Résumé
Contexte : Malgré la grande variété de matériaux utilisés pour la réparation des hernies diaphragmatiques congénitales (HDC), aucun ne s’est révélé idéal en raison des complications et du risque de récidive. La compréhension du comportement mécanique du tendon central du diaphragme est essentielle pour le développement de prothèses biomimétiques.Objectif : Cette étude vise à caractériser le comportement hyperélastique du tendon diaphragmatique porcin sous des conditions de chargement biaxial.Méthodes :La réponse hyperélastique biaxiale du tendon central diaphragmatique porcin a été caractérisée à l’aide d’essais de gonflement sous pression (bulge inflation tests) couplés à une corrélation d’images numériques stéréoscopique en champ complet (3D-DIC). Les allongements principaux ont été extraits à partir de la géométrie tridimensionnelle reconstruite en utilisant une approximation par calotte sphérique, avec correction de la pré-déformation induite par le système de serrage.Plusieurs modèles hyperélastiques isotropes incompressibles (Neo-Hookéen, Mooney-Rivlin, Yeoh et Fung) ont d’abord été évalués comme références phénoménologiques. Afin de prendre en compte la signature mécanique anisotrope du tendon, une formulation hyperélastique isotrope transverse de type Humphrey-Yin a ensuite été implémentée. Ce modèle représente une réponse anisotrope effective associée à la structure lamellaire riche en collagène du tissu à travers son épaisseur, tout en supposant une isotropie dans le plan de la membrane.Résultats :Le tissu diaphragmatique a présenté une réponse mécanique exponentielle. Les modèles de Neo-Hookéen et de Mooney-Rivlin n’ont pas permis de reproduire correctement le comportement observé, tandis que le modèle de Yeoh surestimait légèrement la non-linéarité. Le modèle de Fung a fourni l’ajustement le plus proche de la réponse non linéaire pression–allongement, mais sans parvenir à reproduire les différences directionnelles observées entre les allongements méridiens et circonférentiels.Le modèle de Humphrey-Yin a permis une description nettement améliorée des données expérimentales sur l’ensemble de la plage de gonflement. L’identification des paramètres a révélé que la contribution isotrope transverse dominait la réponse en énergie de déformation, mettant en évidence les limites des lois de comportement isotropes pour modéliser la mécanique du tendon diaphragmatique, même dans le cadre d’un gonflement macroscopiquement axisymétrique. Malgré une variabilité entre échantillons, aucune différence significative n’a été observée entre les échantillons provenant des diaphragmes gauche et droit.Conclusion :Dans l’ensemble, ce travail démontre que des formulations hyperélastiques anisotropes effectives sont nécessaires pour décrire le comportement mécanique biaxial du tendon central diaphragmatique sous chargement par gonflement. Le cadre expérimental et numérique proposé constitue une base robuste pour la modélisation biomécanique et représente une première étape vers le développement de matériaux prothétiques biomimétiques destinés à la réparation diaphragmatique.