TITRE DU COURS : Physique de l`audition. INTERVENANT : Pascal

TITREDUCOURS:Physiquedel’audition.
INTERVENANT:PascalMartin(LaboratoirePhysico‐ChimieCurie,CNRS/InstitutCurie,Paris)
PROGRAMMEDUCOURS:Enpremièreapproximation,l’oreillepeutêtrevuecommeun
microphonequirépondauxvibrationsmécaniquesinduitesparl’ondedepressionsonoreen
produisantunsignalélectriquenerveuxquivasepropagerjusqu’aucerveau.Bienqu’immergées
dansunfluidevisqueux,lesstructuresdel’oreilleinternequisontmisesenmouvementparle
stimulussonoresecomportentcommedesrésonateurs.L’oreillerenfermeenfaitunemachinerie
quipermetdecompenserlespertesvisqueusesenconvertissantdesressourcesd’énergied’origine
biochimiqueentravailmécanique,etainsid’amplifierlasensibilitéetd’affinerlasélectivité
fréquentiellesauxsonslesplusfaibles.L’objectifdececoursestdedégagerquelquesprincipes
physiquesquisous‐tendentceprocessusd’amplification,del’échelledelamoléculeunique(moteur
moléculaire,canalionique)àcelledel’oreilledanssonentierenpassantparl’échelleintermédiaire
descellulesmécano‐sensorielles«ciliées»del’oreilleinterne.Enparticulier,nousverronsqu’une
celluleciliéepeutsecomportercommeunsystèmedynamiqueactifopérantauvoisinaged’une
instabilitéoscillatoire(bifurcationdeHopf),acquérantparlamêmeunnombredepropriétés
génériquesquisontutilesàladétectionacoustique.
I‐ Enseignementsdelapsycho‐acoustiquesurlespropriétésphysiquesdusystèmeauditif:
Seuildesensibilité,sélectivitéfréquentielle,gammedynamiquedesensibilité(intensités
etfréquencessonores«utiles»),non‐linéaritédelasensationsonore(utilisationdu
décibel,effetTartini),l’oreillecommerésonateurmécanique(expériencesdeThomas
Gold(1948)).
II‐ Dusonàl’influxnerveux:
1. Vibrationsmécaniquesdanslacochlée:
a. Descriptiondel’ondecochléaire(accumulationdephase,relationde
dispersion),tonotopiedelacochlée(notionde«prismeacoustique»),
réponsemécaniqueenfonctiondelafréquence(intensitéfixée)sonore.
b. Unmodèlelinéairepassifdel’ondecochléaire(Lighthill,1981).
c. Fonctionderéponsemécanique(fréquencesonorefixée),non‐linéarité
decompressiondelasensibilité,l’amplificateurcochléaire.
d. Emissionsoto‐acoustiques.
2. Introductionauxcellulesmécano‐sensorielles«ciliées»:
a. L’organedeCorti,lescellulesciliéesinternesetexternes.
b. Latouffeciliaire,latransductionmécano‐électrique(«gating‐spring
model»),relationdéplacement‐courant.
c. Lesmoléculesdelatransduction:liensdebout‐de‐cil,canauxioniques
mécano‐sensibles,moteursmoléculaires,cytoskelette.
d. Fluxioniques.
3. Lenerfauditif:transmissiondusignalàlafibrenerveuse(synapseàruban),
codagedel’intensitéetdelafréquencesonores.
III‐ Propriétésmécaniquesdescellulesciliées:

1. Relationforce‐déplacementdelatouffeciliaire:notionde«gating
compliance»,raideurnégative.
2. Adaptation(réponseàunedéflectionstatiquedelatouffeciliaire)
a. Cinétique(lente,rapide),degréd’achèvement.
b. Régulation(calcium)
c. Modèles(moteursmoléculaires,…)
3. Mouvementsactifsd’unetouffecilaire:
a. Comportements«excitables».
b. Oscillationsspontanées:fonctionsderéponse(linéaire,non‐linéaire),
brisureduthéorèmefluctuation‐dissipation,amplificationmécanique.
c. Régulation(calcium,…).
4. Descriptionthéoriquedelamotilitéciliaire,diagrammed’états,fluctuations.
5. Electromotilitéducorpscellulairedescellulesciliéesexternesdesmammifères.
IV‐ Oscillateurscritiques:
1. Réponsegénériqued’unoscillateurcritique:formenormale,loisdepuissances,
auto‐ajustementaupointcritique.
2. Effetdesfluctuations.
3. L’ondecochléairerevisitée:modèleactifdel’ondecochléaire.