Soutenance de thèse de BONTE Sophie

Résumé de la thèse

Le ski, le snowboard et le VTT sont des disciplines de vitesse partageant des environnements similaires et un risque d'accident élevé. Si les lésions du rachis y sont relativement rares (moins de 5 % des blessures totales), elles constituent une part prépondérante des traumatismes graves (30 à 45%) avec des conséquences souvent dramatiques (40 % d'atteintes médullaires). Face à ces enjeux, l'usage de protections dorsales se démocratise, bien que leur efficacité réelle face à la complexité des chutes de terrain reste à démontrer. L'objectif de cette thèse est de caractériser les conditions d'impact et les mécanismes lésionnels thoraco-lombaires afin d'améliorer la conception et l'évaluation de ces équipements.
Dans un premier temps, l'analyse systématique de 534 vidéos d'accidents, couplée à une collecte hospitalière prospective de 73 cas et une revue de la littérature, a permis d'identifier trois scénarios lésionnels majeurs transversaux aux trois disciplines : le roulé-boulé consécutif à une chute vers l'avant, la chute vers l'arrière et la collision du dos contre un obstacle. La quantification de ces scénarios par modélisation numérique multicorps a révélé des impacts multiaxiaux du dos, sévères, avec des vitesses normales atteignant 13 m/s et des composantes rotationnelles allant jusqu'à 7,5 rad/s, dépassant largement les conditions des tests normatifs actuels.
Par la suite, ces conditions d'impact ont servi de données d'entrée à des simulations par éléments finis du corps complet afin d'identifier les mécanismes lésionnels internes du rachis. Cinq mécanismes distincts ont été modélisés comme cas de chargement types. Les résultats montrent que les fractures de compression (Type A) résultent souvent d'un couplage flexion-compression et apparaissent fréquemment de manière déportée par rapport au point d'impact initial.
Enfin, l'évaluation de deux dispositifs du marché démontre que les dorsales actuelles, bien qu'efficaces pour réduire la force transmise, semblent échouer à prévenir les lésions dans les cas les plus sévères. Une stratégie d'optimisation paramétrique des propriétés matériaux, assistée par Machine Learning, a révélé que si des solutions basées sur la seule optimisation des matériaux existent pour certains scénarios, d'autres atteignent les limites physiques de l'absorption passive. Ce constat s'explique par une décorrélation entre la force d'impact locale et le risque lésionnel interne lors de mécanismes complexes de flexion déportée ou d'hyperextension.
En conclusion, ces travaux démontrent l'inéquation du paradigme normatif actuel fondé sur l'absorption ponctuelle. La thèse propose de nouveaux cas de chargement réalistes et définit des pistes d'optimisation ouvrant la voie à des protections hybrides, combinant absorption d'énergie et contrôle postural, pour mieux préserver l'intégrité du rachis.