L’oreille humaine est un système d’analyse du son étonnant et complexe.

Elle est capable de détecter des sons sur une large plage d’intensités et de fréquences.

1.    Anatomie

 

L’oreille est classiquement divisée en trois parties :

      1.1. L’oreille externe

Qui comprend le pavillon et le conduit auditif externe (CAE).

1  Pavillon

2  Conduit auditif

3  Tympan

 

 

1.2. L’oreille moyenne

Qui comprend la caisse du tympan, la trompe d’Eustache et la chaîne des osselets :

Le marteau au contact du tympan

L’enclume

L’étrier.

Cette chaîne osseuse dont les éléments ont une taille de l’ordre du millimètre réalise la jonction entre l’oreille externe et l’oreille interne.

4   Marteau

5   Enclume

6   Etrier

7   Trompe d’Eustache

 

 

1.3. L’oreille interne

Comprend le vestibule, les canaux semi-circulaires et la cochlée. Elle est reliée à l’oreille moyenne par deux orifices (fenêtre ovale et fenêtre ronde) obturées par des membranes. C’est sur la fenêtre ovale que va s’insérer l’étrier.

 

8   canaux semi-circulaires

9   Cochlée

10  Nerf cochléaire

 

 

2.    Description fonctionnelle

2.1. L’oreille externe

L'oreille externe est formée par le pavillon et le conduit auditif externe. Le conduit auditif externe, long de 2,5 cm, est tapissé de cellules cérumineuses secrétant le cérumen.

Son rôle est :

de protéger le tympan des agressions extérieures.

de capter, d'amplifier et de transmettre jusqu'au tympan les vibrations sonores.

d’aider à la localisation de la source sonore .

Participer à l’audition binaurale.

2.2. L’oreille moyenne

  Le rôle de l’oreille moyenne est double : elle doit à la fois protéger l’oreille interne et transformer les vibrations aériennes arrivant de l’oreille externe en vibrations solidiennes (analysables par l’oreille interne).

 

1      Le  marteau

2      L’enclume

3      L’étrier

4      Le tympan

5      Fenêtre ronde

      6      La trompe d’Eustache

 

(S. Blatrix/R. Pujol INSERM U. 254 de Montpellier)

L’oreille moyenne est composée d’une chambre contenant de l’air, appelée caisse du tympan, qui contient un système de transmission solidienne, la chaîne tympano-ossiculaire, composée de trois osselets : marteau, enclume et étrier.

La caisse du tympan est fermée sur l’oreille externe par la membrane du tympan, et sur l’oreille interne par l’intermédiaire des fenêtres ronde et ovale. De plus, elle communique avec le pharynx par la trompe d’Eustache, dont le but est de créer la même pression (atmosphérique)sur les deux faces du tympan pour qu’il puisse vibrer de façon correcte.

La transmission solidienne permet de limiter la perte d’énergie inhérente à la transmission de vibrations aériennes d’un milieu gazeux vers un milieu liquide, comme c’est le cas ici entre l’air de la caisse du tympan et les liquides labyrinthiques de l’oreille interne.

La transformation (et l’amplification) des vibrations aériennes en vibrations solidiennes se fait par l’intermédiaire des osselets : les vibrations du tympan entraînent successivement celles du bloc marteau-enclume puis celle de l’étrier, qui les transmet à l’oreille interne via la fenêtre ovale.

Le rapport de levier effectif entre le marteau et l’enclume (de l’ordre de 20), d’une part, et le rapport de surfaces entre le tympan (60mm2) et la platine de l’étrier (30 mm2) d’autre part font du système tympano-ossiculaire un véritable amplificateur permettant à l’énergie sonore d’être transmise presque intégralement à l’oreille interne.

A partir de 80 dB, un réflexe protecteur (stapédien) est mis en place afin de réduire la transmission des pressions vers l’oreille interne, par l’intermédiaire des osselets et des muscles qui rattachent le marteau et l’étrier aux parois de la caisse du tympan.

Cependant, ce dispositif n’est efficace ni pour les sons très intenses, ni pour les composantes de fréquences aiguës, ni pour les sons impulsionnels.

 

2.3.  L’oreille interne

L’oreille interne ou labyrinthe (osseux et membraneux), est composée  de plusieurs parties :

 vestibule, canaux semi-circulaires : organes de l’équilibration ,

cochlée ou limaçon organe de l’audition.

