C/ DEUX OREILLES POUR ENTENDRE

L’oreille capte des ondes sonores dans l’environnement et convertit les informations en influx nerveux qui sont envoyés au cerveau en vue d’être traités. Elle perçoit également le mouvement et la position du corps, ce qui permet au cerveau de contrôler notre équilibre.

ANATOMIE DE L’OREILLE

L’oreille se divise en trois régions: oreille externe, oreille moyenne, oreille interne :

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OREILLE EXTERNE

L’oreille externe se comporte comme une antenne acoustique : le pavillon (associé au volume crânien) diffracte les ondes, le conduit auditif externe et la conque jouent un rôle de résonateur. Le tympan est la terminaison acoustique de l’oreille externe.

Grâce à son anatomie particulière, l’oreille externe permet de collecter les sons et de les amener vers l’oreille moyenne.

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Elle possède deux rôles principaux, permettant la localisation spatiale d’une part et l’amplification de certaines fréquences d’autre part. Une troisième fonction de protection de l’oreille moyenne s’ajoute, et ce, grâce à l’anatomie du conduit.

1°/ UNE LOCALISATION DES SONS

L’oreille externe permet la localisation des sons par son anatomie, notamment grâce aux reliefs du pavillon, qui servent à la diffraction des ondes acoustiques. Le fait d’avoir deux oreilles aide à déterminer d’où vient le son ; en effet, l’onde sonore arrive d’abord à l’oreille la plus proche, et atteint la deuxième oreille avec un certain retard. L’ombre de la tête provoque cette différence interaurale de temps et d’intensité, et ce, suivant la fréquence. Cela va toucher les fréquences supérieures à 2000 Hz, c’est-à-dire lorsque la longueur d’onde est petite. Il est démontré qu’une différence d’intensité de 7 dB pour la parole entre les deux oreilles donne l’impression que le son provient du côté où il est entendu plus fort.

2°/ UNE FONCTION DE TRANSFERT

La fonction de transfert de l’oreille externe est assurée par la conque et le conduit auditif externe. Effectivement, la pression acoustique au pied du tympan est différente de celle arrivant vers le pavillon.

L’amplification de ces deux éléments est sélective en fréquences, touchant surtout les hautes fréquences. L’oreille externe présente une amplification des fréquences de 1500 à 7000 Hz, variant entre 10 et 15 dB. En focalisant les ondes sonores vers le méat acoustique, la conque constitue un résonateur autour de 5000 Hz. Cette amplification sera d’environ 10 dB. En ce qui concerne le conduit auditif externe, les fréquences touchées par ce transfert sont comprises en 1500 et 4000 Hz, avec un maximum vers 2800 Hz. Les différences entre les individus sont dues à l’anatomie unique de chaque oreille : longueur du conduit, courbure de celui-ci, diamètre, profondeur de la conque… Les 13 résonances standards sont comprises entre 2500 et 3000 Hz.

OREILLE MOYENNE

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Lorsque la membrane [4] vibre, le marteau [1] vibre à son tour. Il met en mouvement un deuxième os, l’enclume [2], puis un troisième, l’étrier [3]. Grace à cette disposition, la vibration du tympan est amplifiée. L'oreille moyenne assure ainsi le transfert de pression acoustique qui passe alors du milieu aérien extérieur au milieu liquidien de l’oreille interne. L'oreille moyenne peut être considérée comme un adaptateur d'impédance sans lequel une très grande partie de l'énergie acoustique serait perdue.

Lorsqu’un son fort est détecté par la cochlée (> 80 dB), l’information est transmise aux noyaux du tronc cérébral. Une boucle réflexe commande la contraction de ces muscles (chez l’homme seul le stapédien se contracte). Ceci entraîne une augmentation de la rigidité de la chaîne tympano-ossiculaire, une limitation des déplacements aux fréquences basses et moyennes (< 2000 Hz) et donc une diminution de l’énergie transmise à l’oreille interne (par contre, ce réflexe ne protège pas l’oreille aux fréquences élevées).

OREILLE INTERNE

L’oreille interne, ou labyrinthe, est située au sein de la pyramide pétreuse de l’os temporal. Elle comporte un ensemble de cavités osseuses, ou labyrinthe osseux, contenant des structures tubulaires formant le labyrinthe membraneux.  Au sein de ce dernier se trouvent l’organe sensoriel cochléaire destiné à l’audition et les capteurs sensitifs vestibulaires spécialisés dans la détection des accélérations angulaires et linéaires de la tête.

