Fiche de révision : Biophysique de l’audition

📋 Plan du Cours

1. Chaîne physique et sensorielle
2. Nature et classification des sons
3. Pression et propagation acoustique
4. Intensité et niveau sonore
5. Impédance et transmission sonore
6. Qualités physiologiques du son
7. Anatomie et transduction cochléaire
8. Surdités et audiométrie

📖 1. Chaîne physique et sensorielle

🔑 Notions clés & Définitions

• Audition : Fonction sensorielle permettant de percevoir les sons grâce à une succession de phénomènes physiques, physiologiques et psychiques.

📝 Points essentiels

• La chaîne de l’audition transforme une vibration sonore extérieure en influx nerveux puis en perception interprétée par le cortex cérébral.

💡 Astuce mémo

Vibration → oreille → cochlée → cortex

📖 2. Nature et classification des sons

🔑 Notions clés & Définitions

• Onde mécanique : Propagation d’une perturbation d’une propriété mécanique dans un milieu matériel, sans transport de matière.

★ À maîtriser

📌 Un son correspond à une perturbation périodique, tandis qu’un bruit correspond à une perturbation chaotique et non périodique.

📐 Formule — La position d’une particule dans un son pur suit une sinusoïde décrite par $X=a\sin(\omega t+\varphi)$, où a est l’amplitude, ω la pulsation et φ la phase à l’origine.

📌 Un son complexe est périodique mais non sinusoïdal et résulte de la superposition d’un fondamental et d’harmoniques dont les fréquences sont des multiples de la fréquence fondamentale.

Compléments

• Un bruit est un assemblage plus ou moins aléatoire de fréquences, sans hauteur déterminée, dont le spectre est continu.

💡 Astuce mémo

Son périodique, bruit chaotique

📖 3. Pression et propagation acoustique

🔑 Notions clés & Définitions

• Pression acoustique : Variation de pression qui s’ajoute ou se retranche à la pression atmosphérique au repos lors des compressions et raréfactions du milieu.

📝 Points essentiels

📐 Formule — La pression acoustique vérifie $P=\rho vc$, où ρ est la masse volumique, v la vitesse vibratoire des particules et c la célérité du son.

• Les fréquences audibles chez l’être humain s’étendent approximativement de 16 à 20 000 Hz.

📖 4. Intensité et niveau sonore

📝 Points essentiels

📐 Formule — L’intensité acoustique reçue à une distance R d’une source vaut $I=\frac{W}{4\pi R^2}$, où W est la puissance acoustique.

• Quand la distance à une source est multipliée par deux, l’intensité acoustique est divisée par quatre.

📐 Formule — Le niveau sonore absolu est défini par $S_A=10\log_{10}\left(\frac{I}{I_0}\right)$ en décibels, avec $I_0=10^{-12}\,W/m^2$ comme intensité de référence.

• Le seuil d’audibilité correspond à 0 dB et le seuil de douleur à une intensité de 1 W/m² correspondant à 120 dB.

💡 Astuce mémo

Distance accrue → sphère plus grande → intensité plus faible

📖 5. Impédance et transmission sonore

★ À maîtriser

📐 Formule — L’impédance acoustique d’un milieu est donnée par $Z=\frac{P}{v}=\rho c$ et traduit sa résistance au passage d’une onde sonore.

📌 Lors du passage entre deux milieux, l’énergie incidente se répartit entre énergie réfléchie et énergie transmise selon $W_i=W_r+W_t$.

📌 Les coefficients de réflexion R et de transmission T vérifient $R+T=1$ ; si les impédances sont égales, R vaut 0 et T vaut 1.

Compléments

• À l’interface air-eau, environ 99,8 % de l’énergie sonore émise est réfléchie en raison de la forte différence d’impédance.

• La tympanométrie mesure les mouvements du tympan sous une pression exercée, tandis que la recherche du réflexe stapédien observe la réaction du muscle de l’étrier à des sons élevés.

💡 Astuce mémo

Impédances égales : transmission totale ; impédances différentes : réflexion

📖 6. Qualités physiologiques du son

🔑 Notions clés & Définitions

• Timbre : Qualité physiologique qui permet de reconnaître l’origine d’un son de même hauteur et de même sonie.

★ À maîtriser

📌 La hauteur d’un son dépend de sa fréquence : une fréquence élevée produit un son aigu et une fréquence faible produit un son grave.

Compléments

• Chez l’être humain, les sons graves couvrent environ 20 à 400 Hz, les sons médiums 400 à 1600 Hz et les sons aigus 1600 à 20 000 Hz.

• Le timbre dépend de la complexité du son, notamment de la composition et des amplitudes de ses harmoniques.

💡 Astuce mémo

Fréquence = hauteur, intensité = sonie, harmoniques = timbre

📖 7. Anatomie et transduction cochléaire

★ À maîtriser

• L’oreille humaine comprend trois parties:
  • Oreille externe : pavillon et conduit auditif externe
  • Oreille moyenne : tympan, osselets et trompe d’Eustache
  • Oreille interne : cochlée, vestibule et canaux semi-circulaires

• Dans l’organe de Corti, le mouvement de la périlymphe déforme les membranes, déplace les cils, ouvre des canaux ioniques et transforme l’énergie mécanique en signal électrique.

• Le mouvement des cils entraîne une entrée de K+, une dépolarisation, une entrée de Ca2+, une libération de glutamate, un influx nerveux puis une sortie de K+ responsable de la repolarisation.

Compléments

• La cochlée est un tube d’environ 30 mm de long enroulé en spirale sur 3,5 tours et comprend la rampe vestibulaire, le canal cochléaire et la rampe tympanique.

💡 Astuce mémo

Cils → K+ → Ca2+ → glutamate → influx nerveux

📖 8. Surdités et audiométrie

★ À maîtriser

📌 La surdité de transmission concerne le conduit auditif, le tympan ou les osselets, tandis que la surdité de perception concerne l’oreille interne.

• L’audiométrie tonale liminaire recherche les seuils d’audibilité en conduction aérienne et osseuse avec des sons purs de 125 à 8000 Hz.

• Une audition est considérée comme normale lorsque le seuil auditif audiométrique se situe entre 0 et 30 dB.

Compléments

• La surdité de conduction nerveuse résulte d’une compression ou d’une lésion du nerf auditif et n’est pas appareillable.

• L’audiométrie tonale supraliminaire recherche des distorsions de l’intensité appelées recrutement ou de la hauteur appelées diplacousie.

• Le test de Fowler recherche un recrutement dans une surdité de perception unilatérale en comparant la sensation d’intensité produite dans l’oreille saine et dans l’oreille malade.

💡 Astuce mémo

Transmission : oreille externe ou moyenne ; perception : oreille interne

📊 Tableaux de synthèse

Qualités physiologiques du son