Prévenir et traiter la perte auditive

Sujet avec enseignement de mathématiques spécifique

Enseignement scientifique première

Durée 1h12 – 12 points – Thème « Son, musique et audition »

« L’OMS estime que d’ici 2050, près de 2,5 milliards de personnes vivront avec un certain degré de perte auditive, dont au moins 700 millions auront besoin de services de réadaptation. L’inaction sera coûteuse en termes de santé et de bien-être des personnes touchées, outre les pertes financières découlant de leur exclusion de la communication, de l’éducation et de l’emploi. […] investir des efforts et des ressources pour prévenir et traiter la perte auditive est justifié. »

Extrait du Rapport mondial sur l’audition de l’OMS, 2021

On cherche à comprendre comment les progrès de la science permettent de protéger l’audition, de la maintenir voire de la restaurer.

Document 1 – Des bouchons d’oreilles pour protéger l’audition

Le niveau d’intensité sonore L s’exprime en décibel et se calcule par la relation :

$L=10\timeslog\left(\frac{I}{I_0}\right)$ avec L le niveau d’intensité sonore (en dB), I l’intensité sonore (en W.m^–²) et I₀ l’intensité sonore minimale I₀ = 1,0×10^-12 W.m^–².

L’audition est protégée pour des intensités sonores inférieures ou égales à 85 dB. Au-delà de 85 décibels, il est recommandé d’utiliser des bouchons d’oreilles.

Le graphique ci-après montre l’effet du port de bouchons d’oreilles.

Pointillés : bouchons d’oreilles mal insérés

Trait continu : bouchons d’oreilles bien insérés

Source : d’après https://bruit.fr

Document 2 – Quelques exemples d’aides auditives

Le cornet acoustique, l’appareil auditif et l’implant cochléaire sont des aides auditives qui permettent de pallier certains dysfonctionnements de l’oreille empêchant d’entendre les sons.

Aides auditives	Type	Principe de fonctionnement
Le cornet acoustique	Mobile	Fait parvenir l’intégralité des ondes sonores à l’oreille pour augmenter l’intensité du son reçu.
L’appareil auditif	Mobile	Capte les ondes sonores et les amplifie dans le canal auditif au moyen d’un petit circuit électrique.
L’implant cochléaire	Fixe	La partie externe de l’implant capte les ondes sonores et les transmet sous forme d’impulsions électriques directement au nerf auditif par l’intermédiaire d’électrodes implantées dans la cochlée.

Source : d’après www.futura-sciences.com et www.chu-poitiers.fr et www.blog-audioprothesiste.fr

Document 3 – Anatomie de l’oreille et détail du fonctionnement de l’implant cochléaire

L‘implant cochléaire est une aide auditive interne et externe. L’élément interne est constitué d’un stimulateur électronique et d’un faisceau d’électrodes. Le stimulateur est placé sous la peau et le faisceau est inséré dans la cochlée au cours d’une intervention chirurgicale.

La partie externe est composée d’un microphone, d’un processeur vocal et d’une antenne. Cette partie est posée sur l’oreille et le cuir chevelu.

Les sons sont captés par un microphone et transmis au processeur vocal.
Le processeur vocal convertit les sons en un code.
L’antenne envoie le code au récepteur sous forme d’ondes radioélectriques.
Le récepteur décode les ondes reçues et envoie des impulsions électriques au faisceau d’électrodes implanté dans la cochlée.
Les électrodes stimulent directement le nerf auditif.

Source : d’après www.msdmanuals.com et www.curic.ch

Partie 1 – Protéger son audition

1 – Un spectateur situé à 5 m de la piste de formule 1 reçoit un niveau d’intensité sonore I =1 W.m-². Vérifier, par le calcul, que ce spectateur est soumis à un niveau d’intensité sonore L = 120 dB.

