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Nature et propagation du sonLe son est une onde mécanique longitudinale qui nécessite un milieu matériel pour se propager. Il est caractérisé par sa fréquence (en Hertz, Hz), perçue comme la hauteur, et par son intensité, liée à la pression acoustique. L'oreille humaine est sensible aux fréquences comprises entre 20 Hz et 20 000 Hz, avec un maximum de sensibilité vers 3 000 Hz. Le niveau sonore s'exprime en décibels (dB), une échelle logarithmique qui reflète la réponse non linéaire de notre audition. Comprendre ces bases physiques est essentiel pour appréhender le fonctionnement de l'oreille.
📢 Rappel
Une onde sonore est une vibration mécanique qui se propage dans un milieu élastique (air, eau, os).
📖 Définition
Le décibel (dB) est une unité logarithmique exprimant le rapport de deux intensités : L = 10 log(I/I₀).
💡 À retenir : L'oreille humaine perçoit les ondes de pression entre 20 Hz et 20 000 Hz.
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De l'onde mécanique au signal électriqueL'oreille externe capte les ondes sonores et les dirige vers le tympan, qui vibre. Dans l'oreille moyenne, les osselets (marteau, enclume, étrier) amplifient ces vibrations et les transmettent à la fenêtre ovale. L'oreille interne contient la cochlée, un tube enroulé rempli de liquide. Les vibrations créent une onde de pression dans la périlymphe, qui fait osciller la membrane basilaire. Les cellules ciliées, situées sur cette membrane, convertissent le mouvement mécanique en signal électrique : c'est la transduction mécano-électrique.
📖 Définition
Les cellules ciliées sont des mécanorécepteurs qui possèdent des stéréocils ; leur flexion ouvre des canaux ioniques, générant un potentiel de récepteur.
⭐ À retenir
La cochlée est organisée de manière tonotopique : les hautes fréquences sont codées à la base, les basses fréquences à l'apex.
💡 À retenir : Les cellules ciliées transforment les vibrations mécaniques en potentiels d'action grâce à l'ouverture de canaux ioniques.
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Optique géométrique et accommodationLa lumière est une onde électromagnétique visible entre 400 nm (violet) et 700 nm (rouge). L'œil fonctionne comme un système optique : la cornée et le cristallin focalisent les rayons lumineux sur la rétine. Le cristallin est une lentille convergente dont la vergence peut varier grâce aux muscles ciliaires, permettant l'accommodation. La formule de conjugaison des lentilles minces, 1/f = 1/dₒ + 1/dᵢ, s'applique en première approximation, avec dᵢ fixe (distance cristallin-rétine) et f variable.
📢 Rappel
La vergence V = 1/f (en dioptries, δ) mesure la puissance d'une lentille.
📖 Définition
L'accommodation est la capacité du cristallin à augmenter sa vergence pour voir net de près, jusqu'à environ 10 δ chez le jeune adulte.
💡 À retenir : Le cristallin modifie sa courbure pour focaliser les images sur la rétine : c'est l'accommodation.
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Des photons aux potentiels d'actionLa rétine contient deux types de photorécepteurs : les cônes (vision diurne, couleurs) et les bâtonnets (vision nocturne). Dans l'obscurité, les photorécepteurs sont dépolarisés et libèrent du glutamate. L'absorption d'un photon par un pigment (rhodopsine) déclenche une cascade enzymatique qui diminue la concentration de GMPc, ferme les canaux Na⁺ et hyperpolarise la cellule. Cette hyperpolarisation réduit la libération de glutamate, ce qui constitue le signal transmis aux cellules bipolaires puis aux cellules ganglionnaires, dont les axones forment le nerf optique.
⭐ À retenir
Les cônes sont responsables de la vision photopique (couleurs, haute acuité), les bâtonnets de la vision scotopique (faible luminosité).
📖 Définition
La phototransduction est la conversion d'un signal lumineux en signal électrique par les photorécepteurs, via une cascade de messagers intracellulaires.
💡 À retenir : La lumière déclenche une hyperpolarisation des photorécepteurs, contrairement à la dépolarisation des cellules ciliées.