Ouïe 08
Pour rester en contact permanent avec l'environnement, tout être vivant perçoit diverses informations qui sont essentielles à sa survie. La vue, l'ouïe, l'odorat, le goût et enfin le toucher sont les cinq sens qui permettent à un individu de rester en contact avec le monde environnant.
Qu'est-ce que l'ouïe?
Des premières structures cellulaires sensitives chez les procaryotes jusqu'à la complexité du cerveau humain et de notre système sensoriel, le principe des sensations est resté le même: percevoir les différents types d'énergie du monde qui nous entoure. La vue perçoit l'énergie électromagnétique, le toucher l'énergie mécanique, et le goût ainsi que l'odorat perçoivent les caractéristiques chimiques. Dans notre cas, l'ouïe est le sens responsable de la perception des sons. Son organe principal est l'oreille qui a pour rôle principal l'amplification de ces sons.
Qu'est ce que le son?
Le son est une sensation qui résulte de la vibration de l'air. Un son se propage sous forme d'ondes. Elles possèdent plusieurs caractéristiques dont les principales sont la fréquence et l'amplitude.
Qu'est-ce que la fréquence?
L'unité de fréquence du son est le hertz (Hz). L'oreille humaine peut entendre des fréquences qui vont de 20 à 20'000 Hertz (jusqu'à 22'000 hertz pour la femme). Plus la fréquence est élevée, plus le son est aigu, plus elle est basse plus le son est grave. Les ultrasons sont ceux qui sont trop élevés pour être perçus (par l'homme), ils se situent à plus de 20'000 hertz. Les sons trop bas pour être perçus sont les infrasons, ils sont en dessous de 20 hertz. Les personnes âgées perçoivent moins bien les sont aigus suite à la détérioration de leur appareil auditif.
Qu'est-ce que l'amplitude?
L'amplitude est, quant à elle, mesurée en décibels (dB). Une grande amplitude caractérise un son fort alors qu'une amplitude basse correspond à un son faible. Le seuil des décibels commence à 0dB, c'est l'amplitude qui pour les hommes, est inaudible, à partir d'une exposition à 85dB, l'ouïe peut être altérée et à partir de 130 décibels, une sensation de douleur persistante se fait ressentir. A titre d'exemple, une exposition de 45 min à 105 dB (bruit dans une discothèque) est équivalente à 1 min d'exposition à 120 dB (décollage d'un avion). Au dessus de ce laps de temps, des complications pourraient survenir. Le décibel est une unité de mesure logarithmique.
Voici les décibels de 0 à 180 accompagnés d'un exemple de bruit correspondant:
- 0 dB Seuil d'audibilité
- 20 dB Bourdonnement d'un insecte à 1 mètre
- 30 dB Bibliothèque publique, murmure
- 40 dB Salle de séjour d'une maison
- 50 dB Circulation légère, réfrigérateur
- 60 dB Conversation normale, climatisation
- 70 dB Circulation intense, restaurant affairé
- 80 dB Métro, usine bruyante
- 90 dB Mototondeuse, gros camion
- 100 dB Tronçonneuse, marteau piqueur
- 120 dB Concert de rock
- 140 dB Tirs d'artillerie, moteur à réaction
- 180 dB Décollage d'une fusée
Les décibels sont plus connus que les hertz pour la seule raison que les maladies liées à l'ouïe sont la conséquence d'une exposition plus au moins longue à des sons élevés.
Quelle est l'anatomie de l'oreille humaine?
L'oreille est composée de trois parties distinctes: l'oreille externe, l'oreille moyenne et l'oreille interne. Ces trois parties sont nécessaires pour traiter le son de manière optimale et ainsi en faire une information fiable qui peut être utilisée
- L'oreille externe: elle comporte le pavillon (ou auricule). Elle se situe à l'extérieur du corps et le méat acoustique externe. Tous deux permettent de diriger le son venant de l'extérieur vers la membrane du tympan. Celle-ci représente la limite entre l'oreille externe et l'oreille interne. Son rôle principal est de protéger le tympan de toute agression sonore en le modifiant en fonction de la fréquence des ondes.
