Neurobiologie de l'audition

Les voies de l’audition : entre l’organe sensoriel et le cortex

Une des particularités du système auditif, comparé aux autres modalités sensorielles, est qu’il présente plusieurs centres de traitement entre le récepteur sensoriel et le cortex. D'une manière générale, la reconnaissance des stimulations sonores demande différents niveaux de traitements successifs.
Le nerf auditif est constitué par environ 35.000 fibres nerveuses, dont 5 % viennent du cerveau et régulent le fonctionnement de l'oreille interne, et surtout les mécanismes de l'organe de Corti.
Si le message sonore émane de sources sonores de natures variées, une phase de groupement perceptif prend place. Les événements sonores ainsi intégrés par groupes permettent à l'auditeur de percevoir les sources comme différentes. Cette discrimination est facilitée par les fibres efférentes (émergeant du tronc cérébral, par opposition aux fibres afférentes qui y arrivent), qui vont accentuer le contraste d’un signal sonore au milieu d’un bruit.
Puis suit une phase dite d'analyse de propriétés et de traits, qui consiste en l’identification des éléments invariants de la source, liés à sa structure ou à ses transformations, ainsi que de ceux relatifs au rythme de l'événement sonore ou à sa texture.
L'avant-dernière phase ajuste et compare ces propriétés auditives à celles préservées en mémoire.
La dernière, enfin, active le lexique verbal : l'événement sonore est reconnu, identifié.
Si bien que, lors d'une interprétation musicale, les auditeurs savent percevoir, au sein d'une polyphonie complexe, lequel des instruments joue telle ou telle partie. Les indices acoustiques génèrent des représentations mentales cohérentes, d'abord grâce à l'extrême finesse du complexe organe de Corti - membrane basilaire, puis au moyen de la confrontation cérébrale des similarités et des dissemblances de constitution dans l'événement musical.

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Paris, 25 février 2010

Première "photographie" d'électrons en mouvement dans une molécule
La première "photographie instantanée" d'électrons en mouvement au coeur d'une molécule vient d'être obtenue par des équipes du CEA (1), du CNRS et de l'Université Pierre et Marie Curie (2). Cette photographie par rayonnement X a été obtenue en couplant une résolution temporelle extrêmement élevée, à l'échelle de l'attoseconde (3), à une résolution spatiale très fine (de l'ordre de l'Angström (4)). Ce résultat fait l'objet d'une publication dans la revue Nature Physics du 1er mars.
À l'échelle microscopique, la physique quantique interdit de mesurer simultanément et de façon précise la position et la vitesse d'une particule (c'est le fameux principe d'incertitude d'Heisenberg). De plus, à cette échelle, toute mesure vient perturber le système et le fige dans un état quantique qui était indéterminé avant la mesure. Les mesures que l'on effectue
sur la vitesse, la position ou toute autre grandeur physique de particules subatomiques n'expriment donc pas des certitudes, mais seulement des probabilités.

La modélisation de ces mesures probabilistes pour décrire les atomes et les molécules reposent directement sur la notion de fonctions d'onde appelées « orbitales » dans ce contexte, qui d'un point de vue formel, ne sont que des intermédiaires mathématiques.
Ce qui a donné lieu à de nombreuses discussions autour de la question suivante : les fonctions d'onde sont-elles observables ou ne sont-elles qu'un outil mathématique ?

Un pas a été franchi en 2004 lorsqu'une équipe canadienne a proposé un moyen de visualiser une orbitale moléculaire (5) à partir de données expérimentales. La méthode repose
sur une analyse tomographique du rayonnement X émis par des molécules excitées par une impulsion laser intense.

Pour la première fois, une telle reconstruction vient d'être réalisée par une collaboration réunissant le groupe de théoriciens animé par Richard Taïeb (LCPMR, UPMC/CNRS) et le groupe d'expérimentateurs piloté par Pascal Salières (CEA/Iramis). Spécialisées dans la caractérisation, le contrôle et l'exploitation du rayonnement X
attoseconde généré en champ laser intense, ces équipes sont parvenues à créer les conditions permettant de reconstruire simultanément les deux orbitales les plus externes de la molécule de diazote N2.

Tirant bénéfice du caractère ultrabref de l'émission X, ces chercheurs ont obtenu un "instantané" de la fonction d'onde des électrons de la molécule excitée par le laser, 1500 ±
300 attosecondes (as) après sa mise en mouvement. Ces nouveaux résultats montrent que, dans certaines conditions, les fonctions d'ondes sont observables.

