Ear anatomy

• Overview of the ear
• Anatomy of the ear
  • Outer ear
    • Pinna
    • Ear canal
  • Middle ear
    • Tympanic membrane (eardrum)
    • Auditory ossicles and muscles
    • Converting sound wave vibrations into inner ear fluid movement
  • Inner ear
    • Cochlea
    • Chambers of the cochlea
    • Organ of corti
• Physiology of the middle ear
  • Concentration of energy
  • Protection of inner ear
  • Coordinating speech with hearing

• Physiology of the inner ear
  • Cochlea hair cells
  • Role of inner hair cells
  • Role of outer hair cells
  • Other components of cochlea physiology
  • Sound transduction
  • Sensory coding
• Equilibrium: Coordination and balance
  • Saccule and utricle
  • The semicircular canals: Detecting rotational acceleration
• Dysfunctions of the ear
  • Deafness
  • Neural prebycusis
  • Vertigo
  • Meniere’s syndrome
• Treatments for hearing loss
  • Hearing aids
  • Cochlear implants

Overview of the ear

The ear is the sense organ that enables us to hear. Hearing can be defined as the perception of sound energy via the brain and central nervous system. Hearing consists of two components: identification of sounds (what the sound is) and localisation of those sounds (where the sounds are coming from). The ear is divided into three main parts – the outer ear, the middle ear, and the inner ear. The inner ear is filled with fluid. The inner ear also contains the receptors for sound which convert fluid motion into electrical signals known as action potentials that are sent to the brain to enable sound perception. Les ondes sonores aériennes doivent donc être canalisées vers l’oreille interne et y être transférées pour que l’audition puisse avoir lieu. Le rôle de l’oreille externe et de l’oreille moyenne est de transmettre le son à l’oreille interne. Elles aident également à compenser la perte d’énergie sonore qui se produit naturellement lorsque les ondes sonores passent de l’air à l’eau en amplifiant l’énergie sonore au cours du processus de transmission du son. En plus de convertir les ondes sonores en potentiels d’action nerveux, l’oreille interne est également responsable du sens de l’équilibre, qui est lié à nos capacités générales d’équilibre et de coordination.

Anatomie de l’oreille

Oreille externe

L’oreille externe agit comme un entonnoir pour conduire les vibrations de l’air jusqu’au tympan. Elle a également la fonction de localisation des sons. La localisation du son pour les sons s’approchant de la gauche ou de la droite est déterminée de deux manières. Premièrement, l’onde sonore atteint l’oreille la plus proche du son légèrement plus tôt qu’elle n’atteint l’autre oreille. Deuxièmement, le son est moins intense lorsqu’il atteint la deuxième oreille, car la tête agit comme une barrière sonore, perturbant partiellement la propagation des ondes sonores. Tous ces indices sont intégrés par le cerveau pour déterminer l’emplacement de la source du son. Il est donc difficile de localiser un son avec une seule oreille. L’oreille externe est constituée du pavillon et du conduit auditif.

Papillon

Le pavillon est un rabat proéminent recouvert de peau, situé sur le côté de la tête, et constitue la partie visible de l’oreille à l’extérieur. Il est formé et soutenu par du cartilage, à l’exception du lobe de l’oreille. Il recueille les ondes sonores et les achemine vers le conduit auditif externe par le biais de motifs formés sur le pavillon, appelés verticilles et creux. Sa forme fait également partiellement écran aux ondes sonores qui s’approchent de l’oreille par l’arrière, permettant ainsi à une personne de dire si un son provient directement de l’avant ou de l’arrière.

Conduit auditif

Le conduit auditif mesure environ 3 cm de long chez l’adulte et a légèrement la forme d’un S. Il est soutenu par du cartilage à son ouverture, et par de l’os sur le reste de sa longueur. La peau tapisse le canal et contient des glandes qui produisent des sécrétions qui se mélangent aux cellules mortes de la peau pour produire du cérumen (cire d’oreille). Le cérumen, ainsi que les poils fins qui protègent l’entrée du canal auditif, empêchent les particules en suspension dans l’air d’atteindre les parties internes du canal auditif, où elles pourraient s’accumuler ou blesser le tympan et gêner l’audition. Le cérumen s’assèche généralement et tombe du canal. Cependant, il peut parfois devenir un impact et perturber l’audition.