- L'oreille moyenne: elle est composée de trois osselets, le malléus (le marteau), l'incus (l'enclume) et le stapès (l'étrier), qui permettent d'amplifier et de transmettre des vibrations par un effet de bras de levier. Ces dernières atteignent l'oreille interne (ou le labyrinthe) à travers la fenêtre du vestibule (membrane qui se situe sous le stapès et qui fait partie de l'oreille interne).
- L'oreille interne: il s'agit de la partie qui contient l'organe de l'ouïe, la cochlée (c'est d'ailleurs là que se situent les fameux cils qui vibrent au moindre son perçu). On trouve également le vestibule dans l'oreille interne qui joue un rôle déterminant dans l'équilibre. C'est ici que l'énergie mécanique fournie par le tympan sera changée en énergie chimique avant d'être changée sous forme de petites impulsions électriques pour arriver aux neurones.
Voir annexe "Oreille humaine"
Quelle est la structure de la cochlée?
Cet organe est enroulé en forme de spiral est composé de trois cavités:
- La rampe vestibulaire, qui est directement en contact avec les vibrations du stapès et qui les retransmet grâce à un liquide appelé périlymphe
- Le conduit cochléaire, à l'intérieur duquel se trouve de l'endolymphe ainsi que l'organe spiral (aussi appelé organe de Corti), est nécessaire à la reconnaissance des sons. Cet organe est constitué d'un amassement de cellules sensorielles ciliés dont les extrémités sont en contact avec la membrana tectoria. C'est le frottement répété avec cette membrane qui entraîne une libération de neurotransmetteurs qui rejoindra ensuite le cerveau.
- La rampe tympanique, qui est reliée à la rampe vestibulaire. Les deux rampes entourent donc le conduit cochléaire pour mieux lui transmettre les vibrations. Ceux-ci, après avoir contourné l'extrémité du conduit cochléaire, retournent à la base de la rampe tympanique (fenêtre de la cochlée) et se dissipent alors.
Quel est le cheminement du son?
Le son passe d'abord par le pavillon. Nous ne sommes à cet instant que dans l'oreille externe. Le pavillon est indispensable, il a le rôle de capteur et d'amplificateur. On peut en avoir la preuve en plaçant ses mains derrière ses oreilles et en les dirigeant dans la direction voulue, on constate alors que le son perçu se retrouve amplifié. On peut observer également que des animaux fortement dépendants de leur ouïe, telles que les chauves-souris, ont des pavillons surdimensionnés.
Le son arrive ensuite dans l'oreille moyenne qui va se charger de faire passer les ondes sonores aériennes en ondes liquidiennes. Même s'il est connu qu'un son aérien perd de son amplitude dans un liquide, ce n'est pas le cas pour l'ouïe, en effet, la surface initiale (le tympan) est plus importante que la surface finale, la fenêtre ovale. Il n'y a donc pas une perte d'énergie et le son ne perd pas de son amplitude losrqu'il est perçu.
Durant cette étape, les ondes sonores passent donc à travers le méat acoustique externe avant d'arriver à la membrane tympanique qui vibrera plus ou moins violemment selon la fréquence émise par le son entendu. Ces vibrations seront transmises jusqu'au liquide de l'oreille interne (l'endolymphe) via les petits ossements qui se trouvent dans l'oreille moyenne. Comme dit précédemment, le mécanisme qui transfert les vibrations de la membrane tympanique est composé de trois osselets, le malléus (le marteau), l'incus (l'enclume) et le stapès (l'étrier). À présent, le son a atteint la région crânienne, zone solide où le son est tout aussi bien répandu dans les os du crâne que dans l'oreille interne.
Comment une simple fréquence passe-t-elle à un son identifiable?
