Chapitre IV

Le fonctionnement de l’oreille

Recueil et analyse spectrale du message sonore

l’oreille externe capte le son et le dirige, en concentrant sa puissance sonore, vers le tympan : c’est le « capteur » ;

l’oreille moyenne a principalement comme rôle de transmettre le son vers l’oreille interne : c’est à la fois un organe de transmission et un organe d’adaptation du son entre les conditions de propagation dans l’air et dans un liquide (oreille interne) ;

l’oreille interne est un « transducteur » qui convertit le message sonore de sa forme mécanique (vibrations sonores) en un message électrique (potentiel électrique) capable de se transmettre par voie nerveuse vers le cortex cérébral et d’être interprété à ce niveau

L’oreille externe

Pavillon (non mobile chez l’homme) = concentration de l’énergie sonore

Conduit auditif externe = transmission du son vers le tympan

L’oreille moyenne

Transmission du stimulus sonore du milieu aérien (oreille externe) au milieu liquidien (oreille interne) avec une perte minimale d’énergie = « adaptation d’impédance »

Pression acoustique

Amplitude de vibration

Surface du capteur

- pour le milieu aérien : pour une puissance surfacique W donnée, la pression acoustique est faible et l’amplitude de vibration est élevée ; de plus, cette vibration s’exerce sur une surface relativement grande (tympan)

- pour le milieu liquidien : la pression acoustique est plus grande, l’amplitude de vibration est plus faible et la surface sur laquelle s’exerce cette vibration (fenêtre ovale) est plus faible ; ce sont donc des conditions diamétralement opposées à celles du milieu aérien

Pour transmettre les sons sans perte de puissance du milieu aérien au milieu liquidien, il faut donc surtout diminuer l’amplitude de la vibration et augmenter la pression acoustique

Chaîne des osselets

Surfaces tympan / fenêtre ovale

La chaîne des osselets, par une action de levier, et en raison du rapport des surfaces existant entre le tympan et la fenêtre ovale, réalise cette adaptation d’impédance. En fait, elle produit même une amplification du son :

- par son action de levier, la chaîne des osselets assure la transmission pratiquement intégrale de l’amplitude du mouvement tympanique vers la fenêtre ovale,

- mais en raison du rapport des surfaces (la fenêtre ovale est beaucoup plus petite que le tympan, de 27 à 30 fois moins), la pression acoustique devient d’autant plus élevée.

L’amplification de la puissance surfacique ainsi réalisée à l’aide de ces deux mécanismes, est d’environ 30 dB. De cette manière, si l’oreille moyenne est lésée, il existe une perte auditive comprise entre 20 et 30 dB

Conduction aérienne

différence = 30 dB

Conduction osseuse

L’oreille interne

L’oreille interne est un « transducteur », c’est-à-dire qu’elle transforme des variations de pression acoustique en un signal électrique pouvant être transporté par le nerf auditif

Sous l’action de la chaîne des osselets, les vibrations acoustiques sont transmises du tympan à la fenêtre ovale. L’onde de pression passe ensuite dans la rampe vestibulaire puis revient par la rampe tympanique, où la fenêtre ronde joue le rôle de soupape de sécurité. Les mouvements de l’onde sont transmis aux cils de l’organe de Corti par l’intermédiaire de la membrane basilaire. Celle-ci occupe toute la longueur de la cochlée et sa largeur va en augmentant de la base (du côté de la fenêtre ovale) à l’apex : c’est l’inverse de l’hélice de la coquille d’escargot

La longueur de la membrane basilaire qui est soumise à la vibration dépend de la fréquence du son

Plus le son est aigu, plus la portion vibrante de la membrane est limitée et plus le maximum des vibrations est proche de la fenêtre ovale

limite de propagation de la vibration le long de la membrane basilaire

moyenne fréquence

basse fréquence

haute fréquence

La membrane basilaire effectue donc une analyse spatiale des fréquences contenues dans un son

Potentiels microphoniques cochléaires (PMC)

Les oscillations de la membrane basilaire déclenchent les mouvements des cils des cellules sensorielles de l’organe de Corti

Ils sont différents des potentiels d’action du nerf auditif, par le fait :- qu’ils ont un caractère local- qu’ils ne se propagent pas selon la loi du tout ou rien- qu’ils n’ont pas de seuil, ni de latence- qu’ils sont sensibles à la composition ionique du milieu et à l’anoxie

Idéalement ce signal électrique (PMC) devrait représenter le signal sonore sans aucune déformation, mais en fait on distingue deux cas de figure, selon la puissance du son excitateur :

- pour les signaux sonores de faible puissance (jusqu’à 80 dB), le potentiel microphonique cochléaire obtenu est fidèle à la forme de l’onde sonore excitatrice.

- pour les signaux de forte puissance (vers 80 dB et au-delà), la linéarité n’est plus assurée et dans ces cas le potentiel cochléaire recueilli peut être considéré comme la somme

- d’un potentiel microphonique cochléaire- et d’un potentiel de sommation.

Ces potentiels microphoniques cochléaires sont analogues à des potentiels de récepteurs et ne déclenchent que plus loin, au niveau du nerf acoustique, la formation de potentiels d’action le long des voies nerveuses.

Ces potentiels d’action n’ont alors plus la même forme que les sons qui leur ont donné naissance, mais ils ont l’aspect typique de potentiels d’action :- ils se présentent sous la forme d’influx rythmés de forme non sinusoïdale appelés « spikes »- ils obéissent à la loi du tout ou rien- ils ont un temps de latence - ils possèdent une période réfractaire.

L’oreille, à la fois capteur et transducteur, fournit un message électrique de type analogique : le potentiel microphonique cochléaire, reproduisant le message sonore dont elle a effectué l’analyse spatiale des fréquences.

Les voies nerveuses ne peuvent transmettre le message que de façon impulsionnelle sous forme de potentiels d’action sans que la fréquence des impulsions ne puisse dépasser 1000 Hz (à cause de la période réfractaire des potentiels d’action). Il existe un système de codage pour passer du mode analogique au mode impulsionnel.