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Oreille moyenne

L’oreille moyenne est située entre l’oreille externe et l’oreille interne. Elle est séparée du conduit auditif de l’oreille externe par la membrane tympanique (le tympan). L’oreille moyenne a pour fonction de transférer les vibrations du tympan au liquide de l’oreille interne. Ce transfert des vibrations sonores est possible grâce à une chaîne de petits os mobiles, appelés osselets, qui s’étendent à travers l’oreille moyenne, et à leurs petits muscles correspondants.

La membrane tympanique (tympan)

La membrane tympanique est communément appelée tympan, et sépare le conduit auditif de l’oreille moyenne. Elle mesure environ 1 cm de diamètre et est légèrement concave (courbée vers l’intérieur) sur sa surface externe. Elle vibre librement en réponse au son. La membrane est fortement innervée, ce qui la rend très sensible à la douleur. Pour que la membrane puisse se déplacer librement lorsque l’air la frappe, la pression de l’air au repos des deux côtés de la membrane tympanique doit être égale. L’extérieur de la membrane est exposé à la pression atmosphérique (pression de l’environnement dans lequel nous nous trouvons) par le tube auditif, de sorte que la cavité dans laquelle elle se trouve, appelée cavité tympanique, est en continuité avec les cellules de la région de la mâchoire et du thorax. Normalement, le tube auditif est aplati et fermé, mais la déglutition, le bâillement et la mastication tirent le tube vers l’extérieur, permettant à l’air d’entrer ou de sortir de la cavité tympanique. Cette ouverture du tube auditif permet à la pression de l’air dans l’oreille moyenne de s’équilibrer avec la pression atmosphérique, de sorte que les pressions des deux côtés de la membrane tympanique deviennent égales l’une à l’autre. Une pression excessive de part et d’autre de la membrane tympanique atténue le sens de l’audition car la membrane tympanique ne peut pas vibrer librement. Lorsque la pression extérieure change rapidement, par exemple lors d’un vol aérien, le tympan peut se bomber douloureusement, car si la pression à l’extérieur de l’oreille change, la pression dans l’oreille moyenne reste inchangée. Dans ce cas, le fait de bâiller ou d’avaler ouvre le tube auditif, ce qui permet à la pression de part et d’autre de la membrane tympanique de s’égaliser, soulageant ainsi la distorsion de pression lorsque le tympan se remet en place. Comme le tube auditif relie les zones de la mâchoire et de la gorge à l’oreille, il permet aux infections de la gorge de se propager relativement facilement à l’oreille moyenne. L’infection de l’oreille moyenne est fréquente chez les enfants car leurs tubes auditifs sont relativement courts, par rapport aux adultes. Cela entraîne une accumulation de liquide dans l’oreille moyenne, ce qui est non seulement douloureux mais perturbe également la transmission du son dans l’oreille moyenne. Si l’infection n’est pas traitée, elle peut se propager à partir des cellules situées près de la mâchoire et provoquer une méningite (inflammation de la paroi du cerveau). L’infection de l’oreille moyenne peut également provoquer la fusion des osselets de l’oreille, entraînant une perte d’audition.

Ossicules et muscles auditifs

La cavité tympanique contient les trois plus petits os et les deux plus petits muscles du corps. Les os sont également appelés osselets auditifs et relient le tympan à l’oreille interne. Du plus externe au plus interne, les os sont appelés le malléus, l’incus et l’étrier.

