Audition 4BIOS04 12/13

OK c'est en ordre, bon travail.

Introduction

L'Homme, ainsi que la plupart des animaux, a 5 sens. Ces sens lui sont très utiles et sont liés au système nerveux. Les 5 sens sont: l'odorat, la vue, le goût, le toucher et l'audition. C'est ce dernier que nous allons étudier. Il n'est pas vital, mais constitue un élément extrêmement important; il permet notre perception des sons et bruits, ainsi que notre sens de position dans l'espace. Chez l'homme, l'audition n'est pas seulement un moyen de communication et de survie, mais elle peut être aussi liée à des sensations et émotions.

L’oreille humaine est un système d’analyse du son étonnant et complexe. Elle transforme des sons de notre environnement en message nerveux qui peut être interprété et compris par l'Homme. Elle est capable de détecter des sons sur une large plage d’intensités et de fréquences. Elle perçoit les différents sons allant de 10 Hz (son grave) à environ 16 000 Hz (son aigu), chez l'Homme. L'oreille joue aussi un rôle essentiel dans l'équilibre et la position des membres dans l'espace.

Pour définir l'audition, nous allons expliquer ce qu'est le son et ce qu'est l'oreille, en se penchant sur son anatomie et sa fonction, et comment la transformation du son en message neuronal est faite. Nous aborderons aussi ce mécanisme inconscient qu'est le maintient de l'équilibre.

Qu'est-ce le son?

Le son est produit par une série de vibrations dans son environnement (air ou fluide). Ces vibrations peuvent être à une fréquence plus ou moins élevée, calculée en Hertz (Hz). Une fréquences élevée produit des sons aigus alors qu'une fréquence basse produira un son que notre oreille va percevoir comme grave. Un son peut être aussi perçut comme fort ou doux selon son amplitude. L'amplitude est la différence de pression des vibrations du son dans l'air. Le son se progage dans son environnement en faisant vibrer les atomes pour les milieux solides, ou sous forme de compression. Dans l'air, une source sonore crée une variation de pression.
Le son se déplace en générale à une vitesse de 324 m/sec dans l'air à température ambiante d'une pièce. Certains éléments, tels que la différence de pression, température ou le vent, modifient la vitesse de propagation d'une onde sonore. Le son, lorsqu'il est détecté grâce l'organe lié à l'audition, donne alors naissance à ce qu'on appelle une sensation auditive.

Quel est la structure de l'organe lié à l'audition ?

L'organe lié à l'audition est l'oreille. L'oreille des mammifères se divise en trois régions:

• L'oreille externe
• L'oreille moyenne
• L'oreille interne.

L'audition est le fruit d'un mécanisme complexe assuré principalement par les oreilles moyenne et interne, l'oreille perçoit les différents sons allant de 10 Hz son grave à environ 16 000 Hz son aigu. Pour qu’on puisse entendre, plusieurs transformations se produisent dans l'oreille.

(Annexe 1)

Quelle est l'anatomie de l'oreille externe?

La partie visible de l'oreille est formée essentiellement de cartilage recouvert de peau. Cela forme une sorte d'entonnoir chargé de canalisé le son , le pavillon. Les replis du pavillon aident à la localisation des sons. Chez l'homme le pavillon est plus ou moins fixe , mais certains animaux comme le chat ou le cheval ont un contrôle sur la position du pavillon et peuvent l'orienter en direction du son. Le passage à l'oreille moyenne se fait par le conduit auditif.

Quelle est la fonction de l'oreille externe?

Il y a deux fonctions essentielles de l'oreille externe.

• La concentration des ondes sonores et leur direction à travers le conduit auditif à l'entrée de l'oreille moyenne , la membrane du tympan .

• L'assurance d'une protection de cette entrée vis à vis des agressions extérieures (chocs, agressions bactériennes, froids...). La protection contre les chocs et le froid est obtenue grâce à la forme des protubérances à l'entrée du pavillon, au diamètre assez restreint et à la longueur du conduit qui limite la circulation de l'air froid, ceci permet son réchauffement par contact avec la peau et empêche les contacts accidentels de corps étrangers avec le tympan.

