A l`origine… - Association humanitaire de réparation d`appareil

UNIVERSITE DE RENNES I
FACULTE DE MEDECINE
ECOLE D'AUDIOPROTHESE DE FOUGERES
Approche historique et contextuelle de
l'audioprothèse
MEMOIRE SOUTENU EN VUE DE L'OBTENTION DU DIPLOME
D'ETAT D'AUDIOPROTHESE
PAR
FREDERIC REMBAUD
SOUS LA DIRECTION DE : ANNE-FRANCOISE KERMARREC
Audioprothésiste Dinan (22)
ANNEE 2007
1
I. Introduction
Ces dernières décennies, les évolutions technologiques ont permis des progrès
considérables, on peut d'ailleurs affirmer déjà que d'autres progrès viendront s'ajouter dans
cette extension cumulative. La prothèse auditive bénéficie de ces évolutions, mais quel a été
le chemin parcouru pour arriver aux appareils de dernière génération ?
Ce travail a pour but de parcourir l'ensemble des acquisitions faites en audioprothèse
au cours du temps passé en les resituant dans le contexte médical, scientifique et
environnemental de l'époque. La démarche est chronologique et traite en parallèle les trois
domaines.
Cette rétrospective amène des questions, et j'ai souhaité y apporter des réflexions
personnelles afin de redire le rôle humaniste essentiel de l'audioprothésiste.
Pour donner un sens à l'appareillage auditif, la plus sophistiquée des prothèses doit
être d'abord portée par la personne malentendante.
On retrouve ici le double aspect de l'histoire humaine. D'une part les modifications
permanentes et les progrès sans cesse renouvelés de la technique, d'autre part la permanence
de l'homme. Ce sont deux histoires en une, deux registres qui se croisent, mais qui se
distinguent.
L'histoire des rapports de l'homme aux choses est un espace ouvert d'inventions et de
découvertes (l'extension cumulative citée précédemment). Les prothèses du 17ème siècle et les
prothèses d'aujourd'hui n'ont plus rien en commun.
L'histoire des rapports de l'homme à l'homme, soucieuse d'une permanence, est un
espace de répétition sans avant ni après, sans progrès véritable. L'homme du 17ème siècle et
l'homme d'aujourd'hui ne sont plus les mêmes (ne serait-ce qu'à cause de l'environnement
technique) mais il reste l'homme avec ses mêmes problèmes (sociaux, politiques,
existentiels…).
L'audioprothèse est au centre de ces deux histoires par son caractère objectif lié à
l'appareil lui-même, mais aussi par son caractère subjectif lié à l'appareillage et toute la
sensibilité qu'il suppose.
"C'est le plus grand triomphe de l'homme que d'avoir su transporter jusqu'au
lendemain les effets et les fruits du labeur de la veille. L'humanité ne s'est lentement
élevée que sur le tas de ce qui dure."
Paul VALERY, Histoires Brisées (œuvre posthume 1950)
2
II. A l’origine…
"Patience, Patience,
Patience dans l’azur !
Chaque atome de silence
Est la chance d’un fruit mûr !"
Paul VALERY, Palme Recueil Charmes (1922)
Avant d’entrer dans l’aspect prothétique de la correction auditive, il est intéressant de
prendre le temps de comprendre l’évolution du système (au sens large du terme) que l’on
stimulera.
Le système auditif est un capteur sensoriel qui est en perpétuelle évolution. Elle
s’opère dans un continuum de temps et peut s’étudier à deux niveaux :
D’une part, l’échelle que nous nommerons "macroscopique" qui étudie l’évolution
adaptative de l’oreille au cours de l’évolution des espèces. La phylogénèse nous explique ces
phénomènes.
D’autre part, l’échelle "microscopique" qui fait appel à l’embryogénèse et au
développement de l’homme qui nous permettront de comprendre la formation de l’organe de
l’ouïe, la maturation du système auditif et ses implications dans la construction de structures
cérébrales.
A. L’oreille Chronologique1 :
i. L’appel de la vie …
"Une cellule moyenne contient environ mille milliards d’atomes, à peu près
autant qu’une poussière interstellaire. Mais entre les deux, il y a une
différence abyssale. Au sein du grain céleste, l’organisation n’est pas nulle,
mais elle est minime. … Il faut, par contre, des volumes entiers pour décrire ce
que nous savons de la complexité des cellules. Et nous ne connaissons qu’une
fraction infime des secrets de leurs structures et de leurs comportements."
Hubert REEVES, Patience dans l’azur (La machinerie de la cellule)
Tout le monde a des notions chronologiques de la formation de notre planète ainsi que
de l’apparition de la vie sur terre. Il est cependant important de poser des repères pour
comprendre l’évolution du vivant.
1
Frédéric BARGY/ Sylvie BEAUDOIN, Individus et Espèces, de l’ontogenèse à la phylogenèse, Ed. Ellipses
2005 Coll. Sciences Humaines en médecine
3
Vous trouverez en annexe 1 (p84.) les repères de chronologie géologique associés
aux grandes étapes de la phylogénèse. Nous sommes nouveaux à l’échelle géologique. Si l’on
ramenait l’existence de notre planète à 24 heures, nous serions arrivés il y a à peine 2
minutes.
Les modifications géologiques ont perturbé les différentes niches écologiques mais ne
suffisent pas à rendre compte de la diversité de croissance des phylums. Au contraire, chaque
ère géologique est marquée par la dominance d'une classe numériquement et
géographiquement (Amphibiens au secondaire, reptiles au tertiaire et mammifères ensuite).
A chaque transformation du milieu correspond une émergence colonisatrice et une
extinction, mais il n’y a pas de reflux dans l’évolution, ce qui constitue un fait marquant.
ii. Une éclosion programmée…
Après s'être situé d'un point de vue géologique, tentons de comprendre comment a
évolué notre organe de l'audition.
L’oreille est à l’origine l’organe de l’équilibre (statocystes ou otocystes et otolithes
renseignent la méduse sur sa position -700 millions d’années). Le système se perfectionne
avec des canaux semi-circulaires.
Ensuite, elle se diversifie et l’on peut trouver des ébauches de cellules ciliées
enfermées dans une coupole de certains poissons et batraciens. Ces cellules ciliées sont
reliées à un nerf sous-cutané rattaché aux aspérités sensorielles de la surface de la peau. On
est en présence d’organes tactiles.
La sortie des eaux correspond à la perte définitive de la respiration branchiale. La vie
aérienne va profondément modifier la structure de l’oreille.
Le milieu aérien, élastique au même titre que l’eau, permet la transmission des ondes
sonores. Cependant, ce changement de milieu induit une adaptation d’impédance (tympan et
chaîne ossiculaire). Sans cela, une partie des ondes sonores serait réfléchie devant la fenêtre
ovale de l’étrier. La stimulation nerveuse se fait grâce aux cellules ciliées toujours en milieu
liquidien.
L’organogénèse et la génétique (étude des homéogènes) ont permis de décrypter
l’évolution de l’oreille moyenne chez les mammifères (figure 1).
4
Figure 1 Origine des osselets de l'oreille moyenne des mammifères 2
La figure 1 nous montre l'évolution des os articulaire et carré (chez le reptile) vers le
marteau et l'enclume (chez le mammifère).
L’oreille externe connaît aussi ses évolutions. Le domaine de fréquence audible en
milieu aérien est très diversifié en fonction des différentes espèces. Le langage vocal découle
de l’individualisation du larynx chez les amniotes (une évolution qui détourne la fonction
primaire respiratoire et alimentaire de ce cartilage).L’apparition de plis vocaux sera les
prémices de nos futures cordes vocales.
Figure 2 Diagramme du domaine audible de certaines Espèces3
La partie orangée représente le domaine de fréquence audible de l’homme. Ce
diagramme nous permet d’apprécier, d’une part, l’étendue du domaine de fréquence utilisé
2
3
Lewis WOLPERT et Al, Biologie du développement Les grands principes. Ed. DUNOD 2004
http://elephant.elehost.com/About_Elephants/Senses/Hearing/hearing.html
5
par les êtres vivants, d’autre part la diversité des fonctions associées à l’oreille (perception
sonore et perception de l’espace).
Figure 3 Adaptation au milieu chez les lapins (région chaude et froide)4
L’environnement a une influence sur le développement de fonctions spécifiques au
sein même d’une espèce (figure 3). A l’échelle géologique, ces modifications sont très
rapides, elles représentent entre 12 et 15% de l’âge de notre planète (4 milliards 650 millions
d’années). A l’échelle de la vie humaine elles sont lentes. Il est indiscutable que cela reste
une évolution "ancestrale", quelle que soit l’échelle que l’on utilise, et cela ne se peut sans
influence de l’environnement.
"L’évolution, c’est le déroulement régulier des phénomènes, des évènements, des
idées, déroulement, selon les saisons, plus ou moins lent, plus ou moins rapide, mais
toujours soumis aux exigeantes lois de la vie"
Georges DUHAMEL, Manuel du protestataire, préface p.9(1952)
Changeons d’échelle et plaçons-nous au niveau cellulaire dont l'évolution est, quant à
elle, est beaucoup plus rapide.
B. L’oreille "embryologique" :
"D’où vient-il ? Sombre-t-il dans l’Océan profond
Des Germes, des Fœtus, des Embryons, au fond
De l’immense Creuset d’où la mère nature
Le ressuscitera, vivante créature (…)"
Arthur RIMBAUD Poésies, V, "Soleil et chair" III (1870).
L’embryologie fit son apparition il y a plus de 2000 ans dans l’Antiquité grecque.