Il faut savoir que les sons perceptibles par l'homme sont compris entre 20 et 20'000 Hertz. La reconnaissance de la fréquence dépend des caractéristiques physiques de la lame basilaire, qui est en réalité la base sur laquelle sont posées les cellules sensorielles dans le conduit cochléaire, que l'on nomme l'organe de Corti. En effet, celle-ci n'est pas homogène, elle est étroite et rigide vers la base et large et flexible vers l'extrémité. L'inégalité de cette membrane implique une différence de réaction par rapport à la fréquence du son. L'amplitude des fréquences est plus grande à la base pour les sons aigus, et à l'extrémité pour les sons graves. C'est donc grâce à l'inégalité de la membrane de la cochlée que nous sommes capables de percevoir des sons plus ou moins graves ou aigus.
Voir annexe "Lame basiliaire"
Quant au fait de réussir à faire la différence entre un petit bruit et un son lointain, il réside dans le fait que l'oreille la plus éloignée de la source du bruit reçoit l'information un peu plus tardivement que l'autre et avec une intensité plus faible.
Comment le son est-il transformé en impulsion nerveuse?
Comme il l'a été dit dans l'introduction, le critère de comparaison des sens est le type d'énergie qu'il convertit. Observons donc le fonctionnement de l'outil auditif qui permet la conversion d'énergie mécanique en impulsion neuronale. Ce récepteur, qui est en fait la cellule sensorielle ciliée, est nommé mécanorécepteur (au même titre que les yeux sont des photorécepteurs et la langue un chimiorécepteur).
La déformation du cil dans un sens par le mouvement des statolithes provoque en fait un étirement de la membrane plasmique. Cet étirement rend alors la membrane plus perméable aux ions de sodium et de potassium. Si la déformation se produit dans l'autre sens, la membrane deviendra cette fois-ci moins perméable. La présence de ces ions positifs provoque une différence de potentiel. Évidemment, une augmentation de la déformation entraine une plus grande différence de potentiel car la quantité de ions sera plus grande.
En résumé, l'énergie mécanique est transformée en énergie chimique pour finalement devenir une énergie électrique qui sera diffusée dans le système nerveux jusqu'au cerveau.
Voir annexe "Dépolarisation"
Quelles sont les autres fonctions de l'oreille humaine?
L'oreille interne joue un rôle crucial dans l'équilibre. Chez la plupart des Animaux, l'ouïe et l'équilibre sont réunis en un seul et même organe. L'explication peut résider dans la nature des énergies (comme dit précédemment) que l'organe détecte. Ainsi, à la manière de l'odorat et du goût (eux aussi fortement associés) qui perçoivent les substances chimiques, l'oreille perçoit les énergies mécaniques: vibrations et mouvements (cf. Odorat_08 et Goût_08).
Comment l'oreille joue-t-elle un rôle dans l'équilibre?
A l'intérieur de l'oreille interne se trouve le vestibule, une chambre ayant la structure d'un labyrinthe rempli d'endolymphe. Ce liquide contient des cristaux de carbonates de calcium aussi appelés statolithes. Ce labyrinthe est constitué de deux chambres, l'utricule, orientée horizontalement, et de la saccule, orientée verticalement. À ces chambres se rajoutent trois conduits semi-circulaires orientés obliquement. Des cellules sensorielles ciliés sont présentes à la base des conduits semi-circulaires. Les cils de ces mêmes cellules sont recouverts d'une cupule, ce sont ces cupules qui, de part leur longueur, amplifient les mouvements de l'endolymphe à la base des cils.
Ainsi, lorsque l'oreille bouge à cause des accélérations du corps ou des vibrations d'un son, les cellules ciliées se tordent ou vibrent sous le mouvement de l'endolymphe. Grâce à l'orientation tridimensionnelle des chambres et des conduits, les accélérations seront perçues dans n'importe quel sens. L'information relative au mouvement est alors transmise au cerveau qui pourra ensuite envoyer les ordres qui permettront à l'individu de se stabiliser.
