Description

L’ostéoporose, marquée par une perte de masse osseuse liée à l’âge et un risque accru de fractures, est un problème majeur de santé publique. Les traitements médicamenteux et l'exercice physique sont évalués selon leur capacité à réduire ce risque. Pour étudier la maladie et tester les traitements, la recherche s’appuie sur des modèles animaux. Le modèle de souris est le plus utilisé grâce à sa petite taille, sa génétique bien connue et sa facilité de manipulation. Il a permis des avancées importantes sur le remodelage osseux et la réponse mécanique. Toutefois, l’absence de canaux de Havers dans l’os cortical des souris limite la transposition des résultats aux humains, chez qui ces structures sont essentielles au remodelage.
Le lapin, en revanche, possède une architecture osseuse plus proche de celle de l’humain, incluant les canaux de Havers. Sa taille permet aussi des essais biomécaniques plus représentatifs. L’évolution de l’ostéoporose chez le lapin (augmentation de la porosité corticale, amincissement trabéculaire, altération du remodelage) reflète mieux celle de l’humain. Ses réponses aux traitements pharmacologiques et au chargement mécanique sont également plus proches de celles observées chez l’homme.
Néanmoins, même les modèles les plus avancés ne permettent pas encore de prédire avec précision le risque de fracture ou la progression de la maladie chez l’humain. La densité osseuse ou la porosité ne suffisent pas à elles seules : la résistance osseuse dépend aussi de la microstructure, des propriétés matérielles et des conditions de charge. Par ailleurs, on ignore encore dans quelle mesure les réponses mécanobiologiques animales reflètent réellement les adaptations humaines.
La thèse propose de développer des jumeaux numériques de modèles animaux (souris et lapin) pour explorer les effets combinés du chargement physiologique et des traitements sur l’adaptation osseuse. Ces modèles intègreront simulations biomécaniques et données expérimentales, pour mieux comprendre les sollicitations typiques de chaque espèce (marche, saut, etc.). Ils tiendront compte des propriétés matérielles et de la microstructure osseuse, influencées par la mécanique, l’état de santé et les traitements.
En simulant ces charges et en les comparant aux seuils expérimentaux de rupture, des facteurs de sécurité seront établis. Ils indiqueront à quel point l’os fonctionne près de ses limites de résistance dans des conditions normales. L’objectif final est de construire un cadre comparatif entre espèces, intégrant conditions de chargement, adaptation osseuse et réponse aux thérapies. Ce cadre aidera à mieux choisir les modèles animaux les plus pertinents pour la recherche mécanobiologique, en identifiant ceux qui reproduisent au mieux les caractéristiques humaines, tant du point de vue mécanique que pathologique.
À terme, cette approche vise à combler le fossé entre les modèles animaux et la clinique humaine, pour permettre une meilleure transposition des résultats précliniques aux stratégies thérapeutiques destinées à préserver la santé osseuse.

Compétences requises

Le(la) candidat(e) devra posséder une formation solide en biomécanique, sciences de l’ingénieur et modélisation numérique. Des compétences en programmation (ex. : Python, Matlab, ou logiciels de simulation par éléments finis) sont souhaitées. Une appétence pour les approches interdisciplinaires à l’interface entre mécanique, biologie et santé sera un atout. Un bon niveau d’anglais est requis pour l’environnement international du projet.

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Mots clés

Biomécanique osseuse, Jumeaux numériques, Modèles animaux, Risque de fracture