Biomatériaux

figure de pole millet.jpg
Biomécanique et Biomatériaux

La biomécanique est la discipline qui permet la compréhension de la mécanique humaine. Elle permet d'estimer les capacités individuelles de l'être humain ou d’un biomatériau en vue d'améliorer ses performances tout en évitant l'apparition de pathologies.

Les travaux menés au sein du LISM visent pour partie à mieux identifier les paramètres discriminants du mouvement humain ou du biomatériau à partir de l’analyse des contraintes mécaniques.

L’axe principal de cette thématique s’articule autour de l’analyse des contraintes en biomécanique et biomatériaux. Les techniques usuelles de caractérisation des contraintes permettent aujourd’hui des mesures performantes à la surface des matériaux et biomatériaux (rayons X de laboratoire, jauges d’extensométrie, ultra-sons, caméra thermique…).

Analyse des contraintes mécaniques dans les biomatériaux implantables
Les mesures des contraintes par diffraction des neutrons et rayonnement synchrotron de haute énergie sont des techniques volumiques et tridimensionnelles que nous utilisons aujourd’hui lors d’expérimentations animales. La technique de la diffraction par rayonnement synchrotron de haute énergie permet alors d’atteindre une résolution latérale exceptionnelle de quelques micromètres seulement (ESRF-Grenoble). Cette technique trouve aujourd’hui de nouvelles applications dans le domaine de la biomécanique et des biomatériaux. C’est actuellement la seule méthode qui soit entièrement non destructive et qui permette l’évaluation complète du tenseur des contraintes (analyse tridimensionnelle).

Les travaux sont orientés selon l’axe principal de cette thématique, les mesures de contraintes. La caractérisation de l’interface hydroxyapatite/Ti6Al4V est particulièrement importante dans le domaine de la chirurgie orthopédique, la chirurgie maxillo-faciale ou l’implantologie dentaire.

Analyse des contraintes Homme/ machine
L’ambition du travail de recherche que nous menons vise à améliorer les performances des athlètes de haut niveau ainsi que le confort des patients par étude de l’ergonomie gestuelle qui vise notamment à minimiser les contraintes au niveau articulaire dans des situations réelles de terrain et non pas uniquement de laboratoire. Les concepts, les méthodes ainsi que les techniques d’analyse que nous utilisons pour caractériser la mécanique humaine représentent des enjeux économiques majeurs. Leur développement est nécessairement inscrit dans une vision d’interaction entre les sciences physiques (e.g. métrologie, système mécanique et électronique complexe) et les sciences du vivant (e.g. matériaux, tissus, organes, biologie). Fort de l’expérience acquise, d’une part dans la nature des tests pertinents à pratiquer pour évaluer la performance des athlètes de haut niveau et d’autre part dans la modélisation mécanique du mouvement, l’axe biomécanique du LISM possède des compétences reconnues :

  • en analyse et en optimisation des discriminants biomécaniques du mouvement et de la performance sportive chez les athlètes de haut niveau.
  • en analyse des contraintes mécaniques au niveau articulaire pour un usage médical, en validation de modèle par mesure de contraintes et en analyses dynamiques de l’ergonomie gestuelle.


Cette thématique se situe à l'interface de la biomécanique et des biomatériaux. A partir de l’optimisation des nouveaux matériaux, le projet consiste à développer et à valider des prototypes destinés à l'amélioration du geste sportif et à optimiser le confort des patients.

Expérimentalement, pour valider nos modèles, nous effectuons des mesures de laboratoires (ML) et des mesures écologiques (ME plus réaliste par rapport aux caractéristiques des conditions réelles de locomotion).