Quelle est l'anatomie de l'oreille moyenne?

L'oreille moyenne est composée du tympan, des osselets et de deux membranes qui sont reliées aux osselets. Le tympan est une membrane ayant presque une forme de cône. Il pénètre dans la cavité de l'oreille moyenne.Les trois osselets sont le marteau ,l'enclume et l' étrier. Ils ont le nom d'objets auxquels ils ressemblent.

Quelle est la fonction de l'oreille moyenne?

L'oreille moyenne communique avec la bouche par la trompe d'Eustache. Cette trompe est généralement fermée par une valve. Lorsque qu'on prends l'avion par exemple , lorsqu'il prend de l'altitude la pression de l'air diminue. Puisque la valve ferme la trompe , la pression de l'air dans l'oreille ne change pas. La pression est plus élevée dans l'oreille moyenne qu'à l'extérieur, alors le tympan se déforme vers l'extérieur et cela produit une douleur désagréable. On doit alors bailler ou déglutir pour ouvrir la trompe d'Eustache et équilibrer la pression de l'air entre l'oreille moyenne et celle du milieu ambiant.

L'oreille moyenne a plusieurs fonctions.

L'oreille moyenne transforme le signal sonore avant de le transmettre à l'oreille interne. L'oreille interne n'est pas capable de recevoir et d'interpréter les vibrations de l'air telles qu'elles arrivent au tympan parce qu'elle contient un fluide et non de l'air.Si les ondes sonores heurtaient directement la fenêtre ovale, la quasi-totalité du son serait réfléchie à cause de la pression que le fluide exerce à l'arrière de la fenêtre ovale. Les ondes sonores font vibrer le tympan qui lui fait vibrer la chaîne des osselets qui transmettent des vibrations à la membrane de la fenêtre ovale (entrée de l'oreille interne). Ce sont les osselets qui permettent l'amplification du signal sonore. Le fluide de l'oreille interne a une plus grande inertie (est moins sensible que l'air aux vibrations). Il faut donc une plus grande pression sonore pour le faire vibrer.

L'oreille moyenne accentue la pression sur la membrane de la fenêtre ovale en modifiant à la fois la force et la surface. La pression est la force exercée sur une membrane , par unité de surface de la membrane. La force est plus grande au niveau de la fenêtre ovale car les osselets agissent comme des leviers ; une forte vibration de la membrane du tympan est convertie en une vibration moins ample mais plus forte au niveau de la fenêtre ovale. La surface de la fenêtre ovale est plus petite que celle de la membrane du tympan. Tous ces facteurs combinés font que la pression est 20 fois plus élevée sur la fenêtre ovale que sur le tympan. la pression est suffisante pour faire vibrer le fluide dans l'oreille interne.

Note: Certains poissons n'ont pas d'osselets , probablement parce qu'ils vivent dans l'eau , dans ce cas là les ondes sonores parviennent directement à l'oreille interne.

Il existe deux muscles qui ont un effet marqué sur la transmission du son : le muscle tenseur du tympan et le muscle stapedius . Le muscle tenseur du tympan est ancré ,à l'une de ses extrémités ,sur l'os de la cavité de la l'oreille moyenne et à l'autre , au marteau (osselet) . Le muscle stapedius est ancré , à l'une de ses extrémités sur l'os , et à l'autre sur l'étrier (osselet) . La chaîne d'osselets devient plus rigide quand ces muscles se contractent , et la transmission du son vers l'oreille interne est réduite.