• Malléus : Le malléus est attaché au tympan. Il possède une poignée qui s’attache à la surface interne du tympan, et une tête qui est suspendue à la paroi de la cavité tympanique.
• Incus : L’enclume est reliée au marteau du côté le plus proche du tympan, et à l’étrier du côté le plus proche de l’oreille interne.
• Etrier : L’étrier possède une voûte et une semelle. Cette semelle est maintenue par une pièce de tissu en forme d’anneau dans une ouverture appelée fenêtre ovale, qui est l’entrée dans l’oreille interne.
• Stapédius et Tenseur tympani : Le stapédius est le muscle de l’oreille interne qui s’insère sur l’étrier. Le tenseur tympanique est le muscle de l’oreille interne qui s’insère sur le marteau.

Conversion des vibrations des ondes sonores en mouvement du fluide de l’oreille interne

Lorsque le tympan vibre en réponse aux ondes aériennes, la chaîne des os de l’oreille interne est mise en mouvement à la même fréquence. La fréquence du mouvement est transmise à travers du tympan à la fenêtre ovale (une autre structure dans l’oreille), ce qui entraîne une pression exercée sur la fenêtre ovale à chaque vibration. Cela produit des mouvements ondulatoires du liquide de l’oreille interne à la même fréquence que l’onde sonore originale. Cependant, pour mettre le liquide en mouvement, une pression plus importante est nécessaire, de sorte que la pression doit être amplifiée. Cette amplification de la pression de l’onde sonore aérienne pour mettre en mouvement les vibrations du fluide dans la cochlée est liée à deux mécanismes. Tout d’abord, la surface de la membrane tympanique est beaucoup plus grande que celle de la fenêtre ovale. De plus, l’action de levier des osselets augmente considérablement la force exercée sur la fenêtre ovale. La pression supplémentaire générée par ces mécanismes est suffisante pour mettre en mouvement le fluide de la cochlée.

L’oreille interne

L’oreille interne est la partie la plus profonde de l’ensemble de l’oreille, et se trouve dans un endroit appelé labyrinthe osseux, qui est un dédale de passages osseux bordés par un réseau de tubes charnus appelé labyrinthe membraneux. Un coussin de liquide, appelé périlymphe, se trouve entre le labyrinthe osseux et le labyrinthe membraneux, tandis qu’un liquide appelé endolymphe se trouve dans le labyrinthe membraneux lui-même. Dans l’oreille interne se trouve une chambre appelée vestibule, qui joue un rôle majeur dans le sens de l’équilibre. L’équilibre est abordé plus loin dans cet article. (Équilibre – Coordination et balance)

Cochlée

Sortant du vestibule se trouve la cochlée, parfois appelée organe de l’audition, car c’est la partie de l’ensemble de l’oreille qui convertit réellement les vibrations sonores en perception de l’ouïe. La cochlée se présente sous la forme d’une spirale en forme d’escargot, de sorte qu’une cochlée plus longue peut s’insérer dans un espace clos. Elle mesure environ 9 mm de large à la base et 5 mm de haut, et s’enroule autour d’une section d’os spongieux appelée modiolus. Le modiolus a la forme d’une vis dont les filets forment une plateforme en spirale qui soutient la cochlée, qui est charnue et incapable de se soutenir elle-même.

Chambres de la cochlée

La cochlée contient trois chambres remplies de liquide et séparées par des membranes. La chambre supérieure, la scala vestibule, et la chambre inférieure, la scala tympani, sont remplies de périlymphe. La scala tympani est recouverte d’une membrane tympanique secondaire. La chambre du milieu est la scala media, ou le canal de la cochlée. Elle est remplie d’endolymphe, au lieu de périlymphe.