Aristote suggéra une ébauche de l’épigenèse. Cette idée fut contestée aux 17ème et 18ème
siècles par les tenants de la théorie de la préformation. La mise en place de la théorie
cellulaire vers 1880 apporte des éléments en faveur d'Aristote.
4
http://www.micro.utexas.edu/courses/levin/bio304/evolution/macroevolution.html
Epigenèse : 1625 épigénésie, Boiste 1808 Théorie selon laquelle un embryon se développe par formations
successives de parties nouvelles, par opposition à la doctrine de la préformation.

6
Les premières expériences ont pu montrer un point fondamental : le développement
dépend pour une part de la communication entre les cellules embryonnaires. Ce n’est qu’au
cours des trente dernières années que l’on a pris conscience du rôle des gènes dans le
développement.
L’embryologie et la morphogenèse ont plusieurs atouts : entre autres, elle nous permet
de suivre l’évolution et la maturation des fonctions sur un temps très court. Nous adopterons
à présent l’échelle du temps cellulaire.
i. L’oreille microscopique5,6…
"-Ma Mère-grand, que vous avez de grandes oreilles !
-C’est pour mieux écouter, mon enfant."
Charles PERRAULT,les Contes de ma mère l'oye"Le petit chaperon rouge"(1697)
Le développement de l’oreille sur le plan embryonnaire se réalise à partir de trois
feuillets du stade primaire : l’ectoblaste, l’endoblaste et le mésoblaste.
- Développement de l’oreille interne :
Les premiers signes apparaissent à la fin du premier mois sous la forme de placodes
otiques (épaississements de l’ectoblaste). Une vésicule otique se forme à partir de cette
placode.
Figure 4 Formation de l'oreille interne5, 6
5
Cours embryogénèse, PCEM1 Faculté de médecine de Limoges 1993.
W. BECKER, N.H NAUMAN, C.R PFALTZ , Précis d’oto-rhino-laryngologie, Ed. Flammarion MédecineSciences 1980 2ème tirage

Ectoblaste : feuillet embryonnaire qui donne naissance à l’épiderme et au système nerveux.

Endoblaste : feuillet embryonnaire interne qui donne naissance aux épithéliums digestifs et respiratoires.

Mésoblaste : feuillet embryonnaire situé entre l’ectoblaste et l’endoblaste qui donne naissance au système
squelettique et musculaire.
6
7
Vers six semaines, cette vésicule évolue et contient dans sa partie ventrale le canal
cochléaire. Le canal cochléaire modifie sa structure interne et se creuse de cavités qui
confluent vers la rampe vestibulaire et la rampe tympanique.
Figure 5 Formation canal cochléaire, rampe vestibulaire et tympanique5
- Développement de l’oreille moyenne :
Elle dérive de l’endoblaste et plus précisément du premier arc branchial (arc
mandibulaire ou cartilage de Meckel) pour le marteau et l’enclume.
L’étrier est formé à partir du deuxième arc branchial (arc hyoïdien ou cartilage de Reichert).
Figure 6 Devenir des arcs branchiaux chez l'homme2
Le tympan est une lame constituée de trois feuillets : l’endoderme (oreille moyenne),
l’ectoderme (oreille externe) et le mésenchyme intercalé entre les deux.
- Développement de l’oreille externe :
L’oreille externe se forme à partir de 6 bourgeons auriculaires.
1 tragus; 2 racine de l’hélix ; 3 hélix ; 4 racine de l’anthélix ; 5 anthélix ; 6 antitragus
8
Figure 7 Développement de l'oreille externe5, 6
Nous avons décrit la génèse de l'organe de l'ouïe à l'échelle microscopique, dès lors tentons
de comprendre comment se construit la personne entendante.
C. De la cellule à l’humanité …
" Fierté de l’homme en marche
Sous son fardeau d’humanité.
Fierté de l’homme en marche
Sous sa charge d’éternité."
SAINT-JOHN PERSE-Discours de réception du prix Nobel de littérature(1960).
L’embryon et la personne : deux mondes en continuité, mais différents, comparables à
la fleur et au fruit. L’influence de l’environnement sur le développement est majeure. Il existe
des relations troublantes entre le déterminisme génétique et le milieu : l’inné et l’acquis en
sont la conséquence.
i. Pré embryon et métamorphose : le fœtus et l'environnement7.
C’est par la combinaison de deux types de gènes que le fœtus se développe. La
biologie moléculaire nous a permis de les différencier :
-Les gènes homéotiques ou homéogènes (du grec homïos : semblable) que l’on peut nommer
architectes permettent l’élaboration des grandes structures.
-Les gènes que nous nommerons "artisans" qui amènent la fantaisie.
Nous avons montré l’influence de l’environnement à grande échelle sur l’évolution de
l’espèce. A plus petite échelle, le milieu a une influence majeure dans le développement du
fœtus à l’adulte.
L’influence maximale de l’environnement est dans la création de nouvelles structures,
phénomènes qui s’exécutent essentiellement au niveau du système nerveux central.
7
Maurice AUROUX, De l’embryon à la personne, Ed. ELLIPSES 2006, Collection L’esprit des sciences
9
Le cerveau est génétiquement déterminé : il possède deux hémisphères, des lobes
frontaux, pariétaux, occipitaux, temporaux … Ces positions sont semblables pour chaque
individu. Les grands traits caractéristiques (latéralisation, vue, audition, langage …) se
trouvent identiques au sein d’une même espèce, ce qui montre qu’ils sont génétiquement
déterminés.
"Ce qui est programmé est le plan général des maisons d’une ville, des prévisions
importantes figurent dans ce plan, la forme des toits et des murs, la disposition des
pièces… Mais le plan ne s’occupe ni des meubles ni des portes secondaires laissant le
soin au locataire de fabriquer ces éléments à partir des matériaux bruts fournis avec
la maison et ainsi imprimer sa marque et améliorer parfois le fonctionnement de
l’ensemble"
Maurice Auroux (Médecin Biologiste, Professeur Faculté de Médecine Paris Sud)
Le plan est l’ensemble des gènes architectes (gènes homéotiques), le locataire est
l’environnement, et les matériaux sont les gènes artisans.
Cette partie qui échappe au cadre génétique est d’autant plus développée que le
système est perfectionné. Elle est très étendue chez l’être humain.
La capacité d’enregistrer l’environnement croît au cours de l’évolution et permet
l’apparition progressive de conduites adaptées à ces variations. On aborde à cet instant une
notion de relative liberté.
L’organe auditif contribue entre autres à cet enregistrement. Nous sommes dans une
situation paradoxale : l’imprévu prévu. La génétique a prévu le stockage de l’information
environnementale "les espaces vides sont aménagés dans la maison afin de permettre
d’entasser"7.
Le traitement du message sensoriel est complexe. Il y a échange d’informations entre
les aires dévolues à la sensation (perception), les zones mémoires et le cortex frontal (qui
associe les données venant des différents cortex spécialisés).
L’objet perçu est catalogué dans la mémoire générale : l’hippocampe (partie centrale
du cerveau).
Le système auditif est mature au sixième mois. Des études ont montré l’importance de
l’environnement sonore du fœtus. Le pouvoir tranquillisant des battements du cœur de la
mère sur le nouveau-né implique que les sons perçus avant la naissance laissent une
empreinte dans le cerveau fœtal. Heureusement, le fœtus dort seize heures par jour, il
échappe durant deux tiers du temps à un environnement qui pourrait l’accabler.
10
Marcel Proust résume ce cheminement et cette complexité des sens. Une simple
musique appelle la mémoire et associe d’autres sens.
[...]Sans doute les notes que nous entendons alors, tendent déjà, selon leur hauteur et leur
quantité, à couvrir devant nos yeux des surfaces de dimensions variées, à tracer des
arabesques, à nous donner des sensations de largeur, de ténuité, de stabilité, de caprice.
Mais les notes sont évanouies avant que ces sensations soient assez formées en nous pour ne
pas être submergées par celles qu’éveillent les notes suivantes ou même simultanées. Et cette
impression continuerait à envelopper de sa liquidité et de son “fondu” les motifs qui par
instants en émergent, à peine discernables pour plonger aussitôt et disparaître, connus
seulement par le plaisir particulier qu’ils donnent, impossibles à décrire, à se rappeler, à
nommer, ineffables — si la mémoire, comme un ouvrier qui travaille à établir des fondations
durables au milieu des flots, en fabriquant pour nous des fac-similés de ces phrases fugitives,
ne nous permettait de les comparer à celles qui leur succèdent et de les différencier. Ainsi, à
peine la sensation délicieuse que Swann avait ressentie était-elle expirée, que sa mémoire lui
en avait fourni séance tenante une transcription sommaire et provisoire, mais sur laquelle il
avait jeté les yeux tandis que le morceau continuait, si bien que, quand la même impression
était tout d’un coup revenue, elle n’était déjà plus insaisissable. Il s’en représentait
l’étendue, les groupes symétriques, la graphie, la valeur expressive; il avait devant lui cette
chose qui n’est plus de la musique pure, qui est du dessin, de l’architecture, de la pensée, et
qui permet de se rappeler la musique. Cette fois il avait distingué nettement une phrase
s’élevant pendant quelques instants au-dessus des ondes sonores. Elle lui avait proposé
aussitôt des voluptés particulières, dont il n’avait jamais eu l’idée avant de l’entendre, dont il
sentait que rien autre qu’elle ne pourrait les lui faire connaître, et il avait éprouvé pour elle
comme un amour inconnu.»
Marcel Proust, À la recherche du temps perdu, La
Pléiade, Éd. Gallimard, t. 1, pp. 209-210.
Ces fonctions dépassent l’aspect vital avec l’art, la philosophie. Le système n’est pas
fermé. D’autres éléments semblent intervenir qui déterminent notre relative liberté vis-à-vis
de la nature.
ii. Génétique et Environnement : Inné et Acquis.
