SOUTENANCE DE THESE : THIBAUD COCHEREAU

Le pli vocal humain possède des propriétés vibratoires exceptionnelles. Il est capable de supporter de grandes déformations de manière répétée, réversible et à haute fréquence. Ces propriétés vibro-mécaniques particulières sont étroitement liées à sa microstructure : une structure multi-couches complexe, fortement hétérogène, composée de réseaux de fibres protéiques. Cependant, il est encore aujourd’hui difficile de décrire précisément le rôle des spécificités microstructurales du pli dans son comportement biomécanique. Afin de préciser ce lien et d’aller vers une meilleure compréhension du comportement du tissu vocal, nous proposons trois approches complémentaires, mêlant caractérisation microstructurale, caractérisation mécanique et modélisation. Dans un premier temps, la microstructure 3D du pli est étudiée ex vivo par microtomographie synchrotron à rayons X par contraste de phase. Cette technique a permis de révéler la structure du tissu à différentes échelles. En particulier, des clichés 3D à haute résolution spatiale de la structure fibreuse des couches supérieures et musculaires du tissu ont pu être acquis. Ces clichés ont donné lieu à une analyse 3D quantitative de l’arrangement fibreux, permettant par exemple la détermination de l’orientation et de la géométrie 3D des fibres. Dans un second temps, le comportement mécanique des tissus fibreux du pli vocal sous différentes conditions de chargement a été étudié. Un protocole a été proposé, afin de caractériser un même échantillon en traction, en compression et en cisaillement simple. Ces essais ont permis de compléter les connaissances existantes sur la biomécanique du pli, et constitue des données de référence importantes pour la construction et la validation de modèles mécaniques. Enfin, à partir des données acquises expérimentalement, nous proposons un modèle micro mécanique pour les différentes couches fibreuses du pli vocal. Ce modèle, inspiré des approches moléculaires dans les élastomères, a la spécificité de prendre en compte l’arrangement 3D des fibres et leurs interactions stériques, à travers une représentation idéalisée mais pertinente de la microstructure fibreuse de chaque couche du pli. Les réponses macroscopiques prédites pour différents chargements ont pu être comparées avec succès aux réponses expérimentales. Ainsi, de possibles micromécanismes ayant lieu au cours de la déformation du réseau fibreux ont ainsi pu être proposés, ouvrant de nouvelles perspectives dans la compréhension des propriétés multi-échelles du pli vocal et la conception de futurs biomatériaux biomimétiques.