Breton Armelle Faye Laurent avec l`aimable participation de

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Breton Armelle
Faye Laurent avec l'aimable participation de Clémentine Gélebart
28/03/11
Physique, Audition, Pr Bourguet
poly disponible sur le réseau pédagogique
Biophysique sensorielle
L'audition
L’audition fait intervenir:
-Le son incident
-L’oreille
-Les voies auditives
-Le cortex cérébral ( interprétation du son )
I- Phénomènes objectifs de l'audition
L'oreille est composée de trois parties :
-l'oreille externe (OE) : du pavillon jusqu'au tympan en passant par le conduit auditif externe
( CAE ).
-l'oreille moyenne ( OM ) : composée du tympan, de la chaîne des osselets contenus dans la
caisse tympanique. L'OM est reliée à l'extérieur par la trompe d'Eustache.
-l'oreille interne ( OI ) : qui est séparée de l'OM par la fenêtre ovale en haut qui est en
contact avec l'étrier et en bas la fenêtre ovale ; ces deux orifices sont en rapport avec la cochlée (
organe de l'audition ), à côté de se trouve l'organe de l'équilibration ( vestibule, canaux semi-
circulaires ).
Oreille externe
25 mm
Oreille
moyenne
Oreille
interne
pavillon
CAE : 8 x 6 mm
Trompe
d’eustache
CAI
fenêtre
ovale
fenêtre
ronde

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L'oreille a trois fonctions :
-capteur : OE et OM
-adaptateur d'impédance acoustique : OM. Ce rôle est très important qu'il existe une grande
différence d'impédance entre l'extérieur (milieu aérien) et l'intérieur (milieu aqueux).
-transducteur : OI c'est la transformation du son ( vibration ) en message électrique ( PA ).
Rappel : onde acoustique
-Le son est une perturbation d’un milieu matériel élastique en général consécutive à l’action d’une
source qui impose au milieu des vibrations forcées de fréquence égale à celle de la source.
-Onde de vibration longitudinale se propageant de proche en proche dans un milieu matériel (solide,
liquide, gaz) donc le son ne se propage pas dans le vide.
-Les sons se propagent dans les milieux élastiques, qui transmettent l’état de compression ou de
dilatation de proche en proche, sans qu’il y ait transport de matière à distance.
A- L'oreille externe ( OE )
1) Le pavillon
Pavillon : capte les sons et intervient dans l’orientation auditive : Il permet à l'individu, en
comparant les sons d'une oreille et de l'autre, de localiser la direction d' émission du son,
uniquement grâce au déphasage temporel entre les 2 oreilles. (par exemple si un son est émit sur
notre droite, l'onde acoustique va d'abord atteindre l'oreille droite puis la gauche. Le SNC interprète
ce déphasage et nous permet de savoir que le son vient de notre droite).
Il agit comme une antenne acoustique :
Aux basses fréquences, quelque soit le chemin des ondes directes et réfléchies, pour arriver
au C.A.E. les ondes arrivent en phase.
L’importance des interférences destructives aux fréquences élevées varie avec la position.
Baisse supérieure pour les sons venant de face (réflexion est plus importante), par rapport à ceux
situés dans un plan vertical.
2) Le CAE
Conduit auditif externe (CAE) transmet par conduction aérienne les vibrations sonores qu’il
concentre jusqu’à la face externe du tympan.

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3) Propagation d'une onde acoustique
Dans un milieu homogène, une onde acoustique se propage en ligne droite à une vitesse
caractéristique du milieu :
340m/s (1 224 km/h) dans l’air à 15°C : conduction aérienne
3360 m/s (12 096 km/h) dans l’os : conduction osseuse
1435 m/s (5 166 km/h) dans l’eau douce
Conduction osseuse :
La « vraie » conduction osseuse (CO) est la conduction jusqu’à l’OI par vibration des os du crâne.
Moins efficace que la conduction aérienne (CA).
Utilisée dans l’exploration de l’audition et pour le traitement de certaines surdités.
Exemple de l’audition de notre propre voix:
-quand nous parlons : CO prédominante
-quand nous écoutons : CA prédominante.
Transmission dans l'oreille externe :
L’oreille externe joue un rôle d’amplification du signal sonore par phénomène de résonance
(amplification de quelques dB dans la zone de fréquences 2 000 à 4 000 Hz).
Hypoacousie ( diminution de l'acuité auditive ) par affection du CAE: bouchon de cérumen, otite
externe, corps étranger …
B- L'oreille moyenne ( OM )
L'oreille moyenne contient :
Caisse du tympan
Tympan
Chaine des osselets : marteau, enclume, étrier
Trompe d’Eustache

