Ce sujet de thèse porte sur l'interaction des ultrasons avec le tissu osseux pour l'imagerie et pour la thérapie.

Partie 1 - Imagerie : L’'obtention d'’images paramétriques par des techniques non invasives, non irradiantes et non ionisantes est un enjeu majeur particulièrement dans le contexte du diagnostic et du suivi de pathologies en orthopédie pédiatrique. Dans cette thèse, la tomographie ultrasonore dans une version linéaire améliorée par des traitements en ondelettes, et une version non-linéaire par Full-Waveform Inversion sont implémentées et testées sur un bras artificiel de nouveau-né.

Partie 2 - Thérapie : L’effet des ultrasons sur le tissu osseux peut également être thérapeutique. Si la stimulation de la cicatrisation osseuse est étudiée depuis les années 50, les mécanismes sous-jacents demeurent mal identifiés, ce qui alimente la controverse. Le contexte général du travail présenté dans cette thèse est la compréhension des mécanismes multiéchelles agissant lors de la stimulation ultrasonore du remodelage osseux, et notamment la mécanotransduction (réponse biologique à une stimulation mécanique). Pour cela, un modèle éléments finis (Comsol Multiphysics), développé par Meysam Majnooni (thèse, 2018-2022), a été enrichi par l’'ajout de lentilles acoustiques composites dédiées à l’optimisation du champ ultrasonore délivré aux cellules contenues dans une boîte de Petri, garantissant ainsi la pertinence des interprétations expérimentales ultérieures. Par ailleurs, l’'un des mécanismes susceptibles de déclencher la mécanotransduction des cellules osseuses sous stimulation ultrasonore pourrait être la génération de streaming acoustique dans le réseau lacuno-canaliculaire contenant les ostéocytes, cellules osseuses pilotant le remodelage osseux.

Pour étudier plus en détail cette hypothèse, un modèle numérique permettant d’estimer le streaming acoustique dans un matériau poreux biomimétique (tel que la matrice osseuse) a été réalisé.