Le caractère inné traduit ce qui est génétiquement programmé et transmissible :
"L’architecte veille au grain."
L’acquis, lui, n’appartient pas à un patrimoine génétique donné, et ne succède qu’à
une expérience individuelle. Il s’étudie avec les différents environnements. La personne est
11
en perpétuelle construction. Par exemple, on constate qu’il y a une nécessité de l’oubli pour
ne pas saturer en informations parasites.
" L'oubli n'est pas le contraire de la mémoire mais son envers."
Chris Marker dans "Sans Soleil"
iii. Nos perceptions transforment le monde
Les sons sont des perceptions qui n’ont d’existence que par et dans notre cerveau ;
ailleurs ils n’existent pas, on est seulement en présence d’ondes et de molécules, seules
réalités physiques du monde extérieur.
Les perceptions sont des représentations cérébrales construites à partir des
stimulations de l’environnement. Elles peuvent être considérées non pas comme la réalité
mais comme une traduction de celle-ci.
Ces représentations cérébrales peuvent devenir pathologiques quand il n'existe pas de
concordances avec la réalité physique de l'onde sonore : c'est le cas des patients
acouphéniques.
L'Homme a toujours souhaité modéliser la véritable nature de nos rapports avec
l’environnement. Les lois de WEBER-FECHNER, et plus récemment de STEVENS qui
mettent en relation la sensation et la stimulation en sont un exemple.
D. Conclusion
Nous avons observé l’évolution de l’oreille à deux échelles :
- L’échelle macroscopique ou géologique montre l’évolution rapide des grandes
structures (gènes architectes)
- L’échelle microscopique (cellulaire) permet de comprendre l’évolution de l’individu.
La notion de continuum est plus que jamais présente, l’évolution des grandes structures
ne peut se faire sans l’évolution de l’individu, ces deux aspects évolutifs sont indissociables.
L’environnement a une influence majeure sur le développement à tous les niveaux.
Cette partie nous amène à comprendre la complexité de chaque être humain.
"Dès lors que chaque individu a sa propre spécificité sensorielle, à nulle autre
comparable"
Johannes MÜLLER.

Johannes MÜLLER (1801-1858) Spécialiste Allemand en physiologie nerveuse, professeur à Bonn et à Berlin.
Loi de l’énergie spécifique des nerfs : il expose que la sensation ne dépend pas du mode d’excitation mais
seulement de la nature de l’organe sensoriel.
12
Deux individus différents ne voient pas, n’entendent pas la même chose. A partir d’un
schéma commun (l’inné), chaque personne construit sa perception de la réalité (l’acquis).
Après avoir étudié, la génèse du système auditif, il est intéressant de parcourir les
évolutions scientifiques et techniques liées à l'audioprothèse.
13
III. L’ère Acoustique
Antiquité (-600 avant
JC- 500)
Moyen-Âge (500-1500)
Création des facultés de
médecine, Chirurgiens
barbiers et médecins
Naissance de la médecine
européenne en Grèce
(Alcméon, Hippocrate)
Renaissance
(1500)
17ème;18ème, 19ème.
Aboutissement de
l'anatomie (vésale)
Affinement de la
physiologie, Avènement
de la spécialité ORL
Médecine
Environnement Social
Théâtres grecs, Musiques
et instruments
Charivaris et religion
Gamme de
Zarlin, lutherie
Institut des sourds
Bruits et rumeurs
Théorie de l'acoustique,
Platon, Pythagore,
Leucipe et Démmocrite
(-450 avant JC)
Expérimentation Acoustique
Technique
0
Révolution industrielle
476 chute de
l'Empire
romain
Le cornet acoustique
1337 Début de
la guerre de
cent ans
Affinements de la théorie
1515
1789 Révolution
François 1er
Française
Roi de France
A. La préhistoire :
i.
Faire Face.
Depuis tout temps, de tous points de vues (physiologique, social, sécuritaire…),
l’Homme doit "Faire Face"8 : aux différentes situations sonores de son environnement.
Dans l’évolution de l’espèce, le développement de la tête de l’homme s’effectue vers
l’avant, instinct primitif de prédation. L’apparition du langage a contribué au développement
des fonctions du visage. L’organe de la phonation s’utilise en face à face de façon optimale.
Les 46 muscles peauciers du visage contribuent à l’expression de la mimique, tout cela est
régi par le nerf facial (VIIème paire crânienne). L’angle de 80° entre le pavillon de notre
oreille et la boîte crânienne insiste sur la nécessité de la voie avant.
Le système tête et pavillon modifie les caractéristiques de l’onde sonore. Il nous
permet de localiser les sons et de les amplifier. Cette localisation s'opère grâce à deux
phénoménes :
-
La diffraction : les sons hautes fréquences incidents sont diffractés par la tête
(Lord Rayleigh).elle permet la localisation hautes fréquences (>1,5 KHz).
8
Paul BAGOT, Faire Face, cours de Sciences Humaines et Sociales, Ecole d’audioprothèse de Fougères.
14
-
La différence interaurale de temps : Le phase locking* permet la localisation
basses fréquences (<1,5 KHz).
Figure 8 Effet d'ombre acoustique9 (cours acoustique-biophysique PCEM2 Université Paris-Sud) (A)
rayon diffracté et différence interaurale de temps (B) (ITD)
Figure 8 : (A) Les ondes sonores supérieures à 1500 Hz (longueur d'onde λ petite)
sont diffractées. (B) Le parcours de l'onde sonore est plus long côté gauche et se traduit par
une différence interaurale de temps (ITD).Ces deux mécanismes contribuent à la localisation
sonore.
Nous allons étudier à présent les phénomènes acoustiques liés à l’oreille externe. Le
pavillon capte les vibrations sonores et les dirige vers le conduit auditif externe.
Le pavillon a un rôle d’amplificateur que l’on peut dissocier de l’amplification due à
la résonance du conduit auditif externe.
Figure 9 Amplification pavillon, conque et conduit en champ libre9.
*
Phase locking : Impulsions nerveuses périodiques codant l’aspect temporel du son. (Stéphane GARNIER cours
de psychoacoustique école d’audioprothèse Fougères)
9
F.MOATI, L. ANDRE, Cours de biophysique acoustique, Université de Paris sud PCEM2
15
La figure 9 montre l’effet combiné des différentes parties de l’oreille externe et son
rôle amplificateur. Le résultat final de traitement acoustique reste relativement complexe car
l’on doit sommer les différents effets amplificateurs, leurs déphasages et les associer à la
compliance du tympan10.
Le cheminement des ondes hautes fréquences se trouve perturbé par la géométrie du
pavillon, des phénomènes de réflexions et de diffractions sont sources d’interférences
constructives et destructives selon la direction de la source sonore (figure 10).
Figure 10 Interférences constructives et destructives (10 KHz) selon la direction9
Au vu de ces résultats, "Faire face" contribue à améliorer le parcours acoustique de
l'onde sonore, mais bien au-delà des considérations scientifiques cela a contribué à la
socialisation.
ii. Hominisation11, culture et sons12.
-2 600 000 ans avant notre ère, la lignée humaine émerge. Homo sapiens (-35000 ans)
caractérise l’ultime pas vers l’homme d’aujourd’hui (homo sapiens sapiens) grâce à
l’acquisition de la pensée consciente et du langage articulé; l’environnement sonore évolue.
L’industrie lithique de l’époque est une nouvelle source de bruit.
La pensée consciente permet l’imagination, les rêves, les croyances. Les premiers
rites funéraires apparaissent. Les rhombes des cavernes (figure 11) ronflent pour chasser le
mauvais esprit. L’effet réverbérant des parois contribue au coté mythique du rite.
10
Harvey DILLON, Hearing Aids, Editions THIEME 2001. Capacité à empêcher ou à favoriser le passage des
ondes sonores.
11
Sciences de la vie et de la terre, Terminale S, Editions Nathan 2002
12
Pierre LIENARD, Petite histoire de l’acoustique, Ed. HERMES-LAVOISIER 2001
16
Figure 11 Rhombe des cavernes lcormier.club.fr/rhombe.html
La croyance en un dieu ou une multitude d’esprits contribue au développement de la
musique et des chants. Le rythme des journées est bâti sur trois temps : le travail, le repas et
le culte. Paroles, musiques et chants ont accompagné les trois activités
La médecine de l’époque reste rudimentaire. Il n’y a pas d’indices concernant nos
oreilles.
L'homme évolue avec ses croyances et sa technique,mais c'est l'écriture qui marquera
une nouvelle période où l'histoire pourra se transmettre.
B. D’Assur à Babylone, Mandarins et Pharaons12,13,14,1516
i. L’essor mésopotamien (-4000 à - 600 avant Jésus Christ (J.C.))
Les premières règles de musique datent de -3000 avant JC et ont été mises à jour grâce
à l’écriture17 qui émerge de la cité d'Ur, patrie d'Abraham (actuelle Irak). Dès lors, se
développent harpes, lyres flûtes et cymbales pour le plaisir des oreilles.
L’écriture primordiale laisse sa trace dans le temps. Dans le contexte médical, elle
permet de poser les premières notions de sémiologie (études des signes cliniques). Nous
sommes en quelque sorte à l’ère préhistorique de la médecine. Religion et pratique médicale
font bon ménage. L’anamnèse contrôle les bonnes mœurs pour exclure les maux infligés par
les esprits en cas d’adultère, mensonge ou tromperie.
