Développement et validation expérimentale d'un modèle 3D de l'effet du bisphosphonate couplé au remodeling osseux

L'arthroplastie totale de la hanche, qui est une procédure chirurgicale courante chez les patients âgés, est de plus en plus fréquemment proposée à des patients jeunes et plus actifs. Un effort particulier est ainsi à faire pour augmenter la durée de vie de ces implants, notamment de la tige fémorale. Le LBO teste actuellement l'utilisation de bisphosphonates, délivrés localement par l'implant lui-même. Ces molécules ont pour effet de réduire l'activité des ostéoclastes, cellules responsables de la résorption osseuse, qui est une cause importante du descellement des implants à long terme. Les processus liés de résorption et de densification, responsable du renouvellement de l'os, sont désignés par le terme de remodeling osseux. Un modèle mathématique a été développé et validé par des mesures expérimentales in vivo pour prédire l'effet couplé du bisphosphonate avec l'effet mécanique des charges sur le remodeling osseux. Ce modèle, qui est une extension d'un modèle de remodeling simple, tient compte de la diffusion de la drogue dans l'os poreux et son effet local sur le remodeling. Jusqu'à présent, le modèle a été testé sur des configurations simplifiées (2D, charges homogènes), et il doit donc être généralisé pour l'appliquer à situations plus complexes. Le but de ce projet est donc d'implémenter le modèle mathématique dans un programme d'éléments finis, de le valider par comparaison avec les résultats connus des configurations simplifiées, et de l'appliquer à une situation de charge plus complexe. L'application reproduira une étude in vivo sur des rats, dans le fémur desquelles ont été implantés des implants cylindriques chargés en Zoledronate (bisphosphonate de dernière génération). En plus du travail d'implémentation et de validation du modèle numérique, une partie importante du projet consistera donc à reconstituer la géométrie et les conditions de charges du fémur de rat, de simuler le remodeling couplé et de comparer les résultats numériques aux résultats in vivo à partir des images histologiques de l'étude expérimentale.