CM1 - 23-09 - Physiologie de l'oreille PDF

UE 2.3.1 Module Audition Physiologie de l' audition Dr Lauranne ALCIATO Chef de Clinique Service d'ORL et de Chirurgie Cervico-faciale – La Pitié Salpêtrière  Schéma anatomiqu...

UE 2.3.1 Module Audition Physiologie de l' audition Dr Lauranne ALCIATO Chef de Clinique Service d'ORL et de Chirurgie Cervico-faciale – La Pitié Salpêtrière  Schéma anatomique de l’oreille Conduit auditif Fosse cérébrale moyenne externe Canaux semi-circulaires Nerf acoustique Tympan et osselets FO Vestibule FR Cochlée Mastoïde Trompe d’Eustache  Le son Définition : Onde produite par la vibration mécanique d’un support fluide ou solide et propagée grâce à l’élasticité du milieu environnant sous forme d’ondes longitudinales 3 paramètres pour le caractériser : – Fréquence (Hz) – Intensité (dB) –Timbre pour les sons complexes  Fréquence et intensité Son de fréquence élevée → aigu Son de fréquence basse → grave Son d’intensité double Echelle sonore  Différents types de sons Son pur = mono-fréquence Parole = ensemble complexe de sons de fréquences variées sur une durée donnée Musique = ensemble harmonieux de sons de fréquences pures Bruit blanc = addition de toutes les fréquences  Performances de l’oreille humaine Limites des fréquences audibles : de 20 à 20.000 Hz Le seuil différentiel de fréquence = plus petite variation de fréquence perceptible par l’oreille Variable: en fonction de la fréquence du son : il est d’autant plus faible que la fréquence est basse ( il est de 1Hz entre 500 et 1000 Hz et de 20Hz à 5000 Hz) en fonction de la durée du stimulus : seuil  si la durée  en fonction de l’intensité du stimulus : si intensité  le seuil . La capacité de discrimination atteint son maximum pour une intensité supérieure de 20 dB au seuil de détection du sujet OREILLE EXTERNE ET MOYENNE  Oreille externe - Capteur Fonction de transfert de l’onde sonore : Concentre l’onde sonore vers le tympan Localisation tridimensionnelle, directivité Fonction d’amplification: Multiplie par 10 la pression de l’onde sonore Modifie le champ sonore en amplifiant certaines fréquences Amplification maximale pour les fréquences entre 2 et 6 kHz Dépend de l’axe du son incident Fonction protectrice de l’OM: Membrane tympanique  Oreille externe Ces modifications dépendent de l’axe de l’onde sonore ➔ Amplification plus importante de l’onde arrivant dans l’axe du CAE ➔ Fonction de localisation sonore  Oreille moyenne : transfert Recueille les vibrations de l’air du CAE et les transmet aux osselets puis à l’oreille interne Fonction de transfert: Transforme les vibrations aériennes en variations de pression dans les compartiments liquidiens de OI Cochlea.eu  Oreille moyenne : adaptateur d’impédance Adaptateur d’impédance + amplification → Passage du milieu aérique (extérieur, OE, OM) au milieu liquidien (OI) → Passage d’une surface large (tympan= 0,6cm2) à une surface petite (platine = 0,03 cm2) : rapport de 20 ➔ Grands déplacements air transformé en faible déplacement liquide risque de perte d’énergie acoustique +++ Par mécanisme de levier de la chaine ossiculaire : lié aux différences de taille des surfaces articulaires ➔ amplifie par 3 la force de transmission Variable en fonction de la fréquence de stimulation  Oreille moyenne : Protection de l’OI = Réflexe stapédien (ou réflexe acoustico-facial) pour sons > 80 dB ➔ modifie rigidité des osselets Axe réflexe : 1) Stimulation auditive → Neurone auditif (VIII) → noyau cochléaire 2) Nx cochléaire → Complexe olivaire supérieur bilatéral 3) COS → noyau du VII homolatéral 4) Motoneurone du VII via le nerf stapédien Limites : Fatigable : durée du traumatisme Délai d’action : latence de 30 ms : blasts Ne fonctionne pas pour les fréquences aiguës  Oreille externe et moyenne Rôle de transmission et d’amplification sonore Si atteinte → surdité de transmission sans troubles de l’intelligibilité OREILLE INTERNE  La cochlée Rôle de transduction du signal = transformation du signal mécanique en signal électrique 3 rampes en spirale : FO → Vestibule → Rampe vestibulaire Circulation des ondes de pression transmises par l’OM (Helicotrema)  → Rampe tympanique → FR → Tympanum Canal cochléaire = siège de l’Organe de Corti enroulée autour du modiolus (= axe osseux)  Physiologie liquidienne Deux compartiments liquidiens très spécifiques: Périlymphe : rampe vestibulaire et tympanique → Liquide similaire au plasma Endolymphe : canal cochléaire → Liquide riche en K+ = pile électrique chargée à -150mV Permis par les transporteurs ioniques de la strie vasculaire  OI : transmission de l’onde sonore L’onde liquidienne se propage dans la périlymphe de la rampe vestibulaire puis tympanique, faisant vibrer la membrane basilaire La membrane basilaire présente un gradient de Organe de Corti longueur apico-basal : elle est plus courte