Merveilles de l'être humain

Une deuxième conversion intervient à cet endroit,
les vibrations mécaniques étant transformées en
impulsions électriques (l’influx nerveux).
A l’intérieur de la cochlée se trouve un conduit, le canal
cochléaire, rempli d’un liquide particulièrement visqueux
appelé l’endolymphe. Le canal cochléaire se trouve
lui-même entre deux cavités, la rampe vestibulaire et la
rampe tympanique, qui sont remplies elles aussi d’un
liquide légèrement moins visqueux, la périlymphe, et
qui se rejoignent au sommet de la cochlée en un point
appelé l’hélicotrème. La rampe vestibulaire démarre
à la fenêtre ovale, tandis que la rampe tympanique se
termine au niveau de la membrane de la fenêtre ronde.
Le canal cochléaire et la rampe vestibulaire sont
séparés par une fine membrane élastique appelée
membrane de Reissner. Celle-ci reproduit les variations
de volume de type ondulatoire générées par le son. Les
vibrations de cette membrane sont communiquées par
l’endolymphe à une autre membrane — la membrane
basilaire, située entre le canal cochléaire et la rampe
tympanique —, pour être finalement transmises à la
fenêtre ronde par la périlymphe. Ce raccourci évite
aux ondes d’avoir à faire tout le tour par l’hélicotrème ;
la membrane de Reissner et la membrane basilaire
vibrent ainsi à l’unisson.
Sur la membrane basilaire repose un renflement
en forme de spirale, l’organe de Corti. Celui-ci est
composé de cellules sensorielles, dont 12 000 cellules
ciliées externes disposées sur trois à cinq rangées et
3 500 cellules ciliées internes sur une seule rangée,
ces dernières reposant par ailleurs sur des cellules de
soutien. Les 12 000 cellules externes sont disposées
de façon extrêmement ordonnée, en quatre rangées
parallèles (d’une largeur totale de seulement 1/20 e mm)
reposant sur une longue lame de 32 mm. Cette
disposition géométrique des cellules ainsi que leur
répartition rappellent immanquablement celles des
touches d’un piano : il s’agit d’une échelle linéaire
sur laquelle les éléments cellulaires sont organisés,
de façon logique, de la fréquence de vibration la plus
élevée à la plus basse, à savoir 10 à 20 kHz à une
extrémité et environ 30 Hz à l’autre.
Lorsqu’elle est soumise à l’action des ondes sonores,
la membrane basilaire vibre en conséquence, mais
l’amplitude est incroyablement faible, à peine 10 -10 m,
soit 100 picomètres (dix milliardièmes de centimètre),
ce qui correspond au diamètre de quelques atomes.
La pointe des cellules ciliées externes pénètre dans
la membrane tectoriale, qui fait saillie dans le canal
cochléaire. Les variations de volume se produisant
dans ce dernier entraînent des mouvements relatifs
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de la membrane basilaire par rapport à la membrane
tectoriale, ce qui soumet les cils sensoriels à une
légère contrainte de cisaillement. Ce sont ces stimuli
qui excitent les cellules ciliées. Après conversion
en signaux électriques, ils sont transmis au cerveau
par l’intermédiaire du nerf auditif (aussi appelé
nerf cochléaire). Le plus remarquable est que les
informations ne circulent pas seulement dans un
sens — des cellules ciliées au cerveau —, mais
aussi dans le sens inverse. On trouve donc à la base
des cellules ciliées deux types de fibres nerveuses :
les fibres afférentes, qui mènent au cerveau, et les
fibres efférentes, qui reviennent aux cellules ciliées.
L’existence de ce retour d’information reste inexpliqué
et constitue une des nombreuses énigmes non encore
résolues.
Il existe environ 15 000 cellules réceptrices (cellules
ciliées) dans la cochlée (cf. fig. p. 27) et elles sont
sensibles aux différentes fréquences sonores. Les
cellules ciliées reposent en rangées ordonnées sur
la membrane basilaire, une fine cloison qui s’étend
sur toute la longueur de la cochlée, en épousant sa
forme spiralée. Les sons que nos entendons y sont
décomposés en leurs fréquences constitutives dont
chacune n’excite qu’une petite fraction des 15 000
cellules sensorielles à un point précis situé le long
de la membrane basilaire. Le fonctionnement de la
cochlée est extrêmement complexe et, jusqu’à ce jour,
sa structure ingénieuse n’a pas encore été pleinement
comprise.
Les aptitudes particulières de l’oreille : L’oreille est
l’organe sensoriel le plus sensible du corps humain.
Notre intervalle audible s’étend approximativement
de 20 Hz à 16 kHz. Pour ce qui est des fréquences
plus basses, nous les percevons plutôt sous la forme
de vibrations, par l’intermédiaire du toucher. Les
sons « naturels », ceux de la vie quotidienne, sont
extrêmement complexes. Il n’existe pas dans la nature
de sons purs, ou tons, c’est-à-dire contenant une seule
vibration sinusoïdale (une seule fréquence). On peut
toutefois les produire artificiellement et ils constituent
alors de précieux outils d’expérimentation. Les bruits
et les sons complexes peuvent être considérés comme
un mélange de tons sinusoïdaux de fréquences et
d’amplitudes différentes. On peut donc définir le ton
comme l’unité élémentaire des bruits et sons naturels.
Pour que notre oreille perçoive une note de 3 kHz, il
suffit d’un niveau d’intensité de seulement
4 x 10 -17 W/cm 2 et en général, les intensités sonores
audibles, vont de 10 -16 à 10 -4 W/cm 2 (cf. fig. p. 23).