Les ménisques se fragilisent-ils avec l'âge?

[Nutrimuscle-Conseils]

Effect of age on the failure properties of human meniscus: high-speed strain mapping of tissue tears
Derek Q.Nesbitt Journal of Biomechanics Available online 23 November 2020, 110126

The knee meniscus is a soft fibrous tissue with a high incidence of injury in older populations. The objective of this study was to determine the effect of age on the failure behavior of human knee meniscus when applying uniaxial tensile loads parallel or perpendicular to the primary circumferential fiber orientation.

Two age groups were tested: under 40 and over 65 years old. We paired high-speed video with digital image correlation to quantify for the first time the planar strains occurring in the tear region at precise time points, including at ultimate tensile stress, when the tissue begins losing load-bearing capacity.

On average, older meniscus specimens loaded parallel to the fiber axis had 30% less tensile strain and absorbed 60% less energy to failure within the tear region than younger specimens (p<0.05). Older specimens also had significantly reduced strength and material toughness when loaded perpendicular to the fibers (p<0.05).

These age-related changes indicate a loss of collagen fiber extensibility and weakening of the non-fibrous matrix with age. In addition, we found that when loaded perpendicular to the circumferential fibers, tears propagated near the planes of maximum tensile stress and strain. Whereas when loaded parallel to the circumferential fibers, tears propagated oblique to the loading axis, closer to the planes of maximum shear stress and strain. Our experimental results can assist the selection of valid failure criteria for meniscus, and provide insight into the effect of age on the failure mechanisms of soft fibrous tissue.

[Nutrimuscle-Diététique]

Traduction de l'étude

Effet de l'âge sur les propriétés d'échec du ménisque humain: cartographie à grande vitesse des déformations des déchirures tissulaires
Derek Q.Nesbitt Journal of Biomechanics Disponible en ligne le 23 novembre 2020, 110126

Le ménisque du genou est un tissu fibreux mou avec une incidence élevée de blessures chez les populations âgées. L'objectif de cette étude était de déterminer l'effet de l'âge sur le comportement de rupture du ménisque du genou humain lors de l'application de charges de traction uniaxiales parallèles ou perpendiculaires à l'orientation de la fibre circonférentielle primaire.

Deux groupes d'âge ont été testés: moins de 40 ans et plus de 65 ans. Nous avons associé une vidéo haute vitesse à une corrélation d'images numériques pour quantifier pour la première fois les déformations planaires se produisant dans la région de déchirure à des moments précis, y compris à la contrainte de traction ultime, lorsque le tissu commence à perdre sa capacité de charge.

En moyenne, les spécimens de ménisque plus anciens chargés parallèlement à l'axe de la fibre avaient 30% moins de déformation de traction et absorbaient 60% moins d'énergie à la rupture dans la région de déchirement que les spécimens plus jeunes (p <0,05). Les spécimens plus anciens avaient également une résistance et une ténacité significativement réduites lorsqu'ils étaient chargés perpendiculairement aux fibres (p <0,05).

Ces changements liés à l'âge indiquent une perte d'extensibilité des fibres de collagène et un affaiblissement de la matrice non fibreuse avec l'âge. De plus, nous avons constaté que lorsqu'elles étaient chargées perpendiculairement aux fibres circonférentielles, les déchirures se propageaient près des plans de tension et de déformation maximales. Tandis que lorsqu'elles sont chargées parallèlement aux fibres circonférentielles, les déchirures se propagent en oblique par rapport à l'axe de chargement, plus près des plans de contrainte de cisaillement et de déformation maximales. Nos résultats expérimentaux peuvent aider à la sélection de critères d'échec valides pour le ménisque et fournir un aperçu de l'effet de l'âge sur les mécanismes d'échec des tissus fibreux mous.