La connaissance du mouvement et des forces internes au corps humain est essentielle dans de nombreux domaines de la médecine de l’Homme et en particulier en chirurgie orthopédique et traumatologique. Les méthodes numériques modernes permettent d’estimer les forces à l’intérieur des structures du corps et ce à partir d’un mouvement et de charges externes enregistrés. Toutefois, leurs utilités générales sont limitées par leur incapacité à prédire un mouvement et des charges internes en réponse à des changements provoquées par une pathologie ou par suite de l'application d'un traitement afin de traiter une pathologie.

Le but de ce projet de thèse est d’étudier et de concevoir des modèles numériques du corps humain rendant possible la représentation de troubles musculo-squelettiques chez l’Homme. Il s’agit également de proposer et de développer des méthodes algorithmiques permettant d’en prédire le mouvement de marche. Ce travail se traduira par le développement d’une nouvelle génération de simulateur prédictif, basé sur le calcul de mouvements optimaux, avec l’objectif de pouvoir prévoir et donc améliorer les stratégies thérapeutiques spécifiques à un patient. Le simulateur proposera des moyens numériques permettant de guider et de prédire des thérapies, et pourra compléter les approches empiriques actuelles qui s’appuient sur l'évolution des thérapies en fonction de données mesurées. Les travaux s’inspireront de méthodes de simulation directe qui ont à ce jour été développées principalement pour la représentation du mouvement humain dans l'industrie du divertissement et des jeux. Un simulateur musculo-squelettique prédictif innovant sera élaboré et mis en œuvre à cet effet.

Les objectifs de la thèse sont donc (i) de concevoir un contrôleur de mouvement musculo-squelettique pour la locomotion humaine, (ii) de modéliser les pathologies ciblées et (iii) d’expérimenter et valider le simulateur dans un contexte clinique.