On appelle un réflexe d'atténuation , la contraction de ces muscles par un fort stimulus sonore. Cette atténuation est plus marqué avec les bases fréquences , plutôt qu'avec les hautes.Ce réflexe a plusieurs fonctions. Tout d'abord l'adaptation de l'oreille à de hautes fréquences sonores continues. Ces tonalités trop élevées peuvent saturer la réponse des récepteurs dans l'oreille interne. Deuxième le réflexe d'atténuation assure la protection de l'oreille interne contre les sons trop violents qui pourraient provoquer des lésions. Ce réflexe n'intervient que dans un délai de 50 à 100 ms après l'arrivée du son dans l'oreille, on est donc pas très protégés contre des sons violents, une lésion peut intervenir avant que les muscles se contractent. Une explosion violente ou la musique d'un baladeur peuvent entraîner des lésions dans la cochlée , avant même que les muscles aient pu se contracter. Le réflexe supprime plutôt les basses fréquences que les hautes , il est plus facile de discerner les hautes fréquences dans une environnement bruyant , que nous ne pourrions le faire sans le réflexe d'atténuation.

Le volume d'air, peu conducteur de la chaleur et du froid de l'oreille moyenne font que l'oreille moyenne joue un rôle de tampon thermique entre l'oreille interne et le monde extérieur.

Quelle est l'anatomie de l'oreille interne?

Tous les constituants de l'oreille interne ne sont pas en relation avec l'audition. L'oreille interne se compose de la cochlée , qui fait partie de l'organe auditif et du labyrinthe, qui n'en fait pas partie. Ce qui contribue à l'équilibre du corps est l'appareil vestibulaire dont le labyrinthe est une partie importante.

La cochlée est comme une coquille d'escargot enroulé en spirale. Les parois du tube creux sont formées d'os. Le pilier central est une structure osseuse. Il y a deux trous recouverts d'une membrane à la base de la cochlée : la fenêtre ovale, qui se trouve sous la partie plate de l'étrier, et la fenêtre ronde.

La cochlée est constitué de trois cavités : la rampe vestibulaire, la rampe tympanique et le conduit cochléaire. Les deux premières cavités contiennent un liquide nommé périlymphe et la dernière, plus petite, s'insère dans les deux autres. Elle contient un liquide appelé endolymphe. La rampe vestibulaire et la rampe cochléaire sont séparés par la membrane de Reissner ; la rampe tympanique et le canal cochléaire, par la membrane basiliaire qui supporte l'organe de Corti où se trouvent les neurones récepteurs auditifs. La membrane tectoriale est au-dessus de l'organe de Corti. A l'apex de la cochlée ,la rampe vestibulaire et la rampe tympanique communiquent par un orifice à travers les membranes, l'hélicoptère, alors que le canal cochléaire se referme.

(Annexe 3)

Quelle est la fonction de l'oreille interne?

Il y a deux fonctions principales de l'oreille interne.

La première est de convertir les sons qui jusque là, restent sous forme de vibrations mécaniques, en influx nerveux : l'oreille interne contient les véritables récepteurs de l'audition. Cela se produit au niveau de la cochlée.

La deuxième fonction est de gérer l'équilibre.

(Annexe 2)

Comment la cochlée convertit le son en signal nerveux?

Le son arrive à l'oreille sous forme d'onde, de vibrations des molécules d'air. Arrivé à l'oreille, il est transmis à la cochlée qui , elle, va convertir ce son en potentiel d'action qui va mener à un signal nerveux. Selon le niveau d'énergie de l'onde sonore qui entre, différentes parties de la cochlée, qui est plutôt rigide à sa base et qui devient de plus en plus souple et direction de l'apex, va créer un mouvement basilaire.

L'organe de Corti, supporté par la membrane basilaire, est recouverte de cellules nerveuses cilés', internes ou externes qui détecte ces vibrations de la basilaire. Lorsque la membrane bouge, ces cils vont aussi bouger: les externes vont se déplacer frottant la membrane tectoriale et vont hyperpolarisé ou dépolarisé les cellules ciliés internes. La polarisation de ces cellules est plus forte à l'endroit du mouvement de la membrane basilaire et elle correspond au potentiel de récepteur qui se situe respectivement au-dessus et au-dessous du potentiel dit de repos qui est à -70mV.