Les guerres fournissent matière pour développer l’anatomie, cependant les outils ne
sont pas adaptés et nos ancêtres s'intéressent peu aux oreilles. La vue et les dents suscitent
beaucoup plus d’intérêts. La vue est indispensable à cette époque pour travailler, unique
source de revenu et de nourriture. Quant aux problèmes liés aux dents, ils constituent une
barrière à la nutrition qui met en jeu le pronostic vital.
13
Roger DACHEZ , Histoire de la médecine : de l’Antiquité au XXème siècle, Editions Taillandier 2004.
Jean-Charles SOURNIA, Histoire de la médecine, Editions de la découverte 1997.
15
Claude CHASTEL, Une petite Histoire de la médecine, Edition Ellipse collection l’esprit des sciences 2004.
16
Gérard PERNON, Histoire de la Musique, Editions Jean-Paul GLISSEROT 1998.
17
Jean GEORGES, L’écriture : Mémoire des hommes, Editions Découvertes Gallimard Archéologie 2002.
14
17
ii. Chinoiseries…
Le continent asiatique n'est pas en reste. Les chinois sont précurseurs dans
l’acoustique et la musique. Ils créent la règle des Liu (ou Lu) en coupant des roseaux pour
séparer l’octave en douze demi-tons. La règle des Liu serait née vers -2700 avant notre ère.
Les Liu ont une signification symbolique très forte. L’acoustique fournit aux
médecins chinois des moyens de diagnostic, elle permet de juger de l’état de la maladie en
saisissant par l’ouïe les relations entre les troubles des cinq voies : le cœur, le foie, la rate, les
poumons, les reins. L’acupuncture et la musicothérapie sont inventées à cette période.
Ils se trouvent cependant confrontés à un problème bien avant Pythagore : le comma
pythagoricien. Nous aurons l’occasion d’en reparler plus tard.
iii. L’Egypte pharaonique12,13,16.
Vers -2700 à -2400 avant J.C., les musiciens ont une place privilégiée dans l’Egypte
antique. Ils divertissent Pharaon et ses disciples avec les sistres et autres instruments (figure
12).
Figure 12 Sistre égyptien
L’acoustique architecturale émet ses premiers mystères : Le temple d’Aménophis III
est mis à mal par un tremblement de terre, depuis, ses statues chantent au lever du Soleil.
Cette histoire fera couler beaucoup d’encre; même Champollion s’intéressera au phénomène
qui reste difficile à expliquer encore aujourd’hui.
On aborde souvent la sagesse médicale de l’ancienne Egypte. On associe la maladie,
la religion et les bonnes mœurs. Les papyrus ont laissé une trace des pratiques médicales
égyptiennes. L’embaumement est la spécialité, les vaisseaux sanguins et les canaux
excréteurs sont mélangés et sont plus ou moins reliés au cœur. A cette époque, les souffles de
vie et de mort entrent respectivement par l’oreille droite et l’oreille gauche.
18
C. Grèce Antique : Berceau de notre Médecine, Origine de
l’acoustique12, 13,16
i. Acoustique Helléniste
"Il est juste de dire que celui qui saura employer la musique à l’égard de l’âme avec
plus de mesure, est bien meilleur musicien et plus savant en harmonie, que celui qui
met d’accord les cordes d’un instrument" Platon, La République III.
La musique a pour les Grecs un sens plus étendu et plus profond que celui qu’on lui
donne : elle est synonyme d’harmonie, équilibre et rythme. "La musique des sphères" prône
l’équilibre parfait de l’univers et l’évolution harmonieuse des astres.
Les sept notes de la gamme Pythagoricienne représentent sept planètes (la lune, le
soleil, Vénus, Mercure, Mars, Jupiter, Saturne). Apollon Grand Maître Musicien, le plus beau
des dieux, contribue à l'équilibre de l'ensemble.
Cependant comment déterminer sept fractions simples dont le produit est égal à deux
? Pythagore fait appel au comma naturel pour pouvoir retrouver l’octave. De plus cette
gamme soulève des problèmes de transposition et d’harmonisation en polyphonie.
La naissance de la théorie de l’acoustique :
"Nous pouvons définir le son comme un coup donné par l’air à travers les
oreilles au cerveau et au sang et arrivant jusqu’à l’âme. Le mouvement qui
s’ensuit, lequel commence à la tête et se termine dans la région du foie*est
l’ouïe. Ce mouvement est-il rapide, le son est aigu, s’il est plus lent le son est
grave, s’il est uniforme le son est égal et doux, il est rude dans le cas
contraire ; il est fort grand, lorsque le mouvement est grand et faible s’il est
petit."
"Qu’est-ce que le son ?" Platon, Timée -380 avant J.C.
Dans l’Antiquité, Platon et l’école pythagoricienne proposent la théorie de
l’acoustique à l’aide de la philosophie et de la théorie des nombres. La faiblesse de la base
expérimentale ne permet pas d’affirmer la théorie. Ce n’est que beaucoup plus tard que les
premiers travaux expérimentaux verront le jour.
En -450 avant J.C., Leucippe et Démocrite suggèrent une théorie de l’acoustique
(atome et mécanique). Aristote et Lucrèce précisent la forme et le mouvement qui
correspondent au cercle.
*
Le foie est le siège de l’âme et de la vie en Mésopotamie et en Grèce
19
Les Grecs ont fait preuve d’ingéniosité dans la construction de leurs théâtres, le
théâtre d’Epidaure en est un exemple reconnu. Les études empiriques favorisent le demicercle et les vases de Vitruve servent d'amplificateurs de sons (précurseurs des résonateurs
d’Helmholtz).
ii. Naissance de la médecine européenne : Alcméon, Hippocrate…
Les premières évocations de la médecine en Grèce sont présentes dans "l’Iliade et
l’Odyssée". Chiron se distinguait de ses semblables, brutaux et incultes, par sa bonté et sa
sagesse. Apollon et Artémis lui enseignèrent l'art de la médecine et de la chasse.
Alcméon, issu de l'école de Crotone, découvre un conduit aérien entre la caisse du
tympan et le pharynx d'une chèvre (appelé plus tard trompe d’Eustache). il émet alors
l’hypothèse que les chèvres respirent par les oreilles. Théophraste, un autre médecin de
Crotone, situe bien le rôle de l’oreille dans l’audition et précise même les bases de la
conduction aérienne des sons.
"Nous entendons par le vide intérieur de l’oreille (la caisse
tympanique) car c’est là ce qui résonne par suite de l’entrée du souffle
(porteur de bruit) en effet tout ce qui est creux résonne."
Théophraste. Du sens 25-26
Alcméon annonce la théorie du principat : "c’est le centre vital et organisateur de
l’être, siège de la pensée et point de convergence de toutes les sensations, le principat réside
dans l’encéphale" Actius, Opinions IV, XVII,1
C’est un bouleversement complet des conceptions antérieures, comme nous l’avons
vu précédemment, dans tout l’Orient Antique le centre vital est le cœur ou le foie. Cette
théorie en rupture trop profonde est oubliée et rejetée par les penseurs comme Empédocle et
Aristote. Néanmoins, ce sera l’un des mérites d’Hippocrate de reprendre cette opinion et d’en
développer le principe.
L’école de Cos révèlera Hippocrate. Ses travaux ont permis de décrire la médecine
moderne. Le "Corpus" comprend une soixantaine de textes de une à deux cents pages. Son
encyclopédie de la "Collection" comprend une cinquantaine de situations cliniques dont les
laryngites et les oto-mastoïdites, elle contient également son serment. Vous trouverez une
traduction d'une partie de cet ouvrage en annexe 3 (p.87).
Les Grecs antiques ont marqué l’ère acoustique, par leurs découvertes, leur
philosophie et leur capacité à la combiner aux sciences (médecine et acoustique).
20
L’acoustique art ou sciences ? Ou bien les deux à la fois ? Autant de questions qui
enrichissent notre réflexion sur le métier d’audioprothésiste.
D. Rome et la synthèse de la Médecine Antique13
Au premier siècle de notre ère, des spécialisations de médecine se développent, cela
reste ponctuel et rare, cependant on peut rencontrer les "médiculus auricularius"(otologistes
romains) pour se faire soigner l’organe de l’ouïe.
Entre 25 et 35, Aurelius Celsus dit "Celse" rédige l’essentiel de son œuvre. Ses livres V
et VI donnent des précisions thérapeutiques des affections nez bouche oreille, de la chirurgie
plastique de la face et des réparations des lésions traumatiques des oreilles avec des prothèses
sommaires. Vous trouverez une traduction des travaux de Celse en annexe 4 (p.89).
En 77, Pline rédige "Histoires Naturelles". Ce document traite des sujets de religions,
Histoire, Art, Sciences…On peut y trouver entre autres le traitement des otites avec de l’urine
de sanglier, pratique empruntée aux usages de campagnes.
Au 2ème siècle de notre ère, Galien de Pergame développe l’anatomie humaine et la
physiologie. Son œuvre fait la synthèse de la médecine Antique, il reste des erreurs, mais
l’influence et l’ego de Galien vont le sacrer "Prince de la médecine". Son traité fera office de
référence pendant dix siècles !!.
La fin de l’Antiquité est marquée par la chute de l’Empire Romain d’Occident en 476
suite aux invasions barbares, commence alors une nouvelle période : le Moyen-âge.
E. Ombres et Lumières du Moyen-Âge13,14,18.
i. Facultés de Médecine et Chirurgien-Barbier
La médecine européenne n’apporte rien à l’anatomie et se contente des travaux de
Galien qui comportent des erreurs dues à l’extrapolation de l’anatomie animale vers
l’anatomie humaine. La religion interdit la dissection des cadavres, ce qui freine les
découvertes.