Organe de corti

L’organe de corti est soutenu par une membrane appelée membrane basilaire. De la taille d’un petit pois, il agit comme un transducteur, convertissant les vibrations en impulsions nerveuses. Il est composé de cellules ciliées et de cellules de soutien. Les cellules ciliées possèdent de longues microvillosités rigides appelées stéréocils sur leur surface apicale. Les microvillosités sont de fines structures ressemblant à des cheveux sur les cellules qui contribuent à augmenter la surface cellulaire. Au-dessus de ces stéréocils se trouve une membrane gélatineuse appelée membrane tectoriale. Quatre rangées de cellules ciliées s’enroulent en spirale sur la longueur de l’organe de Corti. Parmi celles-ci, on compte environ 3 500 cellules ciliées internes (CCI), chacune possédant un groupe de 50 à 60 stéréocils classés de courts à grands. Il existe 20 000 autres cellules ciliées externes (CCE), disposées en trois rangées en face des CCE. Chaque OHC possède environ 100 stéréocils dont les extrémités sont encastrées dans la membrane tectoriale qui les surplombe. Ces cellules ciliées externes ajustent la réponse de la cochlée à différentes fréquences sonores afin de permettre aux cellules ciliées internes de fonctionner avec plus de précision. Les mécanismes physiologiques, par lesquels les cellules ciliées de la cochlée agissent pour produire l’audition, sont discutés plus en détail ci-dessous. (Physiologie de l’oreille interne)

Physiologie de l’… l’oreille moyenne

Concentration de l’énergie

La fonction des osselets auditifs de l’oreille moyenne est de concentrer l’énergie du tympan en vibration afin de créer une plus grande force par unité de surface au niveau de la fenêtre ovale, comme décrit précédemment.

Protection de l’oreille interne

En plus de cela, les osselets et leurs muscles adjacents ont également une fonction de protection. En réponse à un bruit fort, le tenseur tympanique tire le tympan vers l’intérieur et le tend. Dans le même temps, le stapédien réduit le mouvement de l’étrier. Ces actions des muscles sont connues collectivement sous le nom de réflexe tympanique. Ce réflexe étouffe le transfert des vibrations du tympan vers la fenêtre ovale. On pense que le réflexe tympanique est une adaptation de l’évolution pour la protection contre les bruits forts mais qui se construisent lentement, comme le tonnerre. Cependant, en raison de son délai d’environ 40 ms, il n’est pas assez rapide pour protéger l’oreille interne contre les bruits forts et soudains tels que les coups de feu. Il ne protège pas non plus adéquatement les oreilles contre les bruits forts et prolongés, comme les bruits d’usine ou la musique forte. Ces bruits peuvent endommager de manière irréversible les stéréocils des cellules ciliées de l’oreille interne, entraînant une perte d’audition.

Coordination de la parole avec l’audition

Les muscles de l’oreille moyenne aident également à coordonner la parole avec l’audition, afin que le son de notre propre parole ne soit pas trop fort au point d’endommager notre oreille interne et de noyer les sons doux ou aigus provenant d’autres sources. Au moment où nous sommes sur le point de parler, le cerveau signale aux muscles de l’oreille moyenne qu’ils doivent se contracter, ce qui atténue le sens de l’audition en fonction du son de notre propre voix. Cela permet d’entendre les autres personnes pendant que nous parlons nous-mêmes.

Physiologie de l’oreille interne

Cellules de la cochlée

Comme mentionné précédemment, la cochlée est l’organe qui permet la perception des sons. La physiologie de la cochlée tourne autour du fonctionnement des cellules ciliées internes et externes de la cochlée. En plus des cellules elles-mêmes, plusieurs autres composants de la cochlée contribuent à la capacité d’entendre.

Rôle des cellules ciliées internes

Les cellules ciliées internes transforment la force mécanique du son (vibration du liquide de la cochlée) en impulsions électriques de l’audition (potentiels d’action envoyant des messages auditifs au cerveau). Elles communiquent avec les fibres nerveuses qui constituent le nerf auditif menant au cerveau. Lorsque le taux de libération de neurotransmetteurs (substances chimiques libérées par les cellules en réponse à des stimuli) par ces cellules ciliées augmente, le taux d’excitation des fibres nerveuses augmente également. Cela se produit lorsque la tension des cellules ciliées devient plus positive. À l’inverse, lorsque la tension des cellules ciliées devient plus négative, les cellules ciliées libèrent moins de neurotransmetteur et le taux d’allumage dans les fibres nerveuses diminue.