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L’oreille interne est composée de deux organes essentiels : d’une part le vestibule qui contribue à l’équilibre et d’autre part la cochlée (ou limaçon) aussi appelée labyrinthe étant donnée sa forme compliquée et enroulée sur elle-même, fondamentale à l’audition.

Coupe transversale de la cochlée :

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La cochlée avec sa forme d’une coquille d’escargot est un tube qui mesure environ 35 mm de long et contient le nerf auditif. Le labyrinthe osseux est un système de canaux creusé dans l’os qui comprend trois éléments : le vestibule (saccule+ utricule), la cochlée et les canaux semi-circulaires. Dans la cochlée baigne un liquide appelé périlymphe. Quand l’étrier vibre, il avance d’avant en arrière ce qui entraîne des vibrations dans les liquides qui vont arriver à faire vibrer les différentes membranes. La membrane basilaire monte et descend et fait à son tour vibrer une partie du canal cochléaire. Lorsque l’étrier va bouger, des vibrations vont être créées  ce qui va donc provoquer une vibration de la membrane basilaire entraînée par le mouvement des liquides. Sur la membrane basilaire se trouvent des cellules nerveuses appelées cellules cillées. Dans la cochlée est localisé un tube : le canal cochléaire ou se loge l’organe de corti. L’organe de Corti a une organisation très compliquée puisqu’il repose sur la membrane basilaire ( où ont lieu des vibrations ).

Voici une coupe de l’organe de Corti :

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Il existe deux types de cellules ciliées dans l’organe de corti. Lorsqu’un son est assez élevé pour être directement perçu, la membrane basilaire monte et les cellules ciliées internes, c’est-à-dire celles ne se trouvant pas sur la membrane tectoriale mais sur la membrane basilaire, transforment le son en message nerveux envoyé vers le cerveau. Cependant, lorsque le son n’est pas assez fort pour faire monter la membrane, les cellules ciliées externes se trouvant directement sur la membrane tectoriale amplifient le son pour qu’il soit recevable par les cellules ciliées internes. Les cellules ciliées internes atteignent alors la membrane tectoriale et le son est perçu. De plus, les cellules ciliées externes réalisent une compression dynamique, c'est-à-dire que les sons forts ne sont pas autant amplifiés que les sons faibles. En plus de cela, les cellules ciliées externes possèdent un autre rôle: elles affinent la sélectivité fréquentielle (elles réduisent la taille des filtres auditifs).

Les sons faibles sont ensuite amplifiés de 50 décibels par les cellules ciliées externes. Lorsque la cochlée est excitée par un son sinusoïdal, la portion de membrane basilaire mise en mouvement n'est pas ponctuelle. Par conséquent, les cellules ciliées internes vont délivrer des messages nerveux sur une large zone donc sur une large zone fréquentielle. On peut définir cette zone comme un filtre auditif.

TRANSDUCTION MECANO-ELECTRIQUE

Les stéréocils des cellules sensorielles sont le siège de la transduction mécano-électrique, c'est-à-dire de la transformation de la vibration sonore en message nerveux interprétable par le cerveau. Le mécanisme de cette transduction est similaire pour les deux types de cellules sensorielles.
La dépolarisation des cellules ciliées est liée à l'ouverture de canaux cationiques probablement situés au sommet des stéréocils. L'ouverture simultanée de ces canaux qui laissent alors passer le potassium (K+) : le gradient K+ est dû à la composition du liquide endolymphe très riche en cet élément.

.td.gifTransformation du son en impulsion nerveuse

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Le basculement des cils de la CCI ouvre les canaux K+; au pôle synaptique, la dépolarisation libère le glutamate qui excite la fibre auditive (bleue).

 

CONCLUSION:

Dans cette partie nous avons étudié la physique du son. Un de nos principaux objectifs pour comprendre l'influence de la musique sur l'homme a été de codifier les règles qui régissent l'ensemble de l'accoustique musicale (solfège..). Le cheminement de la musique à travers l'oreille a été décortiqué. Avant c'était mécanique, maintenant cela devient électrique.

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