Cependant c’est au Moyen-âge que l’on voit se créer les premières facultés de
Médecine mises en place par le pouvoir religieux. On peut citer les facultés de Montpellier,
Paris et Lyon pour la France et Salerne pour l’Italie.
Cette période marque la séparation des médecins et des chirurgiens. Les premiers
posent des diagnostics, soignent, prescrivent des plantes et autres procédés thérapeutiques.
18
Jean-Pierre GUTTON, Bruits et Sons dans notre histoire Essai sur la reconstitution du paysage sonore,
Presse Universitaire de France 2000.
21
Les seconds ont une autre image : Ils sont appelés chirurgiens barbiers car les deux
spécialités faisaient appel aux mêmes instruments. Les interventions chirurgicales sont
diverses et variées : amputations, ablations de fistules anales … Elles se font sans anesthésie,
c’est pour cela que l’on reconnaît la qualité d’un chirurgien à sa rapidité. Malheureusement,
les interventions chirurgicales se concluent souvent par le décès, ceci explique la mauvaise
réputation des chirurgiens.
ii. Charivaris et Religion
Au Moyen-Âge, le bruit est partout dans les villes. Cette période est marquée par les
villes sonnantes, la multitude des clochers rythme l'activité quotidienne : l'appel du peuple, le
rassemblement du Clergé, l'Office. Les différents carillons permettent de célébrer le baptême,
la mort, ou marquer l'arrivée d'un roi. Nous aurons l'occasion de reparler du pouvoir des
cloches.
La culture du Moyen-âge est conditionnée par l'oralisme : seuls les Religieux ont
accès à l'écriture et à la lecture. On traite les affaires courantes sur le pas de la porte ce qui
engendre ragots et rumeurs.
Charivaris (manifestations bruyantes), rumeurs et invectives publiques (discours
violents) étaient les vecteurs d'une justice populaire redoutée. Le charivari agit comme un
médiateur social. Les mariages de veufs âgés avec des jeunes filles sont condamnés, la justice
populaire préserve la jeunesse et son rôle vital pour la société. L'Eglise qui n'a pas d'intérêt au
remariage réprimande peu le charivari qui est considéré comme un péché.
Le temps féodal voit s'évertuer troubadours et conteurs pour distraire Seigneurs et
Rois, exploits de guerre et autres conquêtes sont narrés et chantés.
La prise de pouvoir du Clergé permet à la musique religieuse de se développer. La
polyphonie vocale œuvre dans l'église, puis vient le "Cantus Romanus". Le chant Grégorien
fait son apparition en hommage au Pape Grégoire "Le Grand".
L'acoustique architecturale adopte une position majeure avec la religion. Les salles
réverbérantes (Cathédrales, Mosquées, églises) donnent une dimension mystique et grandiose
à l'orateur.
Les règles monastiques de l'époque veulent contrôler l'éducation et les attitudes
bruyantes comme les cris, les manifestations. La valeur religieuse du silence se retrouve dans
les civilités (manger en silence). L'éducation religieuse instaure le silence dans les niveaux
supérieurs de la société.
22
Cette période n'a pas été marquée par de grandes découvertes, les guerres, le pouvoir
qu'exerce l'Eglise sont des freins. La fin des guerres franco-anglaises permet à nouveau de se
projeter, commence alors la Renaissance.
F. La Renaissance
i. L'Italie et Les fondements de la médecine
L’Italie du 16ème siècle marque un tournant pour la médecine et l’anatomie. De
nombreuses erreurs sont corrigées. Les écrits de Galien sont discutés et la dissection est de
nouveau autorisée, ce qui permet d’enrichir nos connaissances du corps humain.
Vésale (1514-1564) est considéré comme le père de l’anatomie moderne. Ce belge,
formé à Paris par Sylvius (Jacques DUBOIS), prend ses quartiers à Padoue en 1536 et publie
"De Humani Corporis Fabrica Libri Septem" (figure 20) in folio de 663 pages illustré par
plus de 300 planches anatomiques. On y trouve décrits la chaîne des osselets et le nerf auditif
(annexe 5 p.92).
Gabriel Fallope (1523-1562) décrit l'oreille moyenne, le labyrinthe, la cochlée et le
canal du nerf facial (Aqueduc de Fallope). Bartolomo Eustachi (1500 ?-1574) décrit
l'équilibre de pression auquel est soumise la membrane tympanique ainsi que le conduit
d'origine pharyngée plus communément appelé aujourd'hui la trompe d'Eustache.
A la fin du 16ème siècle, la quasi-totalité du savoir anatomique est constitué. Eustache
et Fallope avaient ébauché une théorie de l'audition ce qui correspondait aux premiers pas de
la physiologie.
23
Figure 13 Couverture De Humani Corporis Fabrica Vésale 1555
24
ii. Evolution du paysage musical.
Zarlin et les physiciens redéfinissent une gamme naturelle qui comporte un ton
majeur, un ton mineur et des demi-tons. L'imprimerie va permettre d'écrire la musique et on
assiste à une réforme du chant grégorien. Le savoir s'exprime dans la lutherie où le timbre et
les notions d'harmoniques sont un savant mélange de science et d'empirisme.
G.
Le XVIIème siècle et les expérimentateurs.13,12
L'engouement pour le renouveau à la Renaissance a permis de réaliser de très belles
œuvres (peintures, sculptures, architectures…), à présent on s'intéresse aux sciences qui
deviennent une priorité. Copernic, Galilée, Descartes apporteront leur pierre à l'édifice.
i. Acoustique expérimentale.
L'acoustique n'a guère évolué depuis l'Antiquité. Le jésuite Marin Mersenne (15881648) est un précurseur grâce à ses recherches sur l'écho. S'en suit un engouement pour
l'expérimentation en acoustique. Galilée (1564-1642), Gassendi (1592-1655) et Mariotte
(1620-1684) sont les premiers expérimentateurs. La loi de réfraction de Descartes (15961650) permet de comprendre comment se comporte l'onde sonore face aux obstacles (confer
à l'effet d'ombre de la tête).
Joseph Sauveur (1653-1716) reprend les travaux de Descartes et Mersenne. Il publie
deux ouvrages sur les sons harmoniques et les hauteurs tonales. Il est considéré comme le
fondateur de la science acoustique. Quelques applications acoustiques voient le jour au cours
de ce siècle, comme la mesure de la fréquence.
ii. Rationalisme Médical.
"Cogito Ergo Sum"
"Je pense donc, je suis"
Descartes, Les Principes de la philosophie, article 7(1644)
L'enjeu des sciences devient une priorité et fait appel au rationalisme médical.
Descartes en publiant "Le discours de la méthode pour bien conduire sa raison et chercher la
vérité dans les sciences" va développer cet engouement pour la maîtrise et l'esprit cartésien.
Claude Perrault, médecin du roi, publie en 1680 une théorie de résonance de la lame
spirale (appelée plus tard membrane basilaire) comme le véritable organe auditif "…les
résonances de cordes vibrantes, par leur "sympathie" avec les notes qui leur parviennent".
25
L'audiométrie voit le jour grâce aux travaux de Mersenne et Sauveur sur les cordes
vibrantes. Mersenne et Reymer déterminent le seuil de tonie à 20 Hz, et Sauveur précise au
début du 18ème siècle le domaine de fréquence audible de 12,5 Hz à 6400 Hz avec les moyens
de l'époque (1700-1701).
La Renaissance a permis une rénovation littéraire, scientifique et artistique. Ce souffle
nouveau a perduré au 17ème siècle, où les expérimentateurs philosophes permettent l'avancée
vers le siècle des lumières.
H. Le siècle des Lumières.
i. Elaboration des théories de l'acoustique12
L'impulsion donnée à la Renaissance va permettre l'émergence de nouvelles
expériences acoustiques.
Le 18ème siècle est riche en physiciens et mathématiciens plus ou moins influencés par
la religion.(Jean le Rond D'Alembert, Abbé Nollet, Abbé Monge, Abbé Figuier).
En 1738, l'Académie royale des sciences commande des expériences à CASSINI III
en vue de déterminer la célérité du son. Les résultats se recoupent et précisent la célérité du
son.
Les mathématiciens suisses Euler et Bernoulli aidés du français Joseph Fourier
émettent l'hypothèse que les mouvements ondulatoires sont une somme de mouvements
sinusoïdaux. L'importance de cette analyse se révèlera très utile pour nos systèmes
numériques actuels.
A la fin de ce siècle, la majeure partie des équations qui régissent l'acoustique sont
établies. La Révolution française de 1789 ne constituera pas un frein à cette soif de
découverte, au contraire le 19ème siècle sera de plus en plus précis en matière de recherche.
ii. La médecine des Lumières13.
La physiologie et la physiopathologie de l'oreille sont affinées. C'est l'avènement de la
méthode clinique pour poser le diagnostic. La thérapeutique fait encore défaut et on a recours
à l'iatrochimie* qui enrichit la pharmacopée avec ses procédés.
La chirurgie progresse, en 1705 on préconise la trépanation de la mastoïde en cas
d'abcès dont l'évolution conduisait inéluctablement à une méningite foudroyante.
Valsalva dans "Aure humana" (1707), décrit la manœuvre qui permet d'équilibrer la
pression d'air entre l'oreille moyenne et l'oreille externe
*
Chimie appliquée à la médecine.
26
La première école pour un enseignement collectif des sourds est créée en France en
1760 par L'Abbé de l'Epée. C'est une première mondiale qui marque le début de l'histoire de
la communauté sourde dont nous reparlerons au 19ème siècle.