Rôle des cellules ciliées externes

À la différence des cellules ciliées internes, les cellules ciliées externes ne signalent pas au cerveau les sons entrants. Au contraire, elles s’allongent activement et rapidement en réponse aux changements de tension de la membrane cellulaire. Ce comportement est connu sous le nom d’électromotilité. Lorsque les cellules ciliées externes s’allongent, le mouvement de la membrane basilaire est amplifié. Cette modification de la membrane basilaire est censée améliorer et accorder la stimulation des cellules ciliées internes. Les cellules ciliées externes améliorent donc les récepteurs des cellules ciliées internes, augmentant leur sensibilité à l’intensité sonore et les rendant très discriminantes entre les différentes hauteurs de son.

Autres composants de la physiologie cochléaire

L’activité des cellules ciliées internes et externes est possible grâce à divers autres composants au sein de la cochlée. Ces composants clés sont énumérés comme suit :

Membrane basilaire

La vibration des osselets auditifs, comme décrit précédemment, conduit finalement à la vibration de la membrane basilaire sur laquelle reposent les cellules ciliées par une séquence de réactions en chaîne. Pendant la vibration des osselets auditifs, l’étrier vibre rapidement vers l’intérieur et l’extérieur, ce qui entraîne une vibration de la membrane basilaire vers le bas et le haut, et une vibration de la membrane tympanique secondaire vers l’extérieur et l’intérieur. Cela peut se produire jusqu’à 20 000 fois par seconde.

Endolymphe

Pour que les cellules ciliées internes fonctionnent correctement, les extrémités de leurs stéréocils doivent être baignées dans l’endolymphe, qui a une concentration exceptionnellement élevée en ions potassium (K+), créant un fort gradient électrochimique (grande différence de tension) de la pointe à la base d’une cellule ciliée. Ce gradient électrochimique fournit l’énergie qui permet à la cellule ciliée de fonctionner. L’interaction entre les stéréocils et l’endolymphe est examinée plus en détail ci-dessous. (Stéréocils)

Membrane tectoriale

Les stéréocils des cellules ciliées externes ont leurs extrémités enfoncées dans la membrane tectoriale, tandis que les stéréocils des cellules ciliées internes viennent très près de la membrane. La membrane tectoriale est ancrée à une structure appelée modiolus, qui la maintient relativement immobile lorsque la membrane basilaire et les cellules ciliées vibrent. La vibration de la membrane basilaire provoque donc un cisaillement des cellules ciliées contre la membrane tectoriale, pliant les stéréocils des cellules ciliées d’avant en arrière.

Séréocils

Une protéine fonctionne comme un canal ionique à déclenchement mécanique au sommet de chaque stéréocil des cellules ciliées internes. En outre, il existe un fin filament protéique extensible appelé lien de pointe qui s’étend comme un ressort du canal ionique d’un stéréocilium au côté du streocilium voisin. Sur chaque cellule ciliée interne, les stéréocils augmentent progressivement en hauteur, de sorte que tous les stéréocils, à l’exception des plus grands, ont des liens de pointe menant à des stéréocils plus grands à côté d’eux. Lorsqu’un stéréocilium plus grand s’éloigne d’un stéréocilium plus court, il tire sur le lien de l’extrémité, de sorte que le canal ionique du stéréocilium court s’ouvre. L’endolymphe qui baigne les stéréocils a une concentration très élevée d’ions K+, de sorte que lorsque le canal s’ouvre, il y a un flux rapide de K+ dans chaque cellule ciliée. La tension de la cellule ciliée devient ainsi positive lorsque le canal est ouvert. Lorsque le stéréocilium est plié dans l’autre sens, le canal se ferme et la tension de la cellule devient négative. Lorsque la tension cellulaire est positive, les cellules ciliées internes libèrent un neurotransmetteur qui stimule les nerfs sensoriels à la base de la cellule ciliée. Cela conduit à la génération de potentiels d’action dans le nerf cochléaire.

