Par Rashi Tiwari – Mis à jour le 24 mars 2022
L'effet piézoélectrique est une propriété de certains matériaux qui convertit les contraintes mécaniques en tension électrique. Le terme « piézo » vient du mot grec signifiant « presser ». Observé pour la première fois par Pierre et Jacques Curie en 1880, ce phénomène a ensuite été démontré dans les os par le Dr I. Yasuda en 1957.
Piézoélectricité directe fait référence à la génération de tension lorsqu’un matériau est comprimé ou étiré. Piézoélectricité inverse décrit la déformation mécanique d'un matériau, telle que la flexion de céramiques ou de cristaux, lorsqu'un champ électrique est appliqué.
Les os sont un composite de cristaux d’hydroxyapatite inorganiques et de fibres organiques de collagène de type I. L'hydroxyapatite, avec sa structure cristalline, est le principal contributeur au comportement piézoélectrique de l'os. Lorsque les forces mécaniques déforment les molécules de collagène, les porteurs chargés migrent vers la surface osseuse, créant un potentiel électrique à travers le tissu.
La contrainte mécanique exercée sur les os déclenche un champ électrique localisé. Ce champ établit des dipôles électriques qui attirent les ostéoblastes, les cellules responsables de la formation osseuse. Le dépôt minéral qui en résulte, principalement du calcium, renforce l'os du côté sollicité, augmentant ainsi la densité osseuse globale.
Il a été démontré que la stimulation électrique externe accélère la guérison et la réparation des os. L'effet piézoélectrique offre un mécanisme naturel de remodelage osseux, conforme aux observations du Dr Julius Wolff de 1892 selon lesquelles l'os adapte sa forme en réponse aux forces mécaniques, un principe maintenant connu sous le nom de loi de Wolff.
Comprendre et exploiter les propriétés piézoélectriques de l'os peut éclairer les stratégies thérapeutiques pour l'ostéoporose, la réparation des fractures et la médecine régénérative.
