PHYSIOLOGIE DE LA PERCEPTION AUDITIVE

PLAN:I. Introduction.II. Intérêt de la question.III. Rappel anatomo- histologique.IV. Physiologie de la perception auditive .• Physiologie de l’oreille interne.• Physiologie des nerfs cochléaires et des centres de

l’audition

V. Exploration.VI. Conclusion.

I. INTRODUCTION:

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

la physiologie de la perception auditive nous permet d’expliquer la manière dont l’oreille traduit le signal acoustique en un signal organisé d’activité neural ainsi que son traitement centrale.

II. Intérêt de l’étude:pathologique: Comprendre les mécanismes des surdités et

bourdonnements Expliquer l’effet ototoxique de certains médicaments . Expliquer les barotraumatismes et les traumatismes

sonores.

dans les explorations: Audiométrie PEA Otoemissions acoustiques provoqués

III. RAPPEL ANATOMIQUE ET HISTOLOGIQUE:-L’oreille interne est composée de labyrinthe membraneux et de

labyrinthe osseux logé dans l’os pétreux.Le labyrinthe membraneux est constitué de: vestibule, canaux semi-circulaires : organes de l’équilibration Cochlée: organe de l’audition. - Reliée à l’oreille moyenne par deux orifices (fenêtre ovale et fenêtre

ronde). -La cochlée, dont la forme rappelle celle d’une coquille d’escargot est un tube enroulée autour d’un axe creux : la columelle, qui

contient le nerf auditif . -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 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 renferme l’organe sensoriel auditif, ou organe de Corti.

L’organe de Corti : C’est l’élément neurosensoriel de l’audition, repose sur la

membrane basilaire, composé de:cellules sensorielles, cellules de soutien Fibres nerveuses.Membranes.

1- Cellules de soutien-Piliers: disposés en deux rangées délimitant le tunnel de

Corti.-Cellules de Deiters: cellules de soutiens des CCE disposées en

dehors des piliers externes.-Cellules de soutien des CCI: en dedans des piliers internes.-Autres: cellules de Hensen, cellules de claudius,..2- Cellules sensorielles au contact desquelles prennent

naissance les fibres du nerf auditif. a- Cellules ciliées internes (CCI): corps cellulaire en forme de poire, 3500 cellules par cochlée, organisées en une seule rangée en dedans du pilier interne.Leurs stéreocils sont disposés en ligne.

b- Cellules ciliées externes (CCE): corps cellulaire en forme cylindrique, 13000 cellules par cochlée, organisée en trois rangées en dehors du pilier

externe, elles sont séparées par les espaces de Nuel, leurs stéreocils sont disposés en W. 3- Membranes: -Membrane tectoriale: de structure gélatineuse et fibrillaire, joue un rôle important dans le mécanisme de

transduction mécano-électrique.-Membrane réticulaire: réunit les pôles apicaux des cellules de Deiters et des cellules ciliées externes.

IV- Physiologie de la perception:

A- Physiologie de l’oreille interne:

A.1 Propriétés physiologiques de l’organe de Corti:a- Cellules ciliées internes: Seules vraies cellules sensorielles, elles font synapses avec

95%des axones constituants la voie auditive afférente jusqu’au cerveau.

Elles assurent la transduction mécano-électrique. Présentent une remarquable sélectivité de fréquence. Leurs disparition entraîne une surdité totale.

b- Cellules ciliées externes: Assurent une transduction bidirectionnelle,

mécanoélectrique et électromécanique. Présentent une sélectivité fréquentielle plus

performante. Permettent de fortement amplifié les vibrations. support des otoemissions acoustiques. Ces cellules rendent l’audition forte et claire. Protégent des structures cochléaires contre les trop

fortes intensités sonores par la rigidité des stéreocils. Leurs destruction ne s’associe pas à une surdité totale

mais à une hypoacousie de l’ordre de 50 dB avec une perte des propriétés de discrimination fréquentielle fine responsable de distorsion importante de la sensation sonore.

A

APEXSon grave : 400 Hz

BASE Son aigu : 4000 Hz

Distribution des fréquences le long de la membrane basilaire

c- Canaux ionique des cellules ciliées: -Permettent la transduction mécano-électrique . -Divers types de canaux ioniques ont été décrit:

-Canaux ioniques situées dans la membrane apicale des stéreocils: -Ils sont de type cationiques non spécifiques et ouverts sous l’effet de le déflexion des stéreocils;

- bloqués par les aminosides et l’amiloride.-Canaux calcique type L:: -situés sur la membrane basolatérale des cellules ciliées . -activés par la dépolarisation cellulaire, bloqués pas les

inhibiteurs calciques.-d’autres canaux ont été décrits: -Les canaux potassiques: permettant de rétablir l’équilibre

ionique en faisant sortir le potassium de la cellule. - Canaux cationiques non sélectifs perméables aux Na, K,

