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L'Oreille

L’oreille — Principal organe de la communication

VOUS pouvez baisser les paupières pour ne plus rien voir, retenir votre respiration pour ne plus rien sentir, mais vous ne pouvez fermer vos oreilles au point de ne plus rien entendre. L’expression “faire la sourde oreille” n’est vraie que dans son sens métaphorique. À l’image du cœur, l’ouïe ne s’arrête jamais de fonctionner, même pendant le sommeil.

Nos oreilles fonctionnent donc constamment, nous permettant de rester en contact avec le monde extérieur. Elles sélectionnent, analysent et interprètent les informations qui leur parviennent, avant de les communiquer au cerveau. Dans un espace minuscule d’environ 16 centimètres cubes, elles font appel aux principes de l’acoustique, de la mécanique, de l’hydraulique, de l’électronique, ainsi qu’aux mathématiques supérieures. Voyez quelques-unes des performances dont elles sont capables lorsqu’elles sont en bon état:

· Entre le plus faible murmure audible par l’oreille et l’assourdissant rugissement d’un avion à réaction qui décolle, il y a un facteur d’intensité de 10 000 milliards, soit, en termes techniques, une plage d’environ 130 décibels.

· L’oreille peut rejeter le brouhaha d’une réunion pour ne sélectionner qu’une seule conversation, ou repérer une fausse note émise par un seul instrument dans tout un orchestre symphonique.

· Qu’une source sonore se déplace de seulement deux degrés, et les oreilles de l’être humain sont capables de le déceler parce qu’elles sont sensibles à l’infime décalage de temps et d’intensité avec lequel le son les atteint l’une après l’autre. Ce décalage de temps peut être de l’ordre du dix-millionième de seconde, cela n’empêche pas les oreilles de le détecter et d’en informer le cerveau.

· L’oreille peut reconnaître et distinguer quelque 400 000 signaux sonores. L’onde sonore est analysée automatiquement et comparée avec celles que le cerveau a en mémoire. C’est ce mécanisme qui vous permet de différencier une note jouée par un violon de la même note émise par une flûte, ou de reconnaître un interlocuteur au téléphone.

Les “oreilles” qui encadrent notre visage ne sont en fait que les éléments les plus visibles de notre système auditif. La plupart d’entre nous se souviennent probablement d’avoir appris à l’école que l’oreille est constituée de trois parties: l’oreille externe, l’oreille moyenne et l’oreille interne.

L’oreille externe est composée du pavillon, fait de peau et de cartilage, et du conduit auditif, qui débouche sur le tympan.

L’oreille moyenne abrite les trois plus petits os du corps humain — le malleus, l’incus et le stapéal (appelés communément le marteau, l’enclume et l’étrier) —, qui forment un pont entre le tympan et la fenêtre ovale, porte d’accès à l’oreille interne.

À la chaîne que constituent les osselets sont fixés deux petits muscles. Lorsque l’oreille est exposée pendant un centième de seconde à une forte intensité sonore située dans les basses fréquences, ces muscles se contractent automatiquement et restreignent fortement les mouvements de la chaîne, prévenant ainsi toute lésion. Ce réflexe est suffisamment rapide pour vous protéger de presque tous les bruits intenses qui surviennent dans la nature, mais pas, en revanche, de tous ceux que peuvent produire des équipements mécaniques ou électroniques. En outre, les muscles ne se maintiennent en position protectrice que dix minutes au maximum. Toutefois, cela vous donne le temps de fuir la nuisance sonore. Chose intéressante également : lorsque vous parlez, votre cerveau envoie à ces muscles des signaux qui provoquent une baisse de votre sensibilité auditive, si bien que le son de votre voix n’est pas trop élevé pour vous.

Instruments de la physique au service de la biologie et de la médecine
Sept chercheurs présentent des applications récentes en médecine et biologie de techniques mises au point au départ dans le domaine de la physique. Sigrid Avrillier (Laboratoire de physique des lasers, Villetaneuse) décrit un capteur laser qui permet de mesurer les propriétés d'oxygénation des tissus. Le principe de l'appareil repose sur l'analyse de la réflexion d'un rayon laser par un tissu biologique : lorsque le laser entre en contact avec la peau, on observe une tache de couleur due à la réémission de lumière par le tissu. Philippe Lanièce (Institut de physique nucléaire, Orsay) présente le système de tomographie gamma haute résolution TOHR. TOHR est utilisé pour obtenir une image du cerveau d'un petit animal (ici un rat). Le marqueur radioactif utilisé est le technétium. Pascal Laugier (Laboratoire d'imagerie paramétrique, Faculté de médecine de Paris) étudie l'utilisation des ultrasons en imagerie médicale. Un test basé sur l'analyse d'une image du calcanéum, un os du talon, a été mis au point pour mesurer l'évolution de l'ostéoporose. Bernard Renault (Laboratoire Neurosciences cognitives et imagerie cérébrale, hôpital de la Pitié Salpétrière de Paris) utilise la magnéto-encéphalographie et l'électro-encéphalographie pour localiser les zones d'activité du cerveau et les relier aux gestes du patient. Les zones activées sont visualisées par des gradients de couleur sur les images de la tête. L'intérêt de la magnéto-encéphalographie est sa résolution temporelle exceptionnelle (de l'ordre du millième de seconde). Mathias Fink (Laboratoire Ondes et acoustique, Ecole supérieure de physique et de chimie industrielle de Paris) est un spécialiste de la propagation des ultrasons. Il présente d'abord un détecteur d'ultrasons à très haute fréquence qui permet de visualiser les ondes de cisaillement dans les tissus et de différencier ceux-ci en fonction de leur dureté (détection de nodules plus durs que les tissus mous qui les entourent). Est ensuite décrite une technique de correction du front d'onde qui permet d'éliminer les effets de distorsion engendrés par les os du crâne dans l'échographie cérébrale. Jacques Bittoun (Unité de recherche en résonance magnétique médicale, hôpital du Kremlin Bicêtre) utilise l'IRM pour étudier les fonctions cardiaques et pulmonaires. L'air qui remplit les poumons étant insensible à la RMN, il faut utiliser de l'hélium hyperpolarisé, inoffensif pour l'être humain. L'IRM cardiaque permet de visualiser la vitesse et l'accélération du sang dans l'aorte. Didier Chatenay (Laboratoire de dynamique des fluides complexes, Strasbourg) s'intéresse à la structure de l'ARN. Une "pince optique" (laser) permet de manipuler une molécule d'ARN pour mesurer à l'aide de la microscopie par ondes évanescentes le repliement lors de la transcription. Le repliement est également étudié par simulation numérique.
Générique
Auteur, réalisateur : Olivier Blond Producteur : CNRS Audiovisuel Diffusion : CNRS Diffusion Copyright CNRS 2001

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Instruments de la physique au service de la biologie et de la médecine

Battements du  coeur.

Notre coeur est formé de plusieurs millions de cellules qui battent au rythme de 50 à 120 pulsations par minute. Les cellules cardiaques comprennent les myocytes qui battent et les fibroblastes qui eux ne pulsent pas mais dont les mouvements sont mis en évidence par microcinématographie en accéléré. Des cellules de coeur de rat sont mises en culture. Les myocytes sont d'abord dispersés, puis après une ou deux semaines de culture, ils se rassemblent et leurs battements se synchronisent. Ces regroupements de myocytes en zones cellulaires homogènes semblent être organisés par les fibroblastes. La communication entre myocytes, réalisée par leurs membranes qui se joignent, semble permettre leur synchronisation.

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