TP-TD 1 : Transmission des sons dans l’oreille

Introduction : Vous avez vu en Physique-Chimie que les sons sont des ondes qui se propagent dans l’air. Ce sont des informations de notre environnement qui doivent être perçues par notre organisme afin que nous réagissions de façon adaptée… 

Problème : Comment arrive-t-on à percevoir les sons de notre environnement ?

Objectifs : 

  • Comprendre l’organisation de l’oreille
  • Comprendre la réception des ondes sonores
  • Comprendre la transmission des ondes sonores de l’oreille externe jusqu’à l’oreille interne
  • Analysez des structures anatomiques et les mettre en liaison avec leur fonction
  • Compétences travaillées dans le TP (grille à la fin)

I- L’oreille externe

1- A l’aide des documents 1 et 2, définissez le rôle principal de l’oreille externe.

Doc. 1 : Oreille externe.

Rôle : Collecter et canaliser les sons. D’après : J.Boscq 

Doc. 2 : Gain accoustique.

D’après : http://www.cochlea.eu

2- D’après les documents 3 et 4, comment l’onde sonore est modifiée en fonction de sa provenance ?

Doc. 3 : la propagation des sons.

L’amplitude et la phase des ondes acoustiques sont modifiées en se propageant du milieu extérieur jusqu’au bout du conduit auditif externe. Ces modifications, qui sont particulières à chaque fréquence et à chaque angle d’incidence des ondes sonores, caractérisent la fonction de transfert de l’oreille externe.

Pour ce son pur, la fonction de transfert entre l’entrée (courbe bleue) et la sortie (courbe rouge) du signal est de + 6 dB pour l’ amplitude (x2) et de – π/2 pour la phase (retard de 90° ou 1/4 de période).

Doc. 4 : la localisation des sons.

II- L’oreille moyenne et interne

A- Structure et fonctions

Doc. 5 : Oreille moyenne et interne.

d’après J. Boscq

En tant qu’étudiant de médecine, on vous demande de maîtriser l’anatomie de l’oreille. Les nouvelles méthodes d’investigation en réalité augmentée vous permettent de manipuler un modèle d’oreille en 3D.

Protocole numérique : 

1- à l’aide du Patron-CM-svt donné en annexe, imprimez-le et construisez le cube de réalité augmentée.

2- Puis, téléchargez sur votre téléphone l’application suivante merge viewer

3- A l ‘accueil, téléchargez « human ear anatomy »

4- Entraînez vous à légender les différentes parties de l’oreille et les rôles de l’oreille externe, moyenne et interne

5- A l’aide de la fonction de recherche de code, rechercher le modèle d’oreille moyenne et interne suivant ce code : GMJ2G2

Si vous êtes dans l’incapacité d’imprimer le patron, vous pouvez toujours vous référer aux schémas anatomiques

Il existe plusieurs app pour merge cube et non payantes. Une fois l’App chargée sur votre téléphone, elle va vous permettre de visionner l’oreille en 3Den réalité augmentée. Le cube Merge, vous permet d’accéder à cette réalité augmentée et de pivoter votre objet pour l’observer. Vous pouvez zoomer ou dé-zoomer. Vous pouvez également l’immobiliser et le figer. Mieux que ça, vous pouvez l’enregistrer sur une grille et le re-visionner plus tard ou que vous soyez et sans le cube. 

  1. Vous pouvez prendre des photos ou des vidéos de votre modèle. Entraînez vous à légender l’Oreille en réalité augmentée et grâce aux docs 1 et 5
  2. Votre professeur a dit « l’oreille externe peut être assimilée à un entonnoir guidant les sons. » Imaginez une expérience qui permettrait d’illustrer cette affirmation.

B- L’oreille moyenne

Doc. 6 : Le tympan et le marteau.

D’après : cochlea.eu
  1. notez les  différences entre les 2 photographies, indépendamment de la technique et du cobaye.
  2. Comment expliquer ces différences .
  3. Que fait le son au tympan ?

Doc. 7 : fonctionnement de l’oreille moyenne.

D’après : cochlea.eu

L’oreille moyenne transmet l’énergie acoustique du tympan à l’oreille interne, en réalisant une adaptation physique entre un milieu aérien et un milieu liquidien. Si les vibrations aériennes étaient appliquées directement aux liquides de l’oreille interne, 99,9% de l’énergie acoustique serait perdue par réflexion au niveau de l’interface air-liquide (- 30 dB).

L’oreille moyenne est donc un amplificateur de pression : l’énergie acoustique disponible  est captée dans le milieu aérien et l’amplitude des stimuli acoustiques est augmentée avant l’oreille interne.

Grâce au rapport des surfaces entre le tympan (S1 = 0,6 cm2) et la platine de l’étrier (S2 = 0,03 cm2), et au rapport des leviers (l’axe de la chaîne ossiculaire passe au voisinage de l’articulation marteau/enclume, mais les deux « bras » de cette chaîne ont des longueurs inégales) (d1/d2 = 1,3), l’amplification théorique de pression est donc encore amplifiée de ce facteur.

D’après cochlea.fr

  1. D’après les documents 7 et 5, répondre au QCM suivant : 

Choisissez la ou les bonne(s) réponse(s) : 

oreille1

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Félicitation - vous avez complété oreille1. Vous avez obtenu %%SCORE%% sur %%TOTAL%%. Votre performance a été évaluée à %%RATING%%
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C- L’oreille Interne

  1. à l’aide de la vidéo : https://youtu.be/GVQJmBIrZks, quel est l’organe de l’audition ?

2) Et d’après la vidéo https://www.youtube.com/watch?v=RWjv-NZJLm8, repérez que par zooms successifs, on observe :

  • une coupe transversale de la cochlée,
  • l’organe de Corti,
  • la cellule ciliée, à l’origine du message nerveux, et une fibre (bleue) du nerf auditif, qui le transmet l’information au cerveau.

Doc. 7 : la perception des fréquences dans l’oreille interne.

a) Lorsque les liquides de l’oreille interne sont mis en mouvement par les vibrations de l’étrier, il se forme une onde propagée qui débute de la fenêtre ovale et croît le long de la membrane basilaire jusqu’à atteindre un maximum d’amplitude à une distance donnée. Le positionnement de ce point de résonance le long de la cochlée dépend de la fréquence de la vibration. Les basses fréquences de stimulation font entrer en résonance l’apex de la cochlée, où la membrane basilaire est plus large et plus fine, tandis que les hautes fréquences de stimulation font entrer en résonance la base de la cochlée, où la membrane basilaire est plus étroite et plus épaisse.

D’après la thèse de Florian Hasselmann

b) Situé sur la membrane basilaire, l’organe de Corti est l’organe sensori-nerveux de la cochlée, c’est à dire le véritable récepteur sensitif donnant naissance à un message nerveux, car il possède des cellules cillées sensibles aux différentes pressions et connectées aux nerfs auditifs.

3) D’après le doc 7, quelle partie va être le réel récepteur des vibrations auditives ?