Ca .

d - Potentiels globaux de la cochlée: le signal recueilli est complexe, il comprend les réponses électriques

des cellules ciliées qui ne sont pas synchrones en raison de délai de propagation de l’onde excitatrice, avec:

une réponse alternative, qui est le potentiel microphonique cochléaire, produit essentiellement par les CCE, il reproduit la fréquence du son stimulant, il est proportionnel à l’amplitude des déplacements d’une zone réduite de la membrane basilaire; il peut être utilisé comme indicateur de basse fréquence de l’état des processus de transduction mécano-électrique dans la cochlée basale.

une réponse continue qui est le potentiel de sommation également produit par les CCE. son amplitude dépend de nombreux facteurs: fréquence, intensité du son stimulant et le niveau d’enregistrement dans la cochlée.

A.2 système du fonctionnement cochléaire: permet d’expliquer la grande sélectivité

fréquentielle des fibres du nerf auditif, en analysant la micromécanique de la membrane basilaire.

a) Mécanique passive de l’organe de Corti: 1 -Les vibrations de l’étrier entraînent une

différence de pression entre les rampes vestibulaire et tympanique qui se transmet à la membrane basilaire sous forme de vibration.

2 -Cette vibration respecte une tonotopie passive, le maximum d’amplitude se déplace de la base vers l'apex de la cochlée au fur et à mesure que la fréquence du son stimulant diminue.

3 -L’organe de Corti suit passivement les mouvements qui lui sont imposés (d’où le nom de micromécanique passive) par les vibrations de la membrane basilaire.

4- Lorsque la membrane basilaire s'incurve vers le haut (rampe vestibulaire), la membrane tectoriale effectue un mouvement de glissement entraînant le cisaillement des cils des CCE ainsi que les CCI( entre la membrane réticulaire et la membrane tectoriale) et leur déplacement dans la direction excitatrice .

5- L’inclinaison des cils induirait: l’ouverture des canaux ioniques K+, modification du potentiel trans membranaire,libération d’un neurotransmetteur et le message est envoyé au système nerveux.-Ce modèle passif reste valable pour des stimulations

d’intensité forte ce qui permet d’expliquer la grande sélectivité fréquentielle, lorsque la stimulation est d’intensité faible c’est la mécanique active de l’organe de Corti qui est mise en jeu.

b) Mécanique active de l’organe de Corti:1- lorsque la cochlée est stimulée par des faibles

intensités, la membrane basilaire se déforme mais pas suffisamment pour incliner les CCI, ce sont alors les CCE excitées par la transduction mécanoélecrtique qui se contractent, se qui a pour effet de déplacer la membrane tectoriale et d’amplifier sélectivement les vibrations de l’organe de corti ( transduction électromécanique).

2- Ainsi les CCE sont le siège d’une transduction bidirectionnelle, cette boucle de rétrocontrôle actif résonante est capable de modifier la mécanique cochléaire en amplifiant sélectivement les vibrations mécaniques à la fréquence caractéristiques.

3- Dans la zone réduite ou s’est focalisée l’énergie libérée par le mécanisme actif un petit nombre de CCI est excité avec un max de sensibilité libérant ainsi leur neurotransmetteurs et le message est envoyé au SNC par les fibres afférentes avec qui elles font synapses .

4- Dans ce cas les CCI restent de simple détecteurs passifs de vibrations de la cloison cochléaire.

5- l’existence de ce mécanisme actif assuré par les CCE est confirmée par la présence des otoemissions acoustiques provenant de la cochlée normale.

1 : Vibration de la cloison cochléaire2 : mouvement relatif de la membrane tectoriale et excitation des cel lules ci l iées externes3 : contraction rapide des cellules ci l iées externes4 : excitation de la cellule ci l iée interne5 : départ du message sur la f ibre du nerf audit i fMT = membrane tectoriale CCI = Cellule Cil iée InterneMB = membrane basilaire CCE = Cellule Cil iée Externe Représentation schématique en 5 phases (f lèches 1 à 5) du fonctionnement d'une cochlée saine:

B. Physiologie des nerfs cochléaires et des centres de l’audition:

- Le nerf cochléaire forme avec la juxtaposition du nerf vestibulaire la 8me paire crânienne

- Il est formé de fibres afférentes des CCI ( +de 90% type I) et des fibres afférentes des CCE ( type II du ganglion spiral).

- Les fibres cochléaires transmettent aux centres bulbaires les potentiels d’action issus de la transduction réalisée par les CCI.

- Les voies auditives sont bilatérales mais surtout croisées elles comportent de nombreux relais en empruntant 02 voies:

Voie auditive primaire

Voie auditive non primaire

1- Voie auditive primaire: premier relais est constitué par les noyaux cochléaires

(tronc cérébral) qui reçoivent les axones des neurones de type I du ganglion spiral (nerf auditif) à ce niveau s'effectue un travail important dans le décodage de base du message : durée, intensité, fréquence..