Transduction du son

La conversion de l’énergie sonore en un signal neuronal qui est interprété par le cerveau comme une perception sonore, comme décrit ci-dessus, est connue sous le nom de transduction du son. Le schéma suivant résume ce processus :

Codage sensoriel

Sons forts vs sons faibles

L’organe de Corti nous permet de discriminer les différentes intensités sonores. Les sons forts produisent des vibrations plus vigoureuses de l’organe de Corti, excitant ainsi un plus grand nombre de cellules ciliées sur une plus grande surface de la membrane basilaire. Cela conduit à une fréquence élevée de potentiels d’action initiés dans le nerf cochléaire. L’activité intense des fibres nerveuses de la cochlée provenant d’une large région de l’organe de Corti est donc détectée par le cerveau et interprétée comme un son fort. L’inverse s’applique pour détecter les sons faibles.

Sons aigus vs sons graves

La membrane basilaire nous permet de différencier les sons aigus des sons graves. Cette membrane est traversée par de courtes fibres rigides de différentes longueurs. À son extrémité inférieure, la membrane basilaire est attachée, étroite et rigide. En revanche, à son extrémité supérieure, elle est libre, plus large et plus souple. La vibration d’une région de la membrane basilaire provoque une onde de vibration qui se propage sur toute sa longueur et revient. C’est ce que l’on appelle une onde stationnaire, et c’est un peu comme si l’on pinçait une corde à une extrémité, provoquant une vibration ondulatoire (comme sur une guitare). L’amplitude maximale de l’onde stationnaire est proche de l’extrémité supérieure pour les sons de basse fréquence et proche de l’extrémité inférieure pour les sons de haute fréquence. Lorsque le cerveau reçoit des signaux provenant principalement des cellules ciliées internes à l’extrémité supérieure, il interprète ce son comme étant de faible intensité. De même, lorsque le cerveau reçoit des signaux provenant principalement des cellules ciliées internes à l’extrémité inférieure, le son est interprété comme étant aigu. Dans la réalité de la vie quotidienne, la parole, la musique et les autres sons de tous les jours ne sont pas des sons purs. Au contraire, ils créent des schémas complexes de vibrations dans la membrane basilaire qui doivent être décodés et interprétés par le cerveau.

Équilibre : Coordination et équilibre

Bien que nous considérions l’oreille comme l’organe sensoriel de l’audition, elle n’a pas évolué à l’origine dans ce but. Elle était plutôt à l’origine une adaptation pour la coordination et l’équilibre, collectivement connus comme le sens de l’équilibre. Ce n’est que plus tard que les vertébrés ont développé la cochlée, les structures de l’oreille moyenne et, par conséquent, la fonction auditive de l’oreille. Chez l’homme, les parties de l’oreille qui permettent le sens de l’équilibre sont l’appareil vestibulaire (ou le vestibule). Il se compose de trois canaux semi-circulaires et de deux chambres, le saccule et l’utricule. Le sens de l’équilibre comporte deux composantes. La première est l’équilibre statique, qui se réfère à la capacité de détecter la direction de la tête lorsque le corps ne bouge pas. La seconde est l’équilibre dynamique, qui fait référence à la perception du mouvement ou de l’accélération. L’accélération peut à son tour être divisée en accélération linéaire, qui est un changement de vitesse (rapidité) en ligne droite, et en accélération angulaire, qui est un changement de la vitesse de rotation de la tête. Le saccule et l’utricule détectent l’équilibre statique et l’accélération linéaire, tandis que les canaux semi-circulaires ne détectent que l’accélération angulaire.