Voir annexe "L'équilibre"
D'un point de vue évolutif, il est intéressant de signaler que la structure et le fonctionnement des cellules sensorielles ciliés sont les mêmes que ceux des organes sensoriels sur le derme des Poissons. Ces organes leur permettent de percevoir les infimes ondes de pressions présentes dans l'eau. On peut se faire une idée de la précision de cet organe en observant la rapidité et la synchronisation du mouvement des bancs de sardines. On pourrait alors émettre l'hypothèse que ce système d'équilibre est un héritage préhistorique commun à tous les animaux.
La cinétose
Il est également intéressant d'évoquer ce phénomène en lien avec l'équilibre. La cinétose est un mal plus connu sous le nom de mal des transports. Il existe plusieurs théories expliquant les symptômes de la cinétose (nausées, vomissements, maux de tête, troubles de la vision et/ou de l'équilibre). Une chose est certaine, elle est due à un trouble de la perception spatiale. Il est également possible qu'elle soit le résultat d'un conflit entre deux sens (la vision et l'audition).
- Prenons le premier cas. Lors d'un mouvement de la tête, l'endolymphe dans les chambres du labyrinthe ne suit pas le mouvement à cause de l'inertie. C'est cette inertie qui provoque une pression sur les cupules des cellules sensorielles ciliées par les statolithes. Cependant, si le mouvement continue et atteint une vitesse constante, les statolithes suivent le mouvement, la pression sur les cupules diminue alors. Le problème survient lorsque qu'une brusque décélération survient, un intense stimulus se produit alors. C'est ce genre de stimulus qui peut causer la cinétose ou encore le vertige dans le cas des mouvements verticaux.
- Prenons maintenant le cas du conflit des sens. Ceci survient lorsque la vision donne une information de mouvement alors que l'endolymphe du vestibule est immobile, par exemple lorsque l'on observe un paysage en mouvement sur un grand écran. Dans le cas inverse, ceci peut se produire lorsque l'endolymphe est en mouvement alors que notre vision est fixée sur une image immobile, ce qui peut se produire lorsque l'on lit un livre dans une voiture, et que l'on relève les yeux pour voir l'extérieur, ou encore, lorsque l'on est dans un véhicule dans lequel on ne voit pas l'extérieur.
Qu'est-ce que la surdité?
La surdité se caractérise par une perte partielle ou totale de l'ouïe.
Il existe deux types de surdité:
- Surdité de transmission : C’est une lésion de l’oreille moyenne, plus particulièrement le tympan et les osselets. Elle peut être récupérée soit par traitement médical soit par acte chirurgical.
- Surdité de perception: Elle touche l’oreille interne et plus particulièrement la Cochlée et le nerf auditif. La personne ne peut plus percevoir les sons aigus. De ce fait la transmission du message auditif n’est plus possible. Elle peut être une conséquence du vieillssement, d'une exposition à un son élevé.
Quelles sont les maladies auditives?
- Acouphènes: un individu souffrant d'acouphènes entend un sifflement ou un bourdonnement dans les oreilles perceptible par lui seul. Les acouphènes peuvent être temporaires intermittents ou encore permanents. Les cause de se symptôme peuvent être par exemple, une exposition de plus ou moins longue à des bruits fort (boîte de nuit). Ce mal n'a, jusqu'à présent, pas trouvé de remède. Le seul moyen de protéger des personnes de ce symptôme est la prévention.
- Hyperacousie: l'individu perçoit le son de manière amplifiée suite à un disfonctionnement de l'oreille interne. Il s'isole alors du monde extérieur pour ne plus être confronté à des bruits dérangeants. Un hyperacousique ne perçoit pas mieux les sons, mais il ne les tolère pas à partir d'un certain seuil. Si une personne souffrante d'hyperacousie est exposée à des sons élevées, elle aura des acouphènes et des douleurs plus ou moins violentes.
- Presbyacousie: cette maladie est souvent la conséquence du viellissement, elle se caractérise par une perte progressive de l'ouïe. Cette maladie est le résultat d'une perte de souplesse des osselets et d'une perte progressive des cellules ciliées de la cochlée.