L'Abbé Sicard succède à l'Abbé de L'Epée à l'école des sourds de Paris où à
l'instruction par les signes il ajoute l'éducation oraliste. Cet engouement pour les sens au
siècle des lumières va permettre la naissance de l'otologie en France au 19ème siècle.
iii. Intimité et confort sonore du XVIIIème siècle18
L'habitat est rudimentaire et n'invite pas à l'intimité. Les cloisons sont faites de
planches qui n'atteignent pas le plafond et les fenêtres sont équipées de papiers huilés. Le
logement est constitué d'une pièce unique. La promiscuité contribue au désir d'évasion hors
de la maison et aux nombreuses heures passées sur le lieu de travail, on parle de "l'homme de
pleins vents".
A partir de 1750, des mesures sont prises contre le tapage nocturne et pour le repos
des malades. L'agencement des bâtiments publics, comme les hôpitaux, est étudié. Les blocs
opératoires sont éloignés de la rue et des salles de repos, rappelons nous que l'anesthésie sera
découverte un siècle plus tard.
Le confort sonore est d'actualité, la notion de chambre est abordée dans
l'encyclopédie. L'appartement s'affirme. A la fin de l'Ancien Régime, les galaudages (cloison
de chaux, plâtre ou briques) et les plafonds en plâtre font leur apparition. Les fenêtres sont
équipées de verre.
Le siècle des Lumières a permis le grand bond en avant dans les connaissances
scientifiques. Il a aussi été le siècle de toutes les réflexions. La sensation, le son font appel à
la science et à la philosophie. Sauveur le résume ainsi :
"J'ai donc cru qu'il y avait une science supérieure à la musique, que
j'ai appelé Acoustique, qui a pour objet le son en général, au lieu que
la musique a pour objet le son en tant qu'il est agréable à l'ouïe".
Joseph Sauveur, 1701
27
I. Le XIXème siècle et la révolution industrielle
i. Perfectionnement et Spécialisation médicale13,14,15,19.
En 1802 est créé l'Internat de médecine et chirurgie des hôpitaux et hospices civils de
Paris. On définit et pratique l'anamnèse qui a pour but de reconstruire l'histoire de la maladie
et faire des observations. L'anesthésie voit le jour, l'utilisation de l'éther et/ou de gaz hilarant
rend la tâche des chirurgiens beaucoup plus simple. Ce n'est qu'en 1880 qu'apparaissent les
premières notions d'asepsie qui garantissent de meilleurs résultats de morbidité chirurgicale.
Les progrès apportés grâce au microscope permettent d'affiner la physiologie de
l'oreille. La théorie de résonance de la membrane est encore discutée par Young, Müller et
Weber au début du siècle.
En 1851 Hüschke décrit quelques structures fines de l'oreille interne. Corti avec plus
de précisions décrit l'organe qui porte aujourd'hui son nom, qui comprend le tunnel, les
cellules ciliées internes et externes et les cellules de soutien.
Helmholtz et Toeppler, vers la fin du siècle (1870), vont grâce à des moyens optiques
de mesure d'une onde sonore pouvoir évaluer l'extrême sensibilité de l'oreille.
La spécialité oto-rhino-laryngologie s'est constituée vers la fin de l'année 1860 en
France, quand les otologistes et les laryngologistes constatèrent qu'ils avaient recours aux
mêmes moyens d'éclairage. Cette union a lieu très tôt en France contrairement aux autres
pays. La première revue ORL est publiée en 1875 : Les annales des maladies de l'oreille et du
larynx (otoscopie, laryngoscopie, rhinoscopie). En 1882, est créée la société française
d'otologie et de laryngologie, c'est une des premières sociétés de spécialités; ensuite les
médecins ORL polyvalents apparurent. C'est la seule spécialité qui naquit avant les
spécialistes . Les implantations de services ORL restent variables suivant les régions et les
volontés politiques.
ii. L'institut des sourds et muets : une spécificité française20.
Créé en 1760 par l'Abbé de l'Epée, l'institut des sourds et muets en France subsiste à
la révolution. Par ricochet, elle permet à la médecine des oreilles de sortir des limbes en
offrant à Jean-Marie Gaspard Itard (successeur de Sicard) les conditions les plus propices
pour la défricher.
19
François LEGENT, Naissance de l'oto-rhino-laryngologie en France; Université de Nantes source :BIUM
(bibliothèque interuniversitaire de Paris) ressources numériques médic@
20
François LEGENT, Les soins médicaux aux sourds-muets en France au XIXème siècle, Université de Nantes
source :BIUM (bibliothèque interuniversitaire de Paris) ressources numériques médic@
28
Il est un des précurseurs de la médecine anatomo-clinique. Les tâtonnements pour
bâtir l'otologie expliquent certains égarements, faciles à découvrir avec le recul du temps,
mais inhérents à toute recherche.
La classification des maladies de l'oreille est discutée. Kramer en 1836 obtient un
consensus et propose la classification que l'on utilise encore de nos jours.
Pendant plusieurs décennies, les maladies d'oreilles subissent toutes sortes de
traitements comme le galvanisme, la saignée, magnétismes divers et variés, purgatifs et bains
chauds …
Les traitements locaux sont innombrables et les substances utilisées dépassent
l'imagination. Les douleurs entraînées par les traitements ne paraissaient pas avoir freiné
l'ardeur des thérapeutes. Itard, Saissy et Deleau profitent des instituts de sourds pour des
essais
thérapeutiques
otologiques.
Le
regroupement
d'enfants
permet
les
séries
thérapeutiques.
La médecine se spécialise et apparaît la branche des auristes. Le premier est JeanMarie Gaspard Itard (1774-1838). Ses premiers travaux datent de 1808, il publie deux
mémoires "Moyens de rendre l'ouïe aux sourds-muets" et "Moyens de rendre la parole aux
sourds-muets". C'est un adepte du cathétérisme tubaire où il injecte différentes substances
dans l'oreille moyenne via la trompe d'Eustache. Il utilise différents types de cornets
acoustiques qui portent son nom (figure 14). Son "traité des maladies de l'oreille et de
l'audition" peut-être considéré comme un des ouvrages fondateurs de l'otologie.
Nicolas Deleau (1797-1862) avec son âme de chercheur n'hésitait pas à mettre à mal
les travaux du Maître Itard. Par son comportement, il se met à dos l'Académie de Médecine,
mais est cependant soutenu par l'Académie des Sciences. C'est un adepte de la perforation
tympanique au sujet de laquelle il publie un mémoire en 1822. Son ambition l'amena à être
candidat au poste de médecin chef de l'institution de Paris. Deleau paiera longtemps la haine
d'Itard, en atteste la thèse de Deleau fils en 1853.
Figure 14 Cornet d'Itard à conduction osseuse : extrait Traite des maladies de l'oreille et de l'audition.
Paris : Mequignon-Marvis, 1821.
29
Prosper Ménière (1798-1862) prend la succession d'Itard et entre à l'Institut en 1838.
La recherche sur les surdités nerveuses lui fait découvrir la maladie labyrinthique qui porte
son nom. En septembre 1860, Ménière fait une lecture devant l'Académie de Médecine "De
l'expérimentation en matière de surdi-mutité" Il rapporte les lésions dûes aux traitements
violents qu'ont pu subir les enfants. Ménière est connu pour sa découverte de la pathologie
vestibulaire. Or pendant plus de 20 ans il a publié des travaux concernant la prise en charge
de l'éducation des enfants sourds-muets et les maladies de l'oreille.
Alexandre Blanchet (1819-1867) se pose comme initiateur du dilemme : langue des
signes ou oralisation. Il succède à Ménière en 1862.
Médecine ou expérimentation ?
Les thérapeutiques agressives sur les enfants rapportées par Ménière et Triquet, et le
mémoire de Ferdinand Berthier (Doyen des professeurs de l'institution)* sont les moteurs de
la création de la communauté sourde.
La langue des signes et l'oralisation sont discutées tout au long du XIXème siècle. Le
modèle français s'exporte outre-atlantique avec Laurent Clerc (élève de Massieu, lui-même
disciple de Sicard) en 1816, appelé par Edward Gallaudet 21. Le Gallaudet Collège est encore
aujourd'hui la seule université à n'accueillir que des étudiants sourds. De ce fait, la langue des
signes américaine (ASL) présente des similitudes avec la langue des signes française (LSF),
ce qui n'est pas du tout le cas avec nos voisins britanniques. Le congrès de Milan en 1880
cèle le sort des sourds : l'oralisme ne se discute plus, c'était la "vérité". Cette vérité que l'on
remettra en cause 98 ans plus tard en 1978 en France.
Pour bien jauger les critiques de la communauté sourde, il est important de se replacer
dans le contexte historique "des soins". Il appartient à chacun d'approfondir le sujet et se faire
sa propre opinion.
"La surdi-mutité fut le moteur du développement de l'otologie pendant une bonne
partie du XIXème siècle. Les sourds-muets en furent les victimes. Les cicatrices ne
furent pas seulement physiques; elles sont encore très sensibles. L'histoire de la
médecine apprend que la "vérité" n'existe pas mais qu'on va d'erreur en erreur vers la
vérité".
François LEGENT ORL Université de Nantes; Les soins médicaux aux sourds-muets en
France au XIXème siècle.
*
"Sur l'opinion du Docteur Itard relative aux facultés intellectuelles et aux qualités morales des sourds-muetsRéfutation présentée aux Académies de Médecine et des Sciences Morales et Politiques".
21
Oliver SACKS, Des yeux pour entendre voyage au pays des sourds; Editions du Seuil 1990
30
iii. Raffinements acoustiques
Au XIXème siècle, l'acoustique est marquée par les travaux de Savart et Lissajous sur
les lames vibrantes. Ils s'aperçoivent que la célérité du son dépend de la nature du matériau
ou du milieu. Helmholtz développe la théorie de ses résonateurs que les grecs utilisaient à
l'Antiquité (vases de Vitruve).