Saccule et utricule

Le saccule et l’utricule contiennent tous deux une petite plaque de cellules ciliées et leurs cellules de soutien, qui sont collectivement connues sous le nom de macula. La macule située verticalement sur la paroi du saccule s’appelle la macula sacculi, tandis que la macule située horizontalement sur le plancher de l’utricule s’appelle la macula utriculi. Chaque cellule ciliée d’une macula possède environ 40 à 70 stéréocils (structures sur les cellules ciliées qui détectent les stimuli mécaniques), ainsi qu’un véritable cilium (projection cellulaire en forme de queue) appelé kinocilium. Les extrémités des stéréocils et du kinocilium sont noyées dans une membrane gélatineuse appelée membrane otholithique. Cette membrane est lestée par des granules que l’on appelle otolithes. Les otolithes ajoutent à la densité et à l’inertie de la membrane, aidant à la détection de la gravité et du mouvement.

Détection de l’inclinaison de la tête

L’inclinaison horizontale de la tête est détectée par la macula utriculi, tandis que l’inclinaison verticale de la tête est détectée par la macula sacculi. Lorsque la tête est droite, la membrane otolithique pèse directement sur les cellules ciliées, ce qui réduit la stimulation au minimum. En revanche, lorsque la tête est inclinée, le poids de la membrane fait plier les stéréocils, ce qui stimule les cellules ciliées. Toute orientation de la tête entraîne une combinaison de stimulation des utricules et des saccules des deux oreilles. L’orientation globale de la tête est interprétée par le cerveau en comparant les entrées des deux organes entre elles, et à d’autres entrées provenant des yeux et des récepteurs d’étirement du cou.

Détection de l’accélération linéaire

Lorsque nous commençons à avancer après être restés immobiles, la lourde membrane otolithique de la macula utriculi accuse brièvement un retard par rapport au reste des tissus. Lorsque nous arrêtons de bouger, la macula s’arrête également, mais la membrane otolithique continue de bouger pendant un moment, en courbant les stéréocils vers l’avant. Les cellules ciliées transforment ce schéma de stimulation en signaux nerveux qui sont relayés au cerveau pour être interprétés. Ainsi, le cerveau interprète les changements de vitesse linéaire (c’est-à-dire qu’il détecte l’accélération linéaire). Si nous commençons à nous déplacer vers le haut après être restés immobiles (par exemple, en montant dans un ascenseur), la membrane otolithique de la macula sacculi verticale reste brièvement à la traîne et tire vers le bas sur les cellules ciliées. Lorsque nous cessons de bouger, la membrane otolithique continue de se déplacer pendant un moment, ce qui a pour effet de plier les cellules ciliées vers le haut. Le cerveau reçoit donc des signaux de la macula sacculi, ce qui lui permet d’interpréter l’accélération verticale.

Les canaux semi-circulaires : Détecter l’accélération rotationnelle

Chacun des trois canaux semi-circulaires abrite un conduit semi-circulaire. Collectivement, ils détectent l’accélération rotationnelle. Deux conduits sont positionnés verticalement à angle droit l’un par rapport à l’autre. Le troisième conduit se trouve à un angle d’environ 30 degrés par rapport au plan horizontal. Les différentes orientations des trois conduits font que différents conduits sont stimulés, selon le plan dans lequel la tête tourne. La tête peut être tournée d’un côté à l’autre (par exemple, en faisant le geste « non »), de haut en bas (par exemple, en faisant le geste « oui »), ou inclinée d’un côté à l’autre (par exemple, en touchant vos oreilles à chacune de vos épaules, une à la fois). Tous les conduits semi-circulaires sont remplis d’un liquide appelé endolymphe. Chaque canal débouche dans l’utricule et possède un sac dilaté à une extrémité, appelé ampoule. À l’intérieur de l’ampoule se trouvent les cellules ciliées et leurs cellules de soutien. Ces cellules sont appelées crista ampullaris. Une membrane gélatineuse appelée cupule s’étend de la crista ampullaris au toit de l’ampoule. Les stéréocils des cellules ciliées sont intégrés dans la cupule. Lorsque la tête tourne, le conduit tourne, mais l’endolymphe qu’il contient reste à la traîne. L’endolymphe pousse donc contre la cupule, ce qui fait plier les stéréocils et stimule les cellules ciliées. Cependant, après 25 à 30 secondes de rotation continue, l’endolymphe rattrape le mouvement du conduit et la stimulation de la cellule ciliée cesse.

