réduite de manière trop importante. De plus, à 40 ans, de nombreux disques présentent déjà un début de dégénérescence sans que celle-ci ne soit trop avancée (Miller et al., 1988). Cela permet alors d’étudier les effets d’un vieillissement réaliste et combiné des vertèbres et des disques. Enfin, les propriétés osseuses à 90 ans ont été utilisées pour modéliser une perte de qualité osseuse importante, d’une part car ces propriétés ont été utilisées lors de l’optimisation des propriétés du disque dégénéré (voir CHAPITRE 3) et d’autre part car le choix de cet âge, et les choix précédents, permettent de couvrir presque l’intégralité de la vie d’un individu adulte (de 20 ans à 90 ans).

Ainsi, la méthode utilisée permet de réaliser une première étude sur l’effet du vieillissement sur les mécanismes de fracture. Il apparait toutefois important de réaliser une validation des différentes modélisations de la dégénérescence avant de poursuivre l’exploitation de ces

modèles. De plus, l’analyse statistique réalisée est basée sur les résultats de neuf simulations, ce qui est un nombre relativement faible étant donné que les essais ne peuvent pas être répétés (les mêmes résultats seraient alors obtenus). Par ailleurs, certains graphiques de résidus analysant la normalité des résidus ont montré que dans certains cas, la distribution des résidus ne suivait pas parfaitement celle d’une loi normale. Le faible nombre de simulations peut être une explication à cela. Ainsi, des analyses statistiques complémentaires sont recommandées, en incluant une plus grande quantité d’essais. Par conséquent, les mentions d’effets significatifs de la dégénérescence ou de la perte de qualité osseuse indiquées dans le CHAPITRE 4 sont plutôt considérées comme des tendances. Ces résultats permettent toutefois de conclure que ces effets sont potentiellement significatifs d’où l’importance de poursuivre le travail réalisé avec une validation expérimentale suivie d’une exploitation plus approfondie du modèle numérique. Par ailleurs, les interactions entre la dégénérescence et la perte de qualité osseuse apparaissent parfois comme significatives, ce qui peut s’expliquer par le fait qu’un des deux effets principaux est souvent significatif. Il serait important de vérifier si ces résultats sont confirmés après validation des modèles de dégénérescence et suite à un plan d’expérience comportant un nombre plus important de simulations. Dans les conditions actuelles, le risque d’erreur d’interprétation de la signification physique de ces interactions est jugé trop élevé. De plus, l’effet quadratique de la perte de qualité osseuse n’est pas significatif sur les variables de sortie étudiées. Ce résultat peut s’expliquer par le fait que les propriétés osseuses utilisées suivent une évolution linéaire avec l’âge (voir section 3.2.4.1) et les trois cas de perte de qualité osseuse modélisés sont associés à trois âges des os différents. Dans le cas de l’effet quadratique de la dégénérescence, une calibration des propriétés du disque sain serait nécessaire pour conclure sur l’influence significative de ce facteur.

Par ailleurs, le chargement et les déformations dans les fibres de collagène n’ont pas été étudiés. En effet, les fibres de collagène réagissent uniquement lorsqu’elles sont sollicitées en tension. Par conséquent, lors d’une compression du segment vertébral, les fibres sont peu sollicitées. Le gonflement des disques suite à la compression du segment pourrait entrainer

une sollicitation des fibres de collagène mais cette dernière étant jugée faible, elle n’a pas été étudiée.

Enfin, il a été choisi de tester toutes les combinaisons possibles entre trois degrés de dégénérescence des disques intervertébraux et trois pertes de qualité osseuse. Ainsi une compréhension plus précise des mécanismes mis en jeu par chacun des phénomènes est possible, tout en permettant l’analyse de leur effet combiné. Par conséquent, cette méthode apporte davantage d’informations que celle utilisée par Kurutz et Oroszvary (2010) qui ont fait varier simultanément la qualité de l’os et les propriétés des disques intervertébraux. Certaines combinaisons de dégénérescence et de perte de qualité osseuse semblent a priori peu fréquentes comme une perte de qualité osseuse importante et des disques sains ou encore aucune perte de qualité osseuse et des disques dégénérés. Ces situations pourraient toutefois être retrouvées dans le cas de certaines pathologies affectant la colonne vertébrale.