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Il y a 6 000 ans, le miel était utilisé par les Sumériens pour traiter les infections. Le Papyrus de Berlin, rédigé en Égypte au XIVe siècle av. J.-C., décrit 48 cas de plaies diverses traitées avec du miel. Les Grecs, en la personne d’Hippocrate (460 av. J.-C., ), citent le miel comme médicament. Actuellement les propriétés du miel sont de plus en plus reconnues et nombreuses sont les publications scientifiques qui attestent des intérêts du miel pour la cicatrisation des plaies, des brûlures et autres lésions cutanées.

Plusieurs méta-analyses, menées par des équipes très pointues quant aux propriétés du miel, ont évalué l’efficacité d’un traitement au miel sur des brûlures ou des lésions cancéreuses s’accompagnant le plus souvent de nécrose. Il en ressort que le miel est bénéfique sur les lésions stomatologiques, les plaies post-chirurgicales, les mucosites (inflammation des muqueuses apparaissant suite à certaines chimiothérapies) et est plus efficace pour la prise en charge de brûlures que les traditionnels pansements gras.

Le miel est composé à 75 à 80 % de sucre (fructose, glucose, saccharose…), de 17 % d’eau, de 1 % de protides, de vitamines, minéraux et oligo-éléments, d’enzymes (a et b-amylases, gluco-oxydase, catalase…) et d’un grand nombre de phyto-micro-constituants (polyphénols, molécules aromatiques). La composition spécifique de ces derniers est en partie dépendante de l’origine florale du miel. La composition du miel lui confère des propriétés très particulières, notamment une forte osmolarité et un pH relativement acide (compris entre 3.5 et 5.5).

Pouvoir antibactérien

La propriété cicatrisante du miel peut être séparée en deux types d’activité : d’une part, une activité antimicrobienne et, d’autre part, une activité stimulatrice des tissus épidermiques. De nombreuses études in vitro ont démontré l’action antimicrobienne du miel. La présence de peroxyde d’hydrogène (un puissant bactéricide) produit par la gluco-oxydase, la présence de nombreux flavonoïdes, l’acidité et l’osmolarité sont des éléments importants qui contribuent à l’effet antimicrobien. Le miel inhibe donc la croissance de nombreux germes pathogènes dont Pseudomonas pycyanea, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Proteus mirabilis, Bacillus subtilis, Streptococcus faecalis, Streptococcus pyogenes, des Enterobacter, des coliformes et des Klebsiella. D’autres études ont également montré que le miel de manuka exerçait une activité antibactérienne sur différentes souches gram+ résistantes aux antibiotiques (Staphylococcus methillinorésistant ou Enterococcus vancomycinorésistant).

Cicatrisation

Lors du processus de cicatrisation, lorsque le miel est déposé sur la plaie, les différents éléments bactéricides vont empêcher le développement des bactéries, et la forte osmolarité du miel va générer un flux de lymphe vers l’extérieur, entraînant avec lui bactéries et autres débris cellulaires.

Le miel contribue à garder une atmosphère humide au niveau de la plaie qui facilite la régénération de l’épithélium à la surface de la plaie plutôt que sous la croûte comme c’est le cas pour les plaies sèches. Son côté visqueux et humide permet également de changer régulièrement les pansements au miel (en fonction de la taille de la plaie et de son exsudation) sans arracher le nouveau tissu en pleine reconstruction, et sans douleur pour le patient. Des expériences in vitro ont montré que le pH, la teneur en peroxyde d’hydrogène et la vitamine C, créent un environnement favorable à la stimulation des fibroblastes (migration, prolifération et organisation du collagène) et à une néovascularisation dans le tissu cicatriciel.

Les vertus cicatrisantes du miel sont de nos jours bien connues et décryptées. De nombreuses équipes médicales à travers le monde utilisent maintenant cette technique de pansements pour favoriser les processus de cicatrisation. À ce titre, citons l’immense travail du professeur Descottes et de toute son équipe au CHU de Limoges qui travaillent maintenant depuis plus de vingt-cinq ans à établir des protocoles de soins très rigoureux et très efficaces. Au cours de toutes ces années, cette équipe a utilisé le miel pour soigner plus de 3 000 patients avec un taux de réussite de 98 % ! Cette technique se révèle ainsi très avantageuse, non seulement par son efficacité pour augmenter la vitesse de cicatrisation, mais aussi par son faible coût économique.

