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La cochlée est remplie d’un liquide aqueux, l’endolymphe, qui se déplace en réponse aux vibrations provenant de l’oreille moyenne via la fenêtre ovale. Au fur et à mesure que le fluide se déplace, la cloison cochléaire (membrane basilaire et organe de Corti) se déplace; des milliers de cellules ciliées détectent le mouvement via leurs stéréocils et convertissent ce mouvement en signaux électriques qui sont communiqués par des neurotransmetteurs à plusieurs milliers de cellules nerveuses. Ces neurones auditifs primaires transforment les signaux en impulsions électrochimiques appelées potentiels d’action, qui se déplacent le long du nerf auditif jusqu’aux structures du tronc cérébral pour un traitement ultérieur.
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L’ossature de l’étrier (étrier) de l’oreille moyenne transmet des vibrations à la fenestra ovalis (fenêtre ovale) à l’extérieur de la cochlée, qui fait vibrer la périlymphe dans le canal vestibulaire (chambre supérieure de la cochlée). Les osselets sont essentiels au couplage efficace des ondes sonores dans la cochlée, car l’environnement de la cochlée est un système à membrane fluide, et il faut plus de pression pour déplacer le son à travers les ondes à membrane fluide qu’il ne le fait à travers l’air. Une augmentation de pression est obtenue en réduisant le rapport de surface de la membrane tympanique (tambour) à la fenêtre ovale (os de l’étrier) de 20. Comme Pression = Force / Surface, il en résulte un gain de pression d’environ 20 fois par rapport à la pression d’onde sonore d’origine dans l’air. Ce gain est une forme d’adaptation d’impédance – pour faire correspondre l’onde sonore voyageant dans l’air à celle voyageant dans le système à membrane fluide.
À la base de la cochlée, chaque conduit se termine par un portail membraneux qui fait face à la cavité de l’oreille moyenne: Le conduit vestibulaire se termine à la fenêtre ovale, où se trouve le repose-pied des étriers. La semelle vibre lorsque la pression est transmise via la chaîne ossiculaire. L’onde dans la périlymphe s’éloigne de la semelle et se dirige vers l’hélicotrème. Étant donné que ces ondes fluides déplacent la cloison cochléaire qui sépare les conduits de haut en bas, les ondes ont une partie symétrique correspondante en périlymphe du conduit tympanique, qui se termine au niveau de la fenêtre ronde, bombée lorsque la fenêtre ovale se gonfle.
La périlymphe dans le canal vestibulaire et l’endolymphe dans le canal cochléaire agissent mécaniquement comme un seul canal, n’étant séparés que par la très fine membrane de Reissner.Les vibrations de l’endolymphe dans le canal cochléaire déplacent la membrane basilaire selon un motif qui atteint une distance maximale de la fenêtre ovale en fonction de la fréquence des ondes sonores. L’organe de Corti vibre en raison des cellules ciliées externes amplifiant davantage ces vibrations. Les cellules ciliées internes sont ensuite déplacées par les vibrations du fluide, et se dépolarisent par un afflux de K + via leurs canaux connectés à la pointe, et envoient leurs signaux via un neurotransmetteur aux neurones auditifs primaires du ganglion spiral.
Les cellules ciliées de l’organe de Corti sont accordées à certaines fréquences sonores grâce à leur emplacement dans la cochlée, en raison du degré de rigidité de la membrane basilaire. Cette rigidité est due, entre autres, à l’épaisseur et à la largeur de la membrane basilaire, qui sur toute la longueur de la cochlée est la plus rigide au plus près de son début à la fenêtre ovale, où l’étrier introduit les vibrations provenant du tympan. Comme sa rigidité y est élevée, il ne permet que des vibrations à haute fréquence de déplacer la membrane basilaire, et donc les cellules ciliées. Plus une onde se déplace vers l’apex de la cochlée (l’helicotrema), moins la membrane basilaire est rigide; ainsi, les basses fréquences se déplacent le long du tube, et la membrane moins rigide se déplace le plus facilement là où la rigidité réduite le permet: c’est-à-dire que lorsque la membrane basilaire devient de moins en moins rigide, les ondes ralentissent et elle répond mieux aux fréquences plus basses. De plus, chez les mammifères, la cochlée est enroulée, ce qui a été démontré pour améliorer les vibrations à basse fréquence lorsqu’elles traversent la bobine remplie de fluide. Cette disposition spatiale de la réception sonore est appelée tonotopie.
Pour les très basses fréquences (inférieures à 20 Hz), les ondes se propagent le long de la route complète de la cochlée – différentiellement jusqu’au canal vestibulaire et au canal tympanique jusqu’à l’hélicotrème. Des fréquences aussi basses activent encore l’organe de Corti dans une certaine mesure, mais sont trop basses pour susciter la perception d’une hauteur. Les fréquences plus élevées ne se propagent pas à l’hélicotrème, en raison de la tonotopie médiée par la rigidité.
Un mouvement très fort de la membrane basilaire dû à un bruit très fort peut provoquer la mort des cellules ciliées. C’est une cause fréquente de perte auditive partielle et c’est la raison pour laquelle les utilisateurs d’armes à feu ou de machinerie lourde portent souvent des cache-oreilles ou des bouchons d’oreilles.
Amplification des cellules ciliéesmodifier
Non seulement la cochlée « reçoit » le son, mais une cochlée saine génère et amplifie le son si nécessaire. Là où l’organisme a besoin d’un mécanisme pour entendre des sons très faibles, la cochlée s’amplifie par la transduction inverse des OHC, convertissant les signaux électriques en signaux mécaniques dans une configuration à rétroaction positive. Les OHC ont un moteur protéique appelé prestine sur leurs membranes externes; il génère un mouvement supplémentaire qui se couple à l’onde fluide–membrane. Cet « amplificateur actif » est essentiel dans la capacité de l’oreille à amplifier les sons faibles.
L’amplificateur actif entraîne également le phénomène d’émission de vibrations sonores de la cochlée dans le conduit auditif par l’oreille moyenne (émissions otoacoustiques).
Emissions otoacoustiquesdit
Les émissions otoacoustiques sont dues à une onde sortant de la cochlée par la fenêtre ovale et se propageant à travers l’oreille moyenne jusqu’au tympan, et sortant du conduit auditif, où elle peut être captée par un microphone. Les émissions otoacoustiques sont importantes dans certains types de tests de déficience auditive, car elles sont présentes lorsque la cochlée fonctionne bien, et moins lorsqu’elle souffre d’une perte d’activité OHC.
Rôle des jonctions gap
Les protéines de jonction gap, appelées connexines, exprimées dans la cochlée jouent un rôle important dans le fonctionnement auditif. Il a été constaté que des mutations dans les gènes de jonction gap provoquent une surdité syndromique et non syndromique. Certaines connexines, y compris la connexine 30 et la connexine 26, sont répandues dans les deux systèmes distincts de jonction lacunaire trouvés dans la cochlée. Le réseau de jonction gap-cellules épithéliales couple les cellules épithéliales non sensorielles, tandis que le réseau gap-jonction tissu conjonctif couple les cellules du tissu conjonctif. Les canaux de jonction gap recyclent les ions potassium vers l’endolymphe après mécanotransduction dans les cellules ciliées. Il est important de noter que des canaux de jonction d’espace se trouvent entre les cellules de support cochléaires, mais pas les cellules ciliées auditives.