Y'a-t-il un lien entre la surdité et la parole?
Une personne malentendante a de la peine à parler car selon le laps de temps durant lequel elle entendait mal, (surtout si elle est malentendante de naissance) les sons n'ont pas été perçus assez bien pour qu'elle soit capable de tous les reproduire sans difficultés. Certaines personnes disposant d'appareils auditifs se voient alors obligées d'être suivie par des logopédistes afin de les aidés à se réinsérer dans la société.
Les écouteurs de baladeurs mp3, ou autre présentent-ils des risques pour l'ouïe?
Il existe diverses sortes d'écouteurs, les principales sont constituées:
- D'une oreillette intraoriculaire, elle rentre bien dans le canal de l'oreille au point d'isoler la personne des bruits extérieurs. Cette caractéristique peut avoir aussi bien des effets positifs (l'utilisateur est dans sa bulle musicale) que négatifs (cela peut représenter un danger pour la personne qui ne sait pas ce qui se passe autour d'elle).
- D'une oreillette classique posée à l'entrée du conduit auditif.
- D'une oreillette supraoriculaire placée sur les pavillons de l'oreille.
- D'un casque à arceau qui entoure l'oreille.
Cette diversité d'écouteurs entrainée par une consommation de ceux-ci de plus en plus élevée amène à se demander si leur utilisation n'est pas sans risques. Il a été démontré que pour les écouteurs de mauvaise qualité, l'utilisateur est tenté d'augmenter le volume pour avoir une meilleure perception des sons. Cette augmentation de la sonorisation n'est cependant pas sans risques, comme il l'a été mentionné plus tôt, une expostion prolongée à des sons élevés peut avoir des conséquences néfastes sur l'ouïe. Si tous les écouteurs sont bridés à 100dB par mesure de sécurité, il ne faut pas oublier qu'une écoute prolongée à un niveau sonore plus bas peut endommager le sens de l'audition, ainsi, une personne écoutant de la musique à 85dB peut se permettre une utilisation de 40 heures par semaine de son mp3, en revanche une personne écoutant de la musique à 100dB doit se limiter à deux heures par semaine. Les chercheurs n'ont pas observé une augmentation notable des troubles auditifs dans la population depuis l'apparition des baladeurs mp3, ils préfèrent cependant rester vigilant afin de mieux prévenir l'apparition de troubles de l'audition.
Existe-il un barême du niveau de surdité?
La surdité n'est pas une perte totale du sens de l'audition, un barême (mis en place par le Bureau International d'Audio-Phonologie) à l'ambition de classer les différents niveaux de surdité:
- Une perte de 20 à 40 dB est une surdité légère, la personne arrive à entendre et suivre une conversation mais ne perçoit que difficilement les sons bas.
- Une perte de 40 à 70 dB est une surdité moyenne, la personne peut suivre une conversation seulement si elle est menée par un son élevé.
- Une perte de 70 à 90 dB est une surdité sévère, les sons très élevés sont perceptibles mais incompréhensibles.
- Une perte au-delà de 90 dB est une surdité profonde, la personne n'a aucune perception de la voix, seul les bruits très puissants (Ex: marteau-piqueur) peuvent être perceptibles. Grâce à un appareil approprié, la personne pourrait retrouvé une audition normale.
- Une perte qui se situe au-delà de 120 dB est qualifiée de surdité totale, la personne n'a quasiment aucine chance de réentendre et ce malgré un appareil auditif.
Les appareils auditifs sont habituellement constitués d'un micro qui amplifie les sons de manière plus ou moins importante pour qu'ils paraissent normaux à la personne qui les entends. Il existe diverse sortes d'appareils auditifs, certains sont enfoncés dans le conduit auditif, de manière à ce qu'ils ne soient pas visibles, d'autres appareils remplissent un peu plus le conduit auditif. D'autres contournent l'oreille et une autre sorte encore est placée derrière l'oreille. Si la personne a une surdité légère, elle peut se permettre de porter un appareil auditif discret, dans le cas contraire, la personne ne peut choisir et doit porter un appareil plus conséquent.