 

1. Canal antérieur
2. Ampoule (du même canal)
3. Ampoule (canal horizontal)
4. Saccule
5. Canal cochléaire
6. Hélicotrème
7. Canal latéral (horizontal)
8. Canal postérieur
9. Ampoule (canal postérieur)
10. Fenêtre ovale
11. Fenêtre ronde
12. Rampe vestibulaire
13. Rampe tympanique
14. Utricule

Par transparence, le labyrinthe membraneux contenant l'endolymphe; en haut à gauche : le labyrinthe osseux rempli de périlymphe.

 

La cochlée :

 

La capsule osseuse a été enlevée pour visualiser le vestibule (1) et le tour basal de la cochlée(4) avec l'organe de corti (3).
Les nerfs vestibulaires et cochléaires se rejoignent (2) à l'entrée du système nerveux central, pour former le VIII ème nerf crânien.

(S. Blatrix/R. Pujol INSERM U. 254 de Montpellier)

La cochlée, dont la forme rappelle celle d’une coquille d’escargot est un tube d’environ 35 mm de long enroulée autour d’un axe creux qui contient le nerf auditif.

 

Cette section schématise l'enroulement du canal cochléaire (1) contenant l’endolymphe et celui des rampes vestibulaire (2) tympanique (3) contenant la perilymphe. La flèche rouge vient de la fenêtre ovale et la bleue aboutit à la fenêtre ronde. Au centre, les fibres du nerf cochléaire (5) apparaissent en jaune.

(S. Blatrix/R. Pujol INSERM U. 254 de Montpellier)

 

Elle forme deux tours et demi depuis sa base proche de la fenêtre ovale, jusqu’à son sommet, et elle comprend deux rampes séparées par le canal cochléaire, remplies d’un liquide appelé périlymphe :

la rampe vestibulaire contiguë à la fenêtre ovale
la rampe tympanique qui se termine par la fenêtre ronde.

Les deux rampes communiquent au sommet de la cochlée (apex) dans une région appelée hélicotrème (= ouverture de la spirale).

 

Le canal cochléaire est formé de trois parois à l’intérieur desquelles est contenu un liquide, l’endolymphe. La paroi basilaire de ce canal est la plus épaisse car elle renferme l’organe sensoriel auditif, ou organe de Corti.

 

L’organe de Corti :

 

C’est l’élément sensible de l’ouïe, comprend environ 14000 cellules ciliées au contact desquelles prennent naissance les fibres du nerf auditif.

Ces cellules ciliées se déploient sur quatre rangées :

trois rangées de cellules ciliées externes (environ 10 500 CCE) et une rangée de cellules ciliées internes (environ 3 500 CCI).

Ces rangées s’étendent sur toute la longueur de la membrane basilaire de la base au sommet (apex) de la cochlée.

 

Coupe schématique de l'organe de Corti

 

1   Cellule ciliée interne
2   Cellules ciliées externes  
3   Tunnel de Corti
4   Membrane basilaire
5   Habenula perforata
6   Membrane tectoriale
7   Cellules de Deiters
8   Espaces de Nuel
9   Cellules de Hensen
10 Sillon spiral interne

(S. Blatrix/R. Pujol INSERM U. 254 de Montpellier)

 

 

La chaîne des osselets transfère les pressions acoustiques du milieu aérien au milieu liquidien de la cochlée. L’étrier vibre 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 osciller la partie basale du conduit cochléaire.

Selon la fréquence des sons envoyés à l’oreille (aigus ou graves),ce n’est pas le même endroit sur la membrane basilaire qui va vibrer.

Les sons aigus font vibrer la membrane basilaire proche de la fenêtre ovale ;
Les sons graves la font vibrer vers l’apex.

 

APEX

Son grave : 400 Hz

APEX

Son aigu : 4000 Hz

 

 

 

(S. Blatrix/R. Pujol INSERM U. 254 de Montpellier)

 

Distribution des fréquences le long de la membrane basilaire

(S. Blatrix/R. Pujol INSERM U. 254 de Montpellier)

 

Sur la membrane basilaire sont disposées les cellules nerveuses (les cellules ciliées) du récepteur auditif qui détectent les vibrations et vont envoyer les messages vers le cerveau.

 

Les cellules ciliées :

 

Les cellules ciliées sont ainsi nommées car leur pôle apical en contact avec l'endolymphe, porte une centaine de stéréocils.

CCI

1. Noyau
2. Stéréocils
3. Plaque cuticulaire
4. Nerf auditif (neurone de type I)
5. Efférence latérale
6. Efférence médiane
7. Nerf auditif
(neurone type II)

CCE

(S. Blatrix/R. Pujol INSERM U. 254 de Montpellier)

 

 

 

Sous l’effet du son, la fenêtre ovale bouge, faisant se déplacer la membrane basilaire : les CCI, solidaires de la membrane basilaire s’inclinent en rentrant en contact avec la membrane tectoriale au travers de laquelle transitent les informations destinées au cerveau. Cependant, ce mécanisme ne fonctionne que pour un niveau sonore supérieur à 50 dB.

