Osmo-inelastic response of intervertebral disc : experiments and constitutive modeling

Le mal de dos est considéré comme la première source de douleurs chroniques dans les pays développés. Bien que l'origine exacte de la douleur reste incertaine, on trouve souvent une corrélation avec le disque intervertébral. Comprendre la réponse de ce tissu mou est nécessaire pour améliorer les traitements et prévenir la douleur. L'objectif de ce travail de thèse est d'apporter une meilleurecompréhension des différents couplages entre l'environnement biochimique, la microstructure et le comportement biomécanique. Des observations expérimentales sont reportées à l'échelle de l'unité vertèbre-disque-vertèbre et à l'échelle de l'anneau fibreux. Un nouveau modèle chemo-mécanique est mathématique formulé et incorporé dans un code informatique afin, d'une part, de mieux comprendreles couplages et, d'autre part, de reproduire la mécanique de l'u nité. Une extension au couplage chemo-mécano-biologique permet d'envisager une meilleu re compréhension des mécanismes de dégénérescence. Back pain is considered the first source of chronic pain in developed countries. Although the exact origin of the pain remains uncertain, there is often a correlation with the interve1tebral dise. Understanding the response of this soft tissue is necessary to improve treatments and prevent pain. The objective of this thesis is to provide a better understanding of the different couplings between thebiochemical environment, the microstructure and the biomechanical behavior. Experimental observations are reported at the level of the vertebra-disc-vertebra unit and at the level of the annulus fibrosu s. A new chemo-mechanical model is mathematical formulated and incorporated into a computer code in order to better understand the couplings and to reproduce the mechanics of the unit. An extension to chemo-mechano-biological coupling makes it possible to envisage a better understanding of the degeneration mechanisms.