Le nombre d'expériences acoustiques ne faiblit pas, Arago et Gay Lussac affinent la
valeur de la célérité du son à partir d'une ligne Villejuif Montlhéry.
La mesure du seuil d'intensité de l'audition se fait dans un premier temps au diapason,
puis à l'aide du pistonphone (appareil qui mesure la pression sur une membrane, la variation
de volume nous donne la pression acoustique).
Savart marqua le siècle avec son violon qui avait un timbre aussi fourni qu'un
Stradivarius mais malheureusement qui ne pouvait l'égaler d'un point de vue esthétique.
Grâce à sa roue dentée (crécelle), il établira avec plus de précision le domaine fréquentiel
audible de l'être humain en affirmant que ce dernier peut ouïr des fréquences de 24 kHz.
Figure 15 Violon de Savart 1819 Source : cité de la musique médiathèque
L'acoustique est enseignée en France, Chladni et son traité d'acoustique font
référence. Paul Bert et les revues scientifiques donnent un accès au grand public.
On soulignera les travaux de Lord Rayleigh (utilisés dans la partie préhistoire entre
autres) et son œuvre "The theory of sound" publiée en 1877 considérée comme la bible des
acousticiens, peu digeste mais complète.
L'invention inaperçue du XIXème siècle est la transformée de Fourier qui consiste à
transformer une fonction de temps (ou d'espace) en une fonction de fréquence et
réciproquement. On mesurera plus tard les conséquences de cette découverte.
31
iv. Les conditions d'un nouveau paysage sonore22
Une histoire de cloches :
Il reste des survivances de l'Ancien Régime : les cris de la rue, les bruits de fête.
Cependant la rupture s'opère à cause de l'utilisation de l'écrit. La rue joue un rôle décisif dans
beaucoup de journées car les rumeurs vont bon train. "La grande Peur" soude une coalition
antiseigneuriale et contribue à faire entrer les paysans en révolution ainsi qu'à rallier les
campagnes à la cause du Tiers État. La fête révolutionnaire se manifeste par la Farandole qui
perdurera pendant la période républicaine (post-révolutionnaire).
Un des buts de la Révolution française était d'affaiblir le pouvoir de l'Eglise. Suite à la
révolution de 1789, les cloches doivent être dépendues. La tâche s'avère difficile car la
sensibilité du monde sonore dans les villages est importante.
La cloche représente l'amour-propre de la localité, son enlèvement provoque la
rancœur. Le transfert est source de querelles de clochers intercommunales.
C'est un objet de fierté par sa taille, son poids ou le nombre. Elle constitue un repère
auditif des hommes de la terre. L'espace sonore de la cloche se définit en fonction de la
connaissance sociale au sein des sociétés rurales avec la notion de "faire partie" ou non de cet
espace : on parle d'esprit de clocher. On va jusqu'à parrainer une cloche, le clivage social
s'opère : être sonné de son vivant fait partie de la sonnerie d'orgueil (fierté de la sonnerie en
son nom).
La codification de sonnerie est propre à chaque communauté. Seulement quelques
règles sont imposées. Le tocsin constitue l'alarme, il n'a pas de limites territoriales. Il
provoque l'empressement, l'inquiétude et annonce la menace ou les catastrophes naturelles.
La Mairie et l'Eglise se disputent le pouvoir de sonner. Celui qui exerce son empire
sur la sonnerie détient le pouvoir d'assourdir l'autre et de le forcer à se taire.
Il est important de prendre conscience de la culture sensible. L'environnement sonore
nous aide à nous structurer dans le temps, dans l'espace mais aussi dans la société. L'exemple
des cloches est frappant, on n'y prête aucune attention quand elles ne sont pas touchées. On
risque l'émeute à la moindre modification de sonnerie ou de changement de place.
Le silence est toujours vertu et fait partie d'un processus de civilisation, il élève à un
rang social. La révolution industrielle contribue à l'augmentation du niveau sonore : bruits
manufacturiers, machines à vapeur, moulins à papier, forges, chaudronneries … Les
premières surdités professionnelles sont détectées au XIXème siècle. Nos amis normands en
témoignent encore. La ville de "Sourdeval" dans la Manche est spécialisée dans la fabrication
22
Alain CORBIN, Les cloches de la terre : Paysage sonore et culture sensible dans les campagnes au XIXème
siècle, Editions. Albin MICHEL 1994 Collection "Evolution de l'humanité.
32
de couverts emboutis. Ce nom évocateur de "Sourdeval" en dit long sur l'audition des
Sourdevalais. Un peu plus au sud, la ville de Villedieu–les-Poêles un peu plus importante est
réputée pour sa fabrique de cloches, Les "Sourdins" habitants de Villedieu ont-ils l'oreille
musicale pour accorder leurs cloches ?
Les travaux de Haussmann à Paris contribuent au développement de l'acoustique
architecturale. Elle n'est pas encore totalement maîtrisée, pour preuve la déclaration de
Charles Garnier à propos de l'Opéra qu'il construit à Paris dont l'acoustique est jugée
exceptionnelle.
"Ce n'est pas de ma faute si l'acoustique et moi nous n'avons jamais pu nous
entendre. Si je n'ai pas la prétention de prouver que l'acoustique, appliquée
aux salles de spectacles, est une science absolument indécise, j'ai au moins la
liberté de dire que je n'y suis absolument pour rien."
Charles GARNIER, Le nouvel Opéra de Paris, Ed. Ducher 1878.
J. La première prothèse auditive : le cornet acoustique
A l'origine le cornet acoustique est utilisé comme porte-voix ou instrument de musique.
On peut penser qu'il a été utilisé comme aide auditive depuis des millénaires dans une
multitude de formes et de matières. Les cornes d'animaux évidées et les conques marines
constituaient un bon compromis car ces objets ne demandaient pas de fabrication spécifique.
Le travail du bois et des métaux permet de faire évoluer la forme des cornets. C'est
aujourd'hui à nos yeux un objet qui semble bien rudimentaire, mais qui à l'époque était déjà
un progrès.
i. Les différentes formes de cornets acoustiques :
Le principe du cornet est de capturer les sons et de fournir une amplification dans la
bande de fréquence désirée, tout en protégeant l'oreille des bruits de fond environnants, ce qui
n'est pas très différent des attentes actuelles en terme d'appareil numérique. Le cornet est plus
efficace en champ direct quand la personne parle dans l'ouverture. Par nécessité, il est utilisé
en champ lointain, au théâtre par exemple, où l'écoute est amoindrie par l'augmentation du
bruit de fond (les sons environnants). Le rapport signal sur bruit est dégradé, le cornet souffre
de la distance au même titre que les prothèses actuelles.
33
Ils ont été fabriqués dans différentes formes et tailles. Les matériaux utilisés sont
généralement l'acier, le laiton, la celluloïd*, le caoutchouc dur … La fabrication du cornet a
réellement émergé au début du XIXème siècle. Les premiers fabricants sont entre autres la
maison Charrière à Paris, la maison Rein & sons à Londres et la maison Pilling & sons à
Philadelphie .Il est intéressant de noter que le cornet a été utilisé pour des surdités sévères
jusque aux alentours de 1920, car les appareils électriques à carbone ne fournissaient pas le
gain et l'énergie nécessaire à ce type de perte.
1
2
3
4
5
Figure 16 Divers cornets : 1-cornet métal escamotable 2- Cornet en celluloïde 3-Cornet parabolique
rétractable 4- cornet en laiton 5- otophone (Meyrowitz New York) source :
http://www.hearingaidmuseum.com
Les tubes pour parler (speaking tube) :
Les tubes pour parler sont plutôt considérés comme un produit d'assistance à l'écoute.
Ils sont couramment utilisés dans une conversation et permettent d'améliorer le rapport signal
sur bruit. Ils ne fournissent cependant pas de réelle amplification. L'orateur parle dans le
pavillon, le son est acheminé par le tube jusqu'à l'écouteur que la personne réceptrice du
message place à son oreille. Les matériaux utilisés pour la fabrication sont le caoutchouc dur,
le celluloïd ou l'ivoire pour les extrémités. Le tube est généralement constitué d'une spire en
métal couverte d'une gaine en coton ou en soie.
Figure 17 tube pour parler source : http://www.hearingaidmuseum.com
Les oreillettes acoustiques :
Elles ont été utilisées en monophonie et en stéréophonie. Elles sont portées grâce à un
serre-tête. Les caractéristiques de formes et de tailles permettent d'amplifier les hautes
*
Celluloïd: c'est un mélange de nitrate de cellulose et de camphre. Il est considéré comme la première matière
plastique.
34
fréquences, de ce fait les oreillettes se comportaient comme un microphone directif. Les
matériaux de fabrication utilisés sont la celluloïd et le métal.
Figure 18 Oreillettes acoustiques source : http://www.hearingaidmuseum.com
Les inserts d'oreille :
La volonté de discrétion contribue au développement des inserts d'oreille. Ce produit ne
répond pas aux attentes en terme de gain. Sa seule fonction est de changer la fréquence de
résonance du conduit auditif. Les résultats amènent une image désastreuse du produit dont on
pense que c'est une "arnaque".