Pour des sons inférieurs à 50 dB, la membrane basilaire se déforme mais pas suffisamment pour incliner les CCI ; ce sont alors les CCE qui se contractent (car elles sont munies de mécanismes contractifs actifs, contrairement aux CCI), ce qui a pour effet de déplacer la membrane tectoriale : elle entre alors en contact avec les CCI, d’où la transmission des informations au cerveau pour des sons inférieurs à 50 dB.

L’étirement des cils des CCI provoque un mouvement ionique donc une modification du potentiel transmembranaire et libération  d’un neurotransmetteur : le message est envoyé au système nerveux

 

Synthèse du fonctionnement cochléaire :


La figure ci-après permet de récapituler et de résumer les différents évènements qui doivent intervenir lors de l'arrivée d'une stimulation sonore dans la cochlée.


1- La vibration liquidienne se transmet à la membrane basilaire (MB), ou plus globalement à la cloison cochléaire qui se déplace vers le haut (rampe vestibulaire) et vers le bas (rampe tympanique). Cette vibration respecte une tonotopie grossière liée aux propriétés élastiques de la cloison cochléaire; le maximum se déplace de la base vers l'apex de la cochlée au fur et à mesure que la fréquence du son stimulant diminue.

2- Lorsque la membrane basilaire s'incurve vers le haut (rampe vestibulaire), la membrane tectoriale effectue un mouvement de glissement relatif vers l'extérieur entraînant le cisaillement des cils les plus longs des CCE et leur déplacement dans la direction excitatrice : les CCE sont bio-électriquement activées (variation de leur potentiel membranaire).

3- Les CCE excitées se contractent (mécanismes rapides) en phase avec la fréquence stimulante. Le couplage qu'elles réalisent entre la membrane tectoriale entraîne une amplification de la vibration dans la région très restreinte de la cloison cochléaire.

4- Dans la zone étroite où s'est focalisée l'énergie libérée par le mécanisme actif, un petit nombre de CCI, voire une seule, est excité avec un maximum de sensibilité.

5- Les CCI dépolarisées libèrent leur neurotransmetteur et le message est envoyé au SNC par les fibres afférentes avec qui elles font synapse.

En résumé, les CCI sont des récepteurs sensoriels passifs qui transforment l'énergie vibratoire qui leur est transmise par la vibration de la membrane basilaire amplifiée par la contraction active des CCE. Les mécanismes actifs sous-tendus par les CCE sont donc responsables de l'extraordinaire sensibilité et sélectivité en fréquence retrouvées au niveau de la membrane basilaire, des CCI et des fibres du nerf auditif de la cochlée "vivante".

 

Représentation schématique en 5 phases (flèches 1 à 5) du fonctionnement d'une cochlée saine.

1 : Vibration de la cloison cochléaire
2 : mouvement relatif de la membrane tectoriale et excitation des cellules ciliées externes
3 : contraction rapide des cellules ciliées externes
4 : excitation de la cellule ciliée interne
5 : départ du message sur la fibre du nerf auditif
MT = membrane tectoriale        CCI = Cellule Ciliée Interne
MB = membrane basilaire        CCE = Cellule Ciliée Externe

 


 

2.4. Les centres nerveux

 

L’influx nerveux émanant des cellules ciliées va gagner de proche en proche le centre de l’audition dans l’hémisphère cérébral après un certain nombres de relais et permettre ainsi une analyse du signal sonore.

 

Il y a analyse tout particulièrement en terme de :

Localisation du son
Intensité du son
De signification du message sonore …

 

 

1   sillon de Sylvius

2   aire temporale

3   cortex auditif

 

(S. Blatrix/R. Pujol INSERM U. 254 de Montpellier)

 

L'information codée par la cochlée passe par chacun des relais qui effectuent un travail spécifique de décodage et d'interprétation qui est ensuite transmis aux relais supérieurs.

 

(S. Blatrix/R. Pujol INSERM U. 254 de Montpellier)

 

 

 

 

2.5. Conclusion

 

Le fonctionnement auditif est relativement complexe.

Il apparaît d’ores et déjà qu’une anomalie ou lésion à un endroit quelconque décrit précédemment, à savoir :

Oreille externe
Oreille moyenne
Oreille interne
Fibres et centres nerveux

aura une incidence sur la qualité de l’audition.

Un certain nombre d’explorations de cette « cascade auditive » permettra de mettre en évidence l’anomalie et de la localiser.

 

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