Un deuxième relais majeur du tronc cérébral est le complexe olivaire supérieur : la plupart des fibres auditives y font synapse après avoir croisé la ligne médiane.

Au départ de ce relais, un troisième neurone fait monter le message au niveau du mésencéphale (colliculus inferieur) Ces deux relais jouent un rôle essentiel dans la localisation du son.

Un dernier relais, avant le cortex, est effectué dans le thalamus (corps genouillé médian) c'est là que se fait un important travail d'intégration : préparation d'une réponse motrice (vocale par exemple)..

Le dernier neurone de la voie auditive primaire relie le thalamus au cortex auditif où le message déjà largement décodé par le travail des neurones sous-jacents, est reconnu, mémorisé et intégré dans une réponse volontaire.

2- voie auditive non primaire: Après le premier relais (noyaux cochléaires), qui est

commun à toutes les voies auditives, de petites fibres rejoignent la voie réticulaire ascendante commune à toutes les modalités sensorielles.

Après plusieurs relais dans la formation réticulée, puis dans le thalamus non spécifique, cette voie aboutit au cortex polysensoriel pour permettre une sélection de l’information à traiter en priorité par le cerveau; elle est reliée aux centres des motivations et d'éveil, ainsi qu'aux centres de la vie végétative.

V. EXPLORATION:

1- Interrogatoire: Signes fonctionnels :-Hypoacousie, bourdonnements-Date et mode de début, circonstances d’apparition,

l’évolution; l’unilatéralité ou bilatéralité, le retentissement social, les signes accompagnateurs…

-Age-ANTCDs: otologique (otite, traumatismes, chirurgie…) prises de médicaments ototoxiques. notion d’exposition professionnelle notion de diabète ou maladie de système.

2- Examen physique:Otoscopie: CAE, tympan.Acoumétrie: Le Rinne: compare la conduction osseuse et aérienne surdité de transmission CO>CA Surdité de perception CA>CO Le Weber: compare la conduction osseuse des 02

oreilles, Chez le sujet normal le weber est indifférencié. Surdité de transmission:Weber latéralisé du coté atteint. Surdité de perception: Weber latéralisé du coté le moins

atteint.

3- Audiométrie: Subjective: - Audiométrie tonale liminaire:

Elle consiste à étudier pour différentes fréquences, la plus faible intensité que le sujet est capable de détecter (seuil auditif).

Sujet normal, les courbes en CO et en CA sont accolées, entre 0 et 10 dB.

Surdité de transmission: écart important entre les courbes seuils en CO et CA , l’aérienne étant plus basse,on dit que le Rinne est ouvert ou négatif

Surdité de perception: les courbes sont superposées mais les deux abaissées, on dit que le Rinne est fermé ou positif

- Audiométrie supra liminaire: -L’intensité des sons émis est supérieure au seuil auditif, -la gamme fréquentielle étudié est de 800 a 20000Hz-Utilisé surtout si surdité de perception, -elle a deux buts: Recherche d’un recrutement . Recherche d’une fatigabilité auditive.-Audiométrie automatique:Le malade commande lui-même l’intensité de la stimulation

sonore.-Audiométrie vocale:-permet de mesurer l’audition par des mots monosyllabique, -elle a deux buts: Retrouver le seuil d’intelligibilité (niveau d’intensité pour

obtenir 50% de réponses). Retrouver le pouvoir de discrimination ( % de mots

répétés par le sujet).

Audiométrie objective: Impédancemétrie: tympanométrie + réflexe stapedien PEA: permet le recueil de la courbe d’activité

électrphysiologique des voies auditives du conduit auditif interne jusqu’au tronc cérébral; permet l’étude objectif du seuil auditif et de situer le niveau de l’atteinte.

Recherche d’otœmissions acoustique: vibrations émises par la cochlée en réponse à un bruit retransmises par voie rétrograde vers l’oreille externe, recueillies a l’aide d’un microphone placé dans le CAE. elles sont soit spontané soit provoqués, apprécie objectivement le fonctionnement cochléaire. Utilisé chez l’enfant et dans le dépistage des surdités néonatales.

4- Imagerie: IRM et scanner.

VI. CONCLUSION:

La physiologie de l’audition a été révolutionnée par la découverte des mécanismes actifs endochochléaires supportés par les CCE de l’organe de Corti, ainsi qu’au développement de nouvelles techniques de recherche en neurophysiologie mais aussi en biologie cellulaire et moléculaire.

Référence:

Nouvian R., Malinvaud D., Van den abbeele T., Puel J-L., Bonfils P., Avan P. Physiologie de l’audition. EMC 2008, Oto-rhino-laryngologie, 20-030-A10,2006.

www.cochlee.info.