$L=10 \times log\left(\frac{I}{I_0}\right)$

$L=10 \times log\left(\frac{1,0}{{10}^{-12}}\right)$

L=120 dB

2 – Choisir la proposition juste, parmi les 3 ci-dessous en justifiant (on n’attend aucun calcul).

Pour n’être soumis qu’à une intensité sonore L’= 105 dB, un spectateur doit se trouver à une distance de de la piste de :

Proposition 1 : à 1 m
Proposition 2 : à 30 m
Proposition 3 : la distance n’a pas d’importance

Lorsque la distance à la source augmente, l’intensité sonore et donc le niveau sonore diminue.

A 5m de la piste, L = 120 dB

Ainsi, pour n’être soumis qu’à une intensité sonore L’= 105 dB, un spectateur doit se trouver à une distance de de la piste de :

~~Proposition 1 : à 1 m~~
Proposition 2 : à 30 m
~~Proposition 3 : la distance n’a pas d’importance~~

3 – Les organisateurs de la compétition recommandent aux spectateurs de ne pas se tenir trop près des pistes, de porter des bouchons d’oreilles bien insérés et de faire des pauses auditives régulières. Justifier ces différents conseils.

D’après le document 1 : L’audition est protégée pour des intensités sonores inférieures ou égales à 85 dB.

Pendant un concert, le niveau est supérieur à cette limite.

Porter des bouchons d’oreilles bien insérés permet de diminuer le niveau d’intensité sonore et ainsi protéger les oreilles des spectateurs.

Faire des pauses auditives régulières permet de diminuer le temps d’exposition et ainsi protéger les oreilles des spectateurs.

Partie 2 – Restaurer l’audition

4 – Les aides auditives évoquées dans le document 2 permettent de corriger le dysfonctionnement d’une partie de l’oreille (externe, moyenne ou interne). Nommer en justifiant la partie dysfonctionnelle de l’oreille concernée par chacune des aides auditives.

Le cornet acoustique fait parvenir l’intégralité des ondes sonores à l’oreille pour augmenter l’intensité du son reçu.

Il permet de corriger le dysfonctionnement de l’oreille externe.

L’appareil auditif capte les ondes sonores et les amplifie dans le canal auditif au moyen d’un petit circuit électrique. Il permet de corriger le dysfonctionnement de l’oreille moyenne.

L’implant cochléaire capte les ondes sonores et les transmet sous forme d’impulsions électriques directement au nerf auditif par l’intermédiaire d’électrodes implantées dans la cochlée. Il permet de corriger le dysfonctionnement de l’oreille interne.

5 – À partir des connaissances et des documents, expliquer comment l’évolution de la connaissance de l’audition a permis de mettre au point l’implant cochléaire.

L’évolution de la connaissance de l’audition a été cruciale pour le développement des implants cochléaires.

Dans un premier temps, les chercheurs ont compris que les cellules ciliées de la cochlée convertissent les vibrations en signaux électriques envoyés au cerveau via le nerf auditif. Ils ont également découvert que la perte de cellules ciliées conduit à une perte auditive irréversible, car ces cellules ne se régénèrent pas.

Parallèlement, des technologies de stimulation électrique ont été développées, avec notamment la mise au point de petites électrodes pouvant être insérées dans la cochlée pour stimuler directement les fibres nerveuses auditives. La réduction de la taille des composants électroniques a permis de créer des dispositifs implantables.

Le développement des processeurs de signal a également joué un rôle clé. Ces processeurs convertissent les sons environnementaux en signaux électriques adaptés à la stimulation de la cochlée. Des algorithmes sophistiqués ont été élaborés pour moduler la stimulation électrique en fonction des différents sons et fréquences.

L’implant cochléaire est le résultat de longues recherches sur l’audition, les technologies de stimulation électrique, et les innovations en microélectronique et traitement du signal. Chaque avancée dans la compréhension des mécanismes auditifs et des technologies de stimulation a permis de surmonter les défis techniques et de développer un dispositif capable de restaurer l’audition chez les personnes souffrant de surdité.