Le son et l'audition : cours de CAP

Au travail comme pendant tes loisirs, tu reçois des informations par les sons : l'alarme d'un atelier, la voix d'un collègue, le bruit d'une machine qui change quand elle s'use, la musique d'un casque. Le programme de physique-chimie du CAP demande de s'intéresser à l'audition dans les activités professionnelles et dans les loisirs, et de savoir caractériser différents types de signaux : lumineux, sonores ou radio ¹.

Ce cours s'occupe du signal sonore et de la manière dont ton corps le reçoit. Tu vas apprendre à suivre le chemin d'un son, depuis l'air autour de toi jusqu'à la zone du cerveau qui l'analyse. Comprendre ce chemin sert à une chose très concrète : savoir où l'audition peut être abîmée, et donc pourquoi il faut la protéger. Le chapitre suivant, « Protection contre le bruit », s'appuie directement sur ce que tu vas voir ici.

Il y a plusieurs façons d'étudier l'audition, et chacune pose une question différente. Le point de vue physiologique cherche à comprendre comment les organes travaillent. Ici, l'oreille tient la vedette : elle comprend une partie externe et une partie interne, et c'est elle qui joue le rôle principal quand on entend ². Le point de vue médical s'intéresse plutôt aux difficultés dont les patients se plaignent. Pour les repérer rapidement, les médecins ont besoin d'une référence : ils décrivent ce qu'est une audition normale, puis ils observent de combien une personne s'en écarte ². Plus l'écart est détecté tôt, plus on peut agir vite. Ces deux regards se complètent. Le premier explique comment le son circule, le second explique ce qui peut aller de travers sur ce trajet. C'est exactement la démarche de ce cours : décrire le chemin du son, puis voir où il peut être perturbé, afin de comprendre pourquoi on protège ses oreilles au travail comme dans les loisirs.

Il existe aussi une branche qui étudie la perception des sons : la psychoacoustique. Elle appartient à la psychologie et aux neurosciences. Elle regarde comment un son devient un message nerveux, comment des neurones spécialisés le traitent, comment il est comparé à des souvenirs et relié à une signification ². Tu n'as pas à retenir le détail de cette branche, mais elle explique une idée simple : on n'entend pas seulement avec les oreilles, on entend aussi avec le cerveau.

Imagine une chaîne de relais : chaque élément reçoit quelque chose de l'élément précédent et le passe au suivant, en le modifiant un peu. C'est ainsi que fonctionne l'oreille. Voici d'abord le trajet complet, puis nous reprendrons chaque étape.

La forme du pavillon n'est pas due au hasard. Avec sa géométrie, il donne à l'audition une certaine directivité dans le sens vertical : il aide à savoir si un son vient plutôt du haut ou du bas ². C'est un peu comme une antenne dont la forme décide de ce qu'elle reçoit le mieux.

Deux unités apparaissent ici. Le hertz (Hz) et son multiple le kilohertz (kHz) servent à exprimer la fréquence d'un son, c'est-à-dire s'il est plutôt grave ou plutôt aigu : 1 kHz vaut 1 000 Hz. Le décibel (dB) sert à exprimer un niveau ou une variation d'intensité sonore. Retiens surtout l'idée : le pavillon et le conduit ne traitent pas tous les sons de la même manière, ils favorisent certaines zones de fréquences.

Rappel indispensable sur le son lui-même : un son est une vibration qui se propage dans un milieu matériel (air, eau, solide) ; il ne peut pas se propager dans le vide. Sa fréquence correspond au nombre de vibrations par seconde : plus elle est élevée, plus le son est aigu. L'oreille humaine perçoit les sons dont la fréquence est comprise entre environ 20 Hz et 20 000 Hz : en dessous on parle d'infrasons, au-dessus d'ultrasons, et on ne les entend pas.

Quand les ondes arrivent au bout du conduit auditif, elles mettent en vibration le tympan. Cette vibration représente de l'énergie mécanique, dans l'oreille moyenne ². C'est ici qu'intervient la petite chaîne des trois osselets : le marteau, l'enclume et l'étrier ².

Pourquoi est-ce utile ? Une comparaison de la vie courante aide. Quand tu cries à quelqu'un qui est sous l'eau, presque rien ne passe : le changement de milieu fait perdre beaucoup. L'oreille se retrouve dans la même situation, car l'air est devant et un liquide est derrière. Les osselets servent d'intermédiaire pour que la vibration ne s'éteigne pas à la frontière. Sans eux, une grande partie du son serait perdue avant même d'arriver dans l'oreille interne.

Le dernier osselet, l'étrier, est en contact avec la fenêtre ovale. Cette fenêtre est le point d'entrée dans l'oreille interne ². Ainsi, la vibration quitte le milieu aérien et pénètre dans l'oreille interne.

Dans l'oreille interne, les vibrations deviennent des signaux nerveux. Des cellules ciliées y jouent un rôle central. Les cellules ciliées externes, les plus nombreuses, reçoivent des ordres venant du cerveau (les voies efférentes) et agissent comme un préamplificateur du son. Elles permettent à l'audition de s'adapter en temps réel ². Grâce à ce système, on peut comprendre la parole même au milieu du bruit ².

Les signaux partent ensuite sous forme d'impulsions électriques sur le nerf auditif, puis sont analysés dans l'aire auditive du cortex cérébral ². Le cerveau reçoit l'information venant des deux côtés : les signaux sont transmis aux deux cortex auditifs, celui du même côté et celui du côté opposé ².

Pour repérer tôt les problèmes, les médecins définissent une audition normale et mesurent les écarts ². Voici les principaux défauts cités :

On recherche ensuite les causes de ces déficiences. Elles peuvent être infectieuses (une infection), traumatiques (un choc ou une blessure) ou environnementales (liées à l'environnement, par exemple un milieu bruyant) ².