Les animaux ont-ils le sens de l'ouïe?
Comme il l'a été dit dans les différents points traités plus haut, les animaux ont eux-aussi le sens de l'ouïe. Mais bien évidemment, il ne s'est pas développé de la même manière que chez l'homme, car les animaux n'ont pas tous besoin d'une ouïe très développée. Certains d'entre eux, comme la chauve-souris, ont besoin d'une ouïe très développée car ils doivent compenser un autre sens moins développé ou inexistant, celui de la vue.
Chez les invertébrés, l'organe de l'audition est appelé statocyste. Ce dernier est une chambre dans laquelle des statolithes (cf. plus haut dans L'équilibre), se déplacent à cause de la gravité ou d'autres accélérations au fond de la chambre et stimulent des cellules sensorielles. Ce fonctionnement ressemble à celui de l'utricule et de la saccule de l'oreille interne des vertébrés, mais elle est moins développée. Les statocystes peuvent se trouver à plusieurs endroits du corps de certains invertébrés.
Chez les insectes ce sont poils sensoriels qui jouent le rôle de l'organe de l'ouïe. Celles-ci vibrent en réponse à des ondes sonores.
Quleques exemples d'animaux avec la fonction que joue l'ouïe pour chacun d'eux:
- Les méduses ont plusieurs statocytes ce qui leur permet de savoir où se trouvent tous leurs membres.
- Les moustiques possèdent des poils qui permettent aux mâles de détecter le bourdonnement des ailes des femelles.
- Les chenilles utilisent leurs poils pour détecter les prédateurs.
Notons comme exemple une expérience faite sur une écrevisse. Lorsque l'on remplace ses statolithes par des particules métalliques et que l'on place un aimant au dessus de celui-ci, il se met à nager sur le dos.
Conclusion
A travers tous ces aspects de l'ouie, en particuler chez les animaux, on constate alors ce qui fût énoncé plus haut. L'audition présente de fortes ressemblances avec le toucher de part leur utilité: sentir les énergies mécaniques (mouvement, ondes de pression, ou tout autres pressions sur le corps). Ainsi lorsque l'on observe les aptitudes d'un sourd à sentir les vibrations du son grâce à leur corps, ou encore la manière qu'on les moustiques de percevoir le souffle du vent et le son grâce au même organe, ou enfin la subtile différence entre vibrations infrasons et mouvement physique quasi imperceptible, il est clair que l'on ne peut dissocier ces deux sens. Il serait donc plus juste de les regrouper dans une branche du système sensorielle que l'on nomme la sensation somatique (Sensations somatiques_08).
Références
Ouvrages
- CAMPBELL, Neil A. et REECE, Jane B., "BIOLOGIE", De Boeck, Bruxelles, 2004
Revues scientifiques
- PUJOL, Rémy, "Le traitement du son", Pour la Science, Montpellier, 2001
Sites internet
http://www.insonor.ca/questce-que-le-son.aspx
http://fr.wikipedia.org/wiki/D%C3%A9cibel
http://www.snv.jussieu.fr/vie/dossiers/auditionvision/audition.htm
http://fr.wikipedia.org/wiki/Pied_marin
http://fr.wikipedia.org/wiki/Perte_auditive
Autres sources d'informations
- Emission: 36.9, "Acouphène: ce bruit qui rend fou"
http://www.tsr.ch/tsr/index.html?siteSect=500000#vid=9741836
- Emission: A Bon Entendeur, "Baladeurs: écoutez de la musique sans vous casser les oreilles!"
http://www.tsr.ch/tsr/index.html?siteSect=500000&broadcastTypeId=43#program=43;vid=9734407
ZelalAS 23 septembre 2008 à 10:37 (MEST)
FahimaM 23 septembre 2008 à 10:36 (MEST)
AnisMS 23 septembre 2008 à 10:11 (MEST)
MelanieN 23 septembre 2008 à 10:12 (MEST)
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