Dysfonctionnements de l’oreille

Surdité

La surdité désigne une perte d’audition, qui peut être temporaire ou permanente, partielle ou complète.

Surdité de transmission

La surdité de transmission se produit lorsque les ondes sonores ne sont pas correctement conduites à travers les parties externe et moyenne de l’oreille pour mettre en mouvement le liquide dans l’oreille interne. Les causes possibles comprennent :

• Blocage physique du conduit auditif par le cérumen
• Rupture du tympan
• Infection de l’oreille moyenne accompagnée d’une accumulation de liquide
• Restriction du mouvement des osselets, due à des adhérences osseuses entre l’étrier et la fenêtre ovale

Surdité de perception

Dans la surdité de perception, les ondes sonores sont transmises à l’oreille interne, mais elles ne sont pas converties en signaux nerveux qui sont interprétés par le cerveau comme des sons. Le défaut peut se situer au niveau de l’organe de Corti ou des nerfs auditifs, ou rarement, au niveau de certaines voies et parties du cerveau.

Prébyacousie neurale

La prébyacousie neurale est l’une des causes les plus fréquentes de perte auditive partielle. C’est un processus progressif lié à l’âge qui se produit au fil du temps, à mesure que les cellules ciliées « s’usent » à l’usage. Même l’exposition aux sons ordinaires de la vie moderne peut finir par endommager les cellules ciliées sur de longues périodes. Un adulte perd en moyenne plus de 40 % des cellules ciliées de sa cochlée à l’âge de 65 ans. Les cellules ciliées qui traitent les sons à haute fréquence sont les plus vulnérables à la destruction.

Vertige

Le vertige désigne la sensation de rotation en l’absence d’équilibre – autrement dit, les étourdissements. Le vertige peut être causé par des infections virales, certains médicaments et des tumeurs telles que le neurinome acoustique. Le vertige peut également se produire normalement chez certains individus par une stimulation excessive des canaux semi-circulaires. Chez certains individus, une stimulation excessive de l’utricule peut également produire le mal des transports (mal des voitures, mal de l’air, mal de mer).

Syndrome de Ménière

Le syndrome de Ménière est une maladie de l’oreille interne affectant à la fois l’audition et l’équilibre. Les patients connaissent d’abord des épisodes de vertiges et d’acouphènes (bourdonnement dans les oreilles), puis développent une perte d’audition dans les basses fréquences. Les causes sont liées à l’obstruction d’un canal dans la cochlée qui évacue l’excès d’endolymphe. L’obstruction de ce conduit entraîne une augmentation de la pression endolymphatique et un gonflement du labyrinthe membraneux dans lequel se trouvent les cellules ciliées de l’oreille interne.

Traitements de la surdité

Aides auditives

Les aides auditives peuvent être utiles pour traiter la surdité de transmission mais sont moins bénéfiques pour la surdité de perception. Ils augmentent l’intensité des sons aériens et peuvent modifier le spectre sonore pour s’adapter au modèle particulier de perte auditive du patient à des fréquences plus ou moins élevées. Cependant, le système cellule réceptrice-voie neuronale doit encore être intact et fonctionner pour que le son soit perçu, les aides auditives sont donc inutiles en cas de surdité de perception.

Implants cochléaires

Récemment, des implants cochléaires sont devenus disponibles. Ces implants sont des dispositifs électroniques qui sont implantés chirurgicalement. Ils convertissent les signaux sonores en signaux électriques qui peuvent stimuler directement le nerf auditif, de manière à contourner un système cochléaire défectueux. Les implants cochléaires ne peuvent pas rétablir une audition normale, mais ils permettent aux receveurs de reconnaître les sons. Le succès peut aller de la capacité d’entendre la sonnerie d’un téléphone à la capacité de tenir une conversation au téléphone.