Un disque intervertébral dégénéré bloque sa régénération

[Nutrimuscle-Conseils]

Effect of Intervertebral Disc Degeneration on Mechanical and Electric Signals at the Interface between Disc and Vertebra
Qiaoqiao Zhu Journal of Biomechanics Available online 16 March 2020, 109756

Intervertebral disc (IVD) degeneration is significantly correlated with the changes in structure and material properties of adjacent vertebral bone, possibly through mechanical and electrical interactions. However, the mechanisms underlying the alteration of the mechanical and electrical environment at the disc-vertebra interface related with disc degenration have not been well studied. The objective of this study was to numerically investigate the long-term distributions of mechanical and electrical signals on the disc-vertebra interface with disc degeneration. A three-dimentional finite element model of a human lumbar IVD was used to study the mechanical and electric signals at the interface between disc and vertebral body.

The disc degeneration was simulated by reducing the nutriton levels on the nucleus pulposus (NP) -vertebra interface and on the annulus fibrosus (AF) periphery to 30% and 60% of its normal values, respectively. In the simulation, the total external mechanical load applied to the disc-vertebra segment was assumed unchanged during disc degeneration. The simulation results showed that the compressive stress of solid matrix changed by up to ∼37 kPa on the NP-vertebra interface, while it increased by up to ∼32 kPa on the AF-vertebra interface. The shear stress increased by up to ∼37 kPa with disc degeneration. The absolute value of the electric potential on the disc-vertebra interface of the disc slightly decreased with the disc degeneration (∼0.5mV). The knowledge of these spatial and temporal variations of the mechanical stresses and electric potential on the disc-vertebra interface is important for understanding the vertebrae adaptation and remodeling during disc degeneration.

[Nutrimuscle-Diététique]

Traduction de l'étude

L'effet de la dégénérescence du disque intervertébral sur les signaux mécaniques et électriques à l'interface entre le disque et la vertèbre
Qiaoqiao Zhu Journal of Biomechanics Disponible en ligne le 16 mars 2020, 109756

La dégénérescence du disque intervertébral (DIV) est significativement corrélée avec les changements de structure et de propriétés matérielles de l'os vertébral adjacent, éventuellement par le biais d'interactions mécaniques et électriques. Cependant, les mécanismes sous-jacents à l'altération de l'environnement mécanique et électrique à l'interface disque-vertèbre liés à la dégénération discale n'ont pas été bien étudiés. L'objectif de cette étude était d'étudier numériquement les distributions à long terme des signaux mécaniques et électriques sur l'interface disque-vertèbre avec dégénérescence discale. Un modèle à éléments finis tridimensionnel d'un DIV lombaire humain a été utilisé pour étudier les signaux mécaniques et électriques à l'interface entre le disque et le corps vertébral.

La dégénérescence discale a été simulée en réduisant les niveaux de nutriments sur l'interface du noyau pulpeux (NP) -vertebra et sur la périphérie de l'anneau fibrosus (AF) à 30% et 60% de ses valeurs normales, respectivement. Dans la simulation, la charge mécanique externe totale appliquée au segment disque-vertèbre a été supposée inchangée pendant la dégénérescence discale. Les résultats de la simulation ont montré que la contrainte de compression de la matrice solide a changé jusqu'à ∼37 kPa sur l'interface NP-vertèbre, tandis qu'elle a augmenté jusqu'à ∼32 kPa sur l'interface AF-vertèbre. La contrainte de cisaillement a augmenté jusqu'à ∼37 kPa avec la dégénérescence du disque. La valeur absolue du potentiel électrique sur l'interface disque-vertèbre du disque a légèrement diminué avec la dégénérescence du disque (∼0,5mV). La connaissance de ces variations spatiales et temporelles des contraintes mécaniques et du potentiel électrique sur l'interface disque-vertèbre est importante pour comprendre l'adaptation et le remodelage des vertèbres pendant la dégénérescence discale.