Article de Rheolution
Pourquoi la viscoélasticité est-elle si importante dans le corps humain ?
par le Dr Dimitria Bonizol Camasao,
spécialiste senior des applications, Rheolution Inc.
En quoi ce comportement viscoélastique peut-il être mis en relation avec un organe ?
Le corps humain est constamment soumis à l’action d’un certain nombre de forces à différentes échelles. En commençant par les plus grandes échelles, La gravité est une force qui tire vers le bas et que la Terre exerce sur l’ensemble du corps. Les os, les muscles et le cœur agissent contre la gravité pour permettre au corps de se tenir debout, de se déplacer et d’acheminer le sang vers notre cerveau, par exemple. Les muscles exercent des forces motrices sur différentes parties du corps humain lorsque l’on marche, que l’on court, que l’on s’étire ou que l’on effectue des mouvements en général.
À plus petite échelle, le sang pu…Elle s’exerce contre les parois des vaisseaux sanguins à chaque battement cardiaque. Les gaz présents dans les alvéoles pulmonaires exercent des forces contre leurs parois, ce qui les fait se dilater ; cette dilatation entraîne à son tour l’expansion des poumons et de la cage thoracique lors de la respiration. Tous ces organes et tissus sont composés de protéines, d’eau et de cellules qui réagissent, de manière passive ou active, à ces forces. La réponse à toutes ces forces est très spécifique à chaque tissu et contribue au fonctionnement de l’organisme.
Quelles sont les applications concrètes de ces informations ?
La compréhension de la viscoélasticité dans le corps humain revêt une importance capitale, principalement pour les deux raisons énumérées ci-dessous :
1. Les différences de viscoélasticité des tissus peuvent être liées à la présence de maladies
Les tissus humains, tels que la peau, les muscles, le cœur et le tissu adipeux, possèdent chacun une viscoélasticité qui leur est propre. Une technique d’imagerie médicale appelée « élastographie » est utilisée pour cartographier de manière non invasive les propriétés viscoélastiques des tissus mous à l’intérieur du corps. Ces informations sont utiles pour détecter la présence et la gravité de certaines maladies. Par exemple, la fibrose hépatique correspond à la formation d’une quantité anormalement importante de tissu cicatriciel lorsque le foie tente de réparer et de remplacer les tissus endommagés. La présence d’une fibrose devrait se traduire par des zones plus dures présentant des valeurs de rigidité plus élevées. Par conséquent, les résultats de l’élastographie peuvent mettre en évidence la présence et l’étendue de la fibrose, ce qui peut aider à choisir le traitement le plus adapté.
2. Les traitements et thérapies impliquant l’utilisation de tout type de biomatériau doivent reproduire la réponse viscoélastique naturelle du site d’implantation
Les biomatériaux sont utilisés pour la fabrication d’implants médicaux destinés à être placés à l’intérieur ou à la surface du corps. Au sens très large, un biomatériau est une substance biologique ou synthétique qui, une fois implantée dans le corps, provoque une réponse contrôlée de l’hôte. Un biomatériau idéal devrait imiter les propriétés du site d’implantation. Dans notre dernière publication, par exemple, nous avons vu que des chercheurs tentent de mettre au point des greffons vasculaires alternatifs aux greffons synthétiques rigides actuellement disponibles sur le marché. Cette incompatibilité en termes de rigidité empêche l’utilisation des greffons existants pour remplacer les vaisseaux de petit diamètre. Chimistes, physiciens, biologistes et ingénieurs ont uni leur expertise pour mettre au point des biomatériaux reproduisant les propriétés biologiques et mécaniques de différents tissus humains, afin qu’ils puissent présenter une réponse similaire sous l’action de forces externes ou internes.
Pour illustrer l’importance de reproduire les propriétés des tissus naturels, nous pouvons utiliser des engrenages comme analogie pour les organes et les tissus du corps humain, comme le montre l’illustration ci-dessous :
Supposons que chacun de ces engrenages métalliques (représentés ici en orange) tourne à une vitesse spécifique pour assurer le bon fonctionnement de l’ensemble. Imaginez maintenant que nous remplacions l’un de ces engrenages par un autre de dimensions similaires, mais en caoutchouc dur (représenté en bleu marine). Peut-on s’attendre à ce que ce système continue de fonctionner exactement de la même manière qu’auparavant ? À titre d’exemple, Le frottement entre le caoutchouc et le métal est différent de celui entre deux métaux ; par conséquent, la force s’opposant au mouvement relatif des engrenages sera différente. Il se peut que ces légères différences passent inaperçues au début, mais avec le temps, leur accumulation peut avoir des répercussions sur différentes parties du système.
Comme on peut le constater, la viscoélasticité est une propriété physique étroitement liée à la fonction des tissus. Il est important de comprendre cette relation et de pouvoir mesurer cette propriété afin de détecter la présence et la gravité des maladies, d’améliorer les soins de santé et de mettre au point de nouveaux traitements et thérapies pour les maladies pour lesquelles il existe encore des besoins médicaux non satisfaits.
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