Nicolas Cardinault

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Paris, 25 AVRIL 2013

Mémoire musicale : certains déficits commencent dans le cortex auditif
L'amusie congénitale est un trouble caractérisé par des compétences musicales diminuées, pouvant aller jusqu'à l'incapacité à reconnaître des mélodies très familières. Les bases neuronales de ce déficit commencent enfin à être connues. En effet, selon une étude menée par les chercheurs du CNRS et de l'Inserm au Centre de recherche en neurosciences de Lyon (CNRS / Inserm / Université Claude Bernard Lyon 1), les personnes amusiques présentent un traitement altéré de l'information musicale dans deux régions cérébrales : le cortex auditif et le cortex frontal, surtout dans l'hémisphère cérébral droit. Ces altérations semblent liées à des anomalies anatomiques dans ces mêmes cortex. Ces travaux apportent des informations précieuses sur la compréhension de l'amusie et, plus généralement, sur le « cerveau musical », c'est-à-dire sur les réseaux cérébraux impliqués dans le traitement de la musique. Ils sont publiés dans l'édition papier du mois de mai 2013 de la revue Brain.
L'amusie congénitale, qui touche entre 2 et 4% de la population, peut se manifester de diverses façons : par une difficulté à entendre une « fausse note », par le fait de « chanter faux », voire parfois par une aversion à la musique. Certaines de ces personnes affirment ressentir la musique comme une langue étrangère ou comme un simple bruit. L'amusie n'est due à aucun problème auditif ou psychologique, et ne semble pas liée à d'autres troubles neurologiques. Les recherches sur les bases neuronales de ce déficit n'ont commencé qu'il y a une dizaine d'années avec les travaux de la neuropsychologue canadienne Isabelle Peretz.

Deux équipes du Centre de recherche en neurosciences de Lyon (CNRS / Inserm / Université Claude Bernard Lyon 1) se sont notamment intéressées à l'encodage de l'information musicale et à la mémorisation à court terme des notes. Selon des travaux antérieurs, les personnes amusiques présentent une difficulté toute particulière à percevoir la hauteur des notes (le caractère grave ou aigu). De plus, bien qu'elles retiennent tout à fait normalement des suites de mots, elles peinent à mémoriser des suites de notes.

Pour tenter de déterminer les régions cérébrales concernées par ces difficultés de mémorisation, les chercheurs ont effectué, sur un groupe de personnes amusiques en train de réaliser une tâche musicale, un enregistrement de Magnéto-encéphalographie (technique qui permet de mesurer, à la surface de la tête, de très faibles champs magnétiques résultant du fonctionnement des neurones). La tâche consistait à écouter deux mélodies espacées par un silence de deux secondes. Les volontaires devaient déterminer si les mélodies étaient identiques ou différentes entre elles.

Les scientifiques ont observé que, lors de la perception et la mémorisation des notes, les personnes amusiques présentaient un traitement altéré du son dans deux régions cérébrales : le cortex auditif et le cortex frontal, essentiellement dans l'hémisphère droit. Par rapport aux personnes non-amusiques, leur activité cérébrale est retardée et diminuée dans ces aires spécifiques au moment de l'encodage des notes musicales. Ces anomalies surviennent dès 100 millisecondes après le début d'une note.

Ces résultats rejoignent une observation anatomique que les chercheurs ont confirmée grâce à des images IRM : chez les personnes amusiques, au niveau du cortex frontal inférieur, on trouve un excès de matière grise accompagnée d'un déficit en matière blanche dont l'un des constituants essentiels est la myéline. Celle-ci entoure et protège les axones des neurones, permettant au signal nerveux de se propager rapidement. Les chercheurs ont aussi observé des anomalies anatomiques dans le cortex auditif. Ces données renforcent l'hypothèse selon laquelle l'amusie serait due à un dysfonctionnement de la communication entre le cortex auditif et le cortex frontal.

L'amusie est ainsi liée à un traitement neuronal déficitaire dès les toutes premières étapes du traitement d'un son dans le système nerveux auditif. Ces travaux permettent ainsi d'envisager un programme de réhabilitation de ces difficultés musicales, en ciblant les étapes précoces du traitement des sons par le cerveau et de leur mémorisation.

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