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1) Le tympan
-Diamètre de 10 mm, surface : 55 mm2
-Concavité tournée vers le CAE
-Membrane fibreuse, constituée de 2 types de fibres qui lui donne sa capacité à se déformer :
Radiaires, à l’extérieur
Circulaires, à l’intérieur
-Forme conique dans ses 2/3
Facteur d ’efficacité dans la transmission des forces
Vibre lors de la transmission des sons, surtout dans sa partie centrale conique, grâce aux
fibres radiaires.
-Sa fréquence de vibration est celle du son entendu.
-Amplitude des mouvements du tympan très faible: 10-9cm au seuil absolu, 10-4cm au seuil
douloureux
-Résonance entre 1 et 4 KHz (surtout 2 - 3)
-Amortissement : 4 ms
2) La chaîne des osselets
Il y a 3 osselets en cascade:
Marteau: directement collé au tympanique.
Enclume: mise en mouvement par le marteau.
Étrier: a une face plate appliquée sur l'OI par la fenêtre ovale.
Le marteau est directement en contact avec le tympan. Ils sont collés donc la vibration de l'un fait
vibrer l'autre. Mais ces os sont également tous reliés à un système ligamentaire. Ce système fait en
sorte qu'ils ne sont pas rigidement collés les uns des autres c'est-à-dire qu'ils peuvent bouger autour
d'un point d'équilibre. Enfin l'étrier est en contact avec la fenêtre ovale.
=>La chaîne des osselets transmet les vibrations du tympan jusqu’à la platine de l’étrier qui
s’enfonce et ressort de la fenêtre ovale à la fréquence du son entendu dans un mouvement de va et
vient, en opposition de phase avec le tympan et la fenêtre ronde. Quand l'étrier s'enfonce dans la
fenêtre ovale, la fenêtre ronde se déforme dans l'autre sens.
La chaîne des osselets est en contact :
CAE par le tympan.
OI par la Fenêtre ovale en haut et la Fenêtre ronde en bas .
La trompe d' Eustache équilibre les pressions de part et d'autre pour éviter la tension du tympan.

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3) Interface OE-OI
Lorsque la puissance sonore arrive sur une interface air-liquide, les impédances acoustiques des
milieux étant très différentes (rapport 4 000), 999/1 000ème de l’énergie se réfléchit et 1/1 000ème
est transmis de l’autre côté de l’interface ce qui correspond à une atténuation de 30 dB.
Pour transmettre les sons d’un milieu aérien à un milieu liquide (et inversement) avec une perte
d’énergie minimale, il faut avant l’arrivée dans le milieu liquide augmenter la puissance ‘’p’’ de la
vibration sonore (et donc la pression) : c’est adapter les impédances.
→Dans milieu aérien, la vibration sonore est une vibration de particules relativement libres les unes
par rapport aux autres :
-W = p.v avec vitesse acoustique grande et pression acoustique faible.
→Dans milieu liquide, les particules se déplacent plus difficilement
-W = p.v avec vitesse acoustique plus faible et pression acoustique plus forte.
→Pour une bonne transmission air/liquide avec une perte de puissance acoustique minimale, il faut
augmenter ‘’p’’ avant l’arrivée dans le milieu liquide et diminuer v : c’est l’adaptation d ’impédance
acoustique réalisée par l’OM.
4) Rôle de l'OM : adaptateur d'impédance
L' oreille moyenne est un adaptateur d'impédance. Elle réalise l’adaptation d’impédance grâce à:
–La surface du tympan est 27 fois plus grande que celle de la platine de l’étrier ou de la
fenêtre ovale
–Un léger effet de levier de la chaîne des osselets qui multiplie par 1,3 la force exercée sur la
fenêtre ovale par la platine de l’étrier par rapport à la force exercée par le tympan sur le manche du
marteau
=> Facteur d’augmentation de la pression acoustique ‘’p’’ entre l’OE et l’OI : 27 x 1,3 # 35
-Rapport des puissances acoustiques la puissance est proportionnelle au carré de la pression:
Wo = k.p²
W = k.p².352 = k.p².1232
IdB = 10 log W/Wo
10 log 1232 = env. 30 dB
-Transmission du son d’un milieu aérien à un milieu aqueux: atténuation de 30 dB (mauvais accord
des impédances acoustiques)
-Gain d’environ 30 dB par l’oreille moyenne
= >L’OM joue un rôle d’adaptateur d’impédances neutralisant les pertes d' audition liées à l'
interface.
5) Trompe d'Eustache
-Communication entre rhinopharynx et OM
-3 fonctions
–mécanique: bloque introduction d’agents pathogènes, sécrétions et sons
–clairance muco-ciliaire
–maintien d’ une pression identique de part et d’ autre du tympan.
-Fermée au repos et pendant la phonation