à la base et plus longue à l’apex  Organe de Corti La vibration en un point précis de la membrane basilaire entraîne un phénomène de cisaillement des stéréocils des CCE et CCI qui sont englués dans la membrane tectoriale L’ensemble de la touffe ciliaire s’incline dans le même sens grâce aux liens unissant les stéréocils entre eux. L’inclinaison des cils permet l’ouverture de canaux ioniques créant ainsi la dépolarisation des CCE et CCI Organe de Corti Le canal cochléaire Cellules sensorielles Cellules ciliées externes Cellules ciliées internes Siège transduction mécano-électrique: endolymphe Cisaillement fait bouger les cils  Physiologie des cellules ciliées externes 13000 / cochlée; 3 rangées cylindrique. cils disposés en 3 rangées en forme de W. Potentiel intracellulaire = - 60 mV. Se contractent comme des C. musculaires = éléctromotilité ➔ contraction se fait à la même fréquence que le son incident (= sélectivité fréquentielle) ➔ Augmentent localement la contraction de la membrane basilaire ➔ Mais transmettent peu de message auditif (5% des afférences du VIII) ➔ Reçoivent une innervation efférente du VIII par synapse avec les neurones de type II. Une fibre nerveuse contracte 10 CCE ➔ Augmente l’amplification sonore locale  Physiologie des cellules ciliées externes Amplification de l’onde sonore localement sur la membrane basilaire Avec sélectivité fréquentielle Transmission du message sensoriel auditif  Physiologie des cellules ciliées internes 3500 / cochlée piriforme; 1 seule rangée Cils disposés en ligne Potentiel intracellulaire = - 40 mV Cils au pôle apical: disposés en palissade reliés entre eux par des liens les solidarisant les uns aux autres pôle basal des CCI: contact avec les neurones de type I selon un mode direct 10 fibres pour 1 CCI Innervation afférente : 95% des fibres du nerf auditif proviennent des CCI = Véritable cellules sensorielles Rôle de transduction mécano-électrique  Dépolarisation CCI L’inclinaison des stéréocils permet l’ouverture de canaux ioniques qui dépolarisent les CCI. Entrée de K+ venant du liquide endolymphatique Dépolarisation de la cellule Libération du neurotransmetteur (GLUTAMATE) au niveau de la synapse avec la fibre du neurone de type I située au pôle basal de chaque CCI. ➔ Potentiel d’action nerveux transmis le long de la voie nerveuse = MECANO-TRANSDUCTION Tonotopie de l’oreille interne  Tonotopie fréquentielle de l’oreille interne A 3 niveaux : Membrane basilaire = tonotopie passive Variations de largeur de la MB ➔ vibration atteint son amplitude maximale en un point précis CCE = tonotopie active sélectivité fréquentielle de l’électromotilité Fibres du nerf auditif = tonotopie active sélectivité fréquentielle avec une fréquence caractéristique pour laquelle le seuil de stimulation sera minimale https://www.cochlea.eu/cochlee/fonctionnement  Tonotopie fréquentielle de l’oreille interne Base : fréquences aiguës Apex : fréquences graves Altération de la tonotopie ➔ altération de l’intelligibilité Phénomène de recrutement  Codage de l’information sonore Codage de la fréquence du son → Tonotopie cochléaire puis nerveuse Codage amplitude du son: Fréquence des potentiels d’action = « train » des PA nerveux → Un son d’intensité élevé conduira à plus de PA sur une même fibre Nombre de fibres nerveuses recrutées → Un son d’intensité élevé stimulera plus de fibres nerveuses  Physiologie de l’oreille interne Onde liquidienne RV et RT - Onde Périlymphe mécanique Mouvement membrane basilaire Tonotopie fréquentielle Inclinaison stéréocils CCEs = dépolarisation Amplification vibration Inclinaison cils CCI = dépolarisation Cortex auditif Libération NT Information électrique Dépolarisation neurone type I TC  Oreille interne Rôle de transformation / codage de l’onde sonore en signal nerveux Si atteinte → surdité de perception +/- troubles de l’intelligibilité VOIES NERVEUSES DE L’AUDITION  Rappel anatomique 1) Nerf cochléaire → noyau cochléaire homolatéral décodage fréquence, intensité, durée 2) Noyau cochléaire → 80% : Olive controlatérale → 20% : Olive homolatérale stimulations binaurales 3) Olive → colliculus inférieur rôle dans la localisation sonore 4) Thalamus puis cortex Intégration centrale et réponse volontaire  Localisation sonore Colliculus inférieur : Intégration des informations sonores des 2 oreilles et comparaisons : De l’intensité Du décalage de phase de l’information sonore → Le son est d’autant plus fort et arrive d’autant plus vite qu’il est proche de l’oreille ➔ Réflexe d’orientation visuelle  Physiologie du cortex auditif Tonotopie fréquentielle similaire à celle de la cochlée Codage de la stimulation binaurale perpendiculaire au codage fréquentiel  Information sonore Air Oreille externe Oreille moyenne Onde mécanique Oreille interne Milieu liquide Cortex temporal Influx nerveux électrique