De l’étouffement à la musique

La mélodie qui s’échappe de vos écouteurs, le doux son du rire de votre enfant, le coup de klaxon qui vous avertit qu’une voiture est sur le point de percuter la vôtre : quel est le point commun de tous ces sons ? Ils doivent tous être convertis de vibrations mécaniques dans l’air en signaux électriques dans le cerveau avant que nous puissions leur donner un sens.

Dans la cochlée en forme d’escargot de votre oreille interne, les ondes sonores sont transformées en impulsions neuronales. De minuscules cellules ciliées se balancent d’avant en arrière au gré des oscillations sonores, déclenchant des signaux qui se propagent jusqu’au cortex auditif de votre cerveau. Il s’agit d’un système biologique ingénieux, mais aussi fragile.

Les dommages causés aux délicates cellules ciliées par le vieillissement, les traumatismes sonores ou des médicaments tels que les antibiotiques entraînent une perte auditive permanente. Aucune aide auditive ne peut rétablir la fonction si les cellules ciliées sont mortes. C’est là qu’interviennent les implants cochléaires (IC). Ces dispositifs électroniques contournent complètement les cellules ciliées et stimulent directement le nerf auditif.

Bien que les aides auditives restaurent l’audition, elles présentent d’importantes limitations. Les utilisateurs d’appareils auditifs ont du mal à comprendre la parole dans le bruit de fond et trouvent la musique peu attrayante. Le problème réside dans l’activation imprécise des neurones auditifs. Comme dans un jeu de téléphone qui aurait mal tourné, les signaux sont brouillés avant d’atteindre le cerveau.

Mais que se passerait-il si l’on pouvait obtenir une meilleure résolution sonore en stimulant plus précisément les neurones auditifs ? Dans une étude récente publiée dans eLife, des chercheurs ont activé magnétiquement des régions précises de l’oreille interne de souris sourdes en utilisant des courants électriques dans des micro-bobines. La stimulation magnétique a permis d’obtenir des distinctions plus nettes entre des sons de fréquences proches que la stimulation électrique généralement utilisée dans les prothèses auditives.

Pour comprendre pourquoi la précision est importante, nous devons nous pencher sur le fonctionnement de l’audition. Le son qui pénètre dans nos oreilles est décomposé en différentes fréquences. Les fréquences élevées activent les cellules ciliées situées près de l’ouverture de la cochlée, tandis que les fréquences basses stimulent les cellules ciliées qui s’enroulent en spirale à l’intérieur de l’oreille.

Ce système d’organisation se poursuit lorsque les signaux passent de la cochlée au colliculus inférieur, une région du cerveau qui sert de relais aux informations auditives. Les neurones sont classés en fonction des fréquences auxquelles ils répondent, comme les touches d’un piano alignées sur une échelle. C’est cette cartographie tonotopique qui nous permet de distinguer les différents sons.

Plus l’accord entre les neurones voisins est précis, meilleure est la résolution auditive. Les notes d’un piano se mélangent si les touches activent une bande de cordes large et imprécise. Les mots sont également flous si les neurones auditifs sont activés de manière croisée par des fréquences sonores proches.

Les implants cochléaires avec stimulation électrique diffuse sont comme jouer du piano avec des maillets en caoutchouc – les notes manquent de clarté. Mais les chercheurs ont découvert que la stimulation magnétique pouvait activer les neurones dans une plage plus étroite de 60 % par rapport à l’électricité.

Cette précision accrue pourrait apporter des avantages considérables dans le domaine de l’audition réelle. Les utilisateurs d’implants cochléaires ont du mal à suivre les conversations dans les pièces bruyantes, car les sons de fréquences similaires sont brouillés. Mais grâce à l’amélioration de la résolution des fréquences obtenue par stimulation magnétique, ils pourraient être en mesure de mieux distinguer les voix du brouhaha ambiant. Les mélomanes dont les implants sont limités à des mélodies faibles pourraient entendre des distinctions plus fines entre les notes.

Il reste des problèmes techniques à résoudre avant que les implants magnétiques ne deviennent réalité. Les bobines consomment beaucoup d’énergie par rapport à la stimulation électrique. L’échauffement des bobines et les limites de la batterie doivent être résolus. Mais les chercheurs espèrent que ces défis pourront être relevés.

Bien que la science doive encore être affinée, l’étude fournit une preuve de concept selon laquelle les champs magnétiques pourraient permettre une audition plus fine. Les chercheurs ont fait un grand pas en avant pour aider les utilisateurs d’IC non seulement à entendre, mais à entendre de manière complexe, qu’il s’agisse d’une conversation dans une salle bondée ou des harmonies complexes d’un concerto pour violon.

La prochaine fois que vous vous délecterez d’un son, prenez le temps d’apprécier le système auditif complexe qui se cache dans vos oreilles. Il s’agit d’une prouesse biologique complexe que nous nous efforçons encore de comprendre, mais la science nous rapproche, pas à pas, d’une audition toujours plus vibrante.