Ces potentiels d'actions vont se transmettre jusque dans les neurones cochléaires. Ces neurones, par synapses, vont transmettre le message qui va arrivé au cerveau par le nerf auditif. La partie du cerveau qui traitent ces messages sont d'abord le colliculus inférieur, au niveau du mésencéphale, puis le genouillé médian du thalamus et finalement le cortex auditif. D'après le type de message reçut, le cerveau va l'analyser pour déterminer la fréquence du son, son intensité et va pouvoir aussi le localiser.

(Annexe 4 et 6)

Qu'est-ce l'équilibre et comment est-il géré?

L'équilibre, c'est le sens de coordinations des mouvements de la tête et des yeux et de la positions des membres pour une posture du corps. L'équilibre est géré grâce au système vestibulaire de l'oreille interne qui est étroitement liée à l'appareil de l'audition. Il se fait de façon inconsciente et automatique.

Le vestibule ce trouve à droite comme à gauche de la tête. Il est responsable de la détection des accélérations due à la gravitation. L'accélération se définie par un stimulus physiologique des capteurs vestibulaires. Les sensations de positions sont produites de manière très similaire au processus par lequel le son passe pour arriver au cerveau.

Ce système vestibulaire, ou labyrinthe vestibulaire, est une suite de chambres interconnectées recouvertes de cellules ciliés. Il se compose de deux parties: les organes otolithes, qui détecte l'inclinaison de la tête par la force de gravité, et les canaux semi-circulaires, qui eux, s'occupent des rotations de la tête.

Les organes à otolithes' est formé de deux chambre: la saccule et l'utricule. Les deux contiennent un eépithelium sensoriel apellé macula qui est verticale dans la saccule et horizontal dans l'utricule. Ces maculas sont couverts de cellules ciliées, qui sont entourés de particules de trioxocarbonates de calcium, appelées otolithes ou statoconies, dans une masse gélatineuse. La membrane, appelée otolithique, est alourdie par ces cristaux, qui entrainent constamment les cellules réceptrices vers le bas par la gravitation. Losque la tête est inclinée, l'angle entre les organes à otolithes et la direction de la force gravitationelle (qui est toujours vers le bas et verticale) change. Parmis les cellules ciliés ce trouve un cil spécial appelleé kinocil, qui sert de point de référence. Un mouvement général des cils vers ce kinocil va générer une dépolarisation qui va produire un potentiel d'action, alors qu'un mouvement dans la direction opposée au kinocil va produire un hyperpolarisation qui va inhibé le récepteur. Cette suite de potentiel d'action dans les neurones du nerf vestibulaire est continue et va informé ainsi le cerveau concernant le mouvement ou la position de la tête.

Pour la rotation, ce sont les canaux semi-circulaires, remplis d'endolymphe qui vont la détecter. Ces canaux sont sensibles à l'accélération angulaire . Dans ces canaux ce trouve une protubérance appelée crête ampullaire sur laquelle ce situe une lame de cellules dénommée crista. Cette lame est recouverte de cellules ciliées avec leurs kinocils. Ces cils sont pris dans une capsules de fibres gélatineuse appelée cupule. Lorsque la tête tourne, les canaux tourne autour de leur axe, entrainant les cils: L'endolymphe, qui reste immobile par son inertie, exerce alors une force sur la cupule qui la fait ce courbé. En entant entrainés dans une direction ou une autre, les cellules ciliées sont excitées et viennent stimuler les neurones primaires du nerf vestibulaire qui vont ensuite faire passer par synapse l'information au cervelet (partie du cerveau).

(Annexe 5)

• Animation: http://www.cochlea.org/spe/organe-de-corti-generalites.html

Sources

• http://anso.pagesperso-orange.fr/page_le_fonctionnement.htm
• Campbell p.1142
• http://fr.wikipedia.org/wiki/Son_(physique)
• Anatomie et physiologie de l'oreille : http://cipglena.free.fr/niveau4/oreille/oreille_2.htm
• http://fr.wikipedia.org/wiki/Neurone#L.27influx_nerveux
• Raven p. 980
• Neurosciences p.362
• Mécanisme de l'audition : http://www.ars.ocean-indien.sante.fr/Mecanisme-de-l-audition.130080.0.html

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