Figure 19 Inserts d'oreilles source : http://www.hearingaidmuseum.com
La diversité des matériaux utilisés pour la fabrication tel l'or, l'argent, les écailles de
tortues était fonction des moyens financiers. Les personnes riches pouvaient commander des
fabrications sur mesure, ce qui a permis toutes les extravagances et pièces d'orfèvrerie dont
voici des exemples :
Figure 20 Conque artificielle et Bouquet acoustique. source : http://beckerexhibits.wustl.edu
35
L'aspect esthétique est un argument majeur. Tous les moyens sont mis en œuvre pour la
discrétion (insertion dans les lunettes, éventails acoustiques, cornets cachés sous la barbe…)
Figure 21 Cornet caché dans la barbe lunettes acoustiques et éventail acoustique. source :
http://beckerexhibits.wustl.edu
Le trône acoustique était très populaire dans les familles royales européennes aux
XVIIIème et XIXème siècles. Les accoudoirs de ce trône possédaient des ouvertures en forme
de tête de lions. Ces dernières étaient couplées à des résonateurs. Le son était acheminé
jusqu'à un embout auriculaire grâce à un tube. Une des réalisations les plus populaires est le
trône du roi du Portugal Goa VI fabriqué par Rein & Son en 1819.
Figure 22 Trône du roi Joao VI du Portugal Source : http://beckerexhibits.wustl.edu
ii. Le cornet "London Dôme"23
En 1850 la révolution industrielle aide à la fabrication des cornets en série. Le cornet
le plus manufacturé a été le London Dôme ou Opéra Dôme. Fabriqué à partir d'une feuille de
métal mince, une grille couvrait l'ouverture. Il tient son nom de l'architecture de l'opéra de
Londres.
23
Entretiens Christian CLOAREC (Université Rennes 1), Jean-Pierre DALMONT (Université du Maine Le
Mans).
36
Ce cornet est proposé en France dans les catalogues de vente de matériel médical et
chirurgical jusqu'en 1930. Vous trouverez des extraits de ces catalogues en annexe 6 et 7
(p.97 98).
Figure 23 Cornet London Dôme source : http://www.hearingaidmuseum.com
A présent tentons d'étudier un cornet London dôme.
Surface S1
Surface S2
Figure 24 Schéma en coupe du cornet London dôme
Gain théorique

Surface S1= 1,96 10-5 m2

Surface S2=7,31 10-4 m2
Gain(dB)  20  log
S2
S1
7,31.10 4
 20  log
 31  dB
1,96.10 5
37
Ce calcul très simplifié suppose qu'il n'y ait aucune réflexion de l'onde sonore se
propageant à l'intérieur du cornet, ce qui n'est pas le cas en réalité. Le calcul du gain réside
dans le rapport de surface de l'entrée et la sortie du cornet.
Bande passante :
La bande passante du cornet est déterminée par la résonance des colonnes d'air
contenues dans le tube. Dans le cas d'un tuyau à section constante, il est simple de calculer la
fréquence de résonance fondamentale avec l'équation de propagation et les conditions aux
limites. Malheureusement notre cornet est un tube à section variable, on peut difficilement
faire un calcul sans ordinateur. Le but serait de calculer la fonction de transfert du cornet en
utilisant un modèle à base de tronc de cône. La théorie n'est pas d'un grand secours ici.
Analysons les mesures acoustiques.
Mesures acoustiques du cornet London Dôme :
Les Courbes de réponses :
Nous avons utilisé la chaîne de mesure AURICAL de l'école d'audioprothèse de Fougères. Le
protocole de mesure est défini par la norme CEI 118-7 relative aux mesures des prothèses
auditives.

Courbe rouge OSPL 90 (lecture échelle de gauche)

Courbe verte Gain maximum (lecture échelle de droite)
Figure 25 Courbe de Gain maximum et courbe OSPL 90 du cornet
L’amplification maximum est de 16 dB de gain. Bien loin de nos 31 dB théoriques.
La fréquence de coupure est aux environs de 100 Hz et la bande passante du cornet est de 200
Hz à 1200 Hz, ce qui correspond à une grande partie du spectre de la parole.
38
Mesure in vivo :
La mesure in vivo permet de comprendre l'effet du cornet en utilisation. La mise en
place dans le conduit auditif génère un gain d'insertion de 26 dB. On assiste à un décalage de
la résonance du conduit. Cela montre que l'oreille se comporte comme un cornet acoustique
mais beaucoup moins long. La bande passante est de 250 à 1,6 kHz avec un pic de résonance
sur le 700 Hz
Figure 26 Réponse in vivo du cornet.
La courbe rouge est le gain d'insertion mesuré cornet positionné dans l’oreille.
La courbe bleue est le gain naturel de l’oreille (REUR : Real Ear Unaided Response).
Cornet et directivité :
Vous trouverez en annexe 2 (p.85) le protocole de mesure et le matériel utilisé pour
obtenir les résultats suivants. La partie rouge correspond à l'avant ( Front) et la partie bleue
correspond à l'arrière (Back), le haut et la bas sont matérialisés par Up et Down (Dn).
L'échelle des axes est de 50 dB. Les données ont été saisies point par point.
39
Directivité 500 Hz Axe 50 dB.
DI= -0,1 dB
Directivité 1000 Hz Axe 50 dB.
DI= -3,6dB
Directivité 750 Hz Axe 50 dB.
DI= -0,7 dB
Directivité 1500 Hz Axe 50 dB.
DI= -0,9 dB
Directivité 2000 Hz Axe 50 dB.
DI= -4.1 dB
Figure 27 Mesures de directivité Oreille droite du cornet
A notre grande surprise, l’effet directif n’est pas significatif dans le plan horizontal:
Le gain est négatif au-delà de 2 KHz et la bande passante de l’appareil travaille sur des
40
longueurs d’ondes de l’ordre de 20 à 70 cm. Ces longueurs d’ondes ne sont pratiquement pas
perturbées par le cornet et par la tête, les phénomènes de réflexion et de diffraction sont
minimisés. Ce cornet se comporte comme un micro omnidirectif.
Cependant, dans le plan vertical l'effet directif est plus marqué, on peut observer un
effet d'ombre des épaules et du corps. Les dimensions des obstacles sont plus proches des
longueurs d'onde de la bande passante de notre cornet.
K. Conclusion
Depuis la nuit des temps, nous lions une relation troublante avec notre environnement
sonore : notre histoire l'a fait évoluer, mais il nous aide à nous construire comme nous avons
pu le voir avec l'histoire des cloches.
Les progrès de la médecine ne se sont pas faits sans mal; ils ont contribué à
l'émancipation de notre métier, au-delà des missions premières de soins et de maintien de la
vie.
Fait contradictoire, l'ère acoustique a vu naître la communauté sourde. Cela nous
rappelle le rôle important du silence dans l'univers des sons (ce que recherchent les
acouphéniques), comme l'apparition des sons dans l'univers du silence (une manière
d'évoquer un des aspects de l'implant cochléaire).
41
IV. L'ère Electrique
"Comme les électricités s'appellent et s'accumulent entre les deux plaques du
condensateur d’où l'on fera jaillir l'étincelle, ainsi par la seule mise en
présence des hommes entre eux, des attractions et des répulsions profondes se
produisent, des ruptures complètes d'équilibre, enfin cette électrisation de
l'âme qui est la passion."
H. BERGSON, Le Rire p.121.(1900)
18ème siècle
17ème siècle
Recherches sur la
physiologie de l'audition
19ème siècle
Affinement de la
physiologie, Avènement
de la spécialité ORL
20ème siècle
Techniques chirurgicales
otologiques, implantation
cochléaire
Médecine
Environnement / Social
Rationnalisme
médical , Descartes
Habitat et promiscuité
Institut des enfants
sourds
Théorie de l'acoustique,
Expérimentation
Avénement de
l'électricité statique
Révolution industrielle
Technique
Le cornet acoustique (…- 1930)
1643-1715
Règne de
Louis XIV
Invention de la pile,
Electricité Dynamique,
Electromagnétisme
1789 Révolution
Française
1821 Mort de
Napoléon 1er
Télévision, radio et
Lutte contre le bruit
ACA électrique (1898),
ACA à lampes (1921),
ACA à transistors (1952),
Prothèses numériques
(1996)
1939 2nde Guerre
Mondiale
L'énergie change de nature, les vitesses mises en jeu sont sans commune mesure : l'ère
acoustique laisse place à l'ère électrique.
A. Fin du XIXème siècle : La fée électricité24,25,26
i. Retour en arrière.
Le terme "électricité" dérive directement du mot grec "élecktron" qui désigne l'ambre
jaune,
une
résine
fossile
possédant
des
propriétés
électrostatiques,
de
même,
24
Pierre ZWEICKAER, Fluide vital contes de l'ère électrique, Presses Polytechnique et Universitaire
Romande Coll. Focus Sciences Ed. 2005.
25
http://volta-electricite.info/
26
Encyclopédie Larousse : Electricité Histoire
42
l'électromagnétisme* fait référence à la terre de Magnésie, un aimant naturel utilisé dès la
Haute Antiquité.
L'étymologie des deux phénomènes indique qu'ils ont été découverts tôt dans l'histoire
de l'humanité.
Vers -600 avant notre ère, Thalès de Milet, célèbre mathématicien, s'intéresse à
l'électricité et au magnétisme en frottant un morceau d'ambre jaune avec une peau de chat. Il
faudra attendre le XVIIème siècle pour voir Gilbert WILLIAM (1544-1603) suggérer d'appeler
"électricité" la force d'attraction des matériaux qui attirent lorsqu'ils sont frottés.
Otto von Guericke (1602-1686) invente une machine électrostatique en 1663.
L'étincelle produite est soumise à des records de distance. Mais l'énergie n'est pas stockable
et maîtrisable.
En 1746, la bouteille de Leyde (ville des Pays Bas) permet de stocker les charges
électriques. Elle devient une grande attraction foraine à Paris et à Londres où pour un sou ou
un shilling, on se prend "un choc électrique". Ce sera aussi l'objet de grande expérimentation
pour mesurer la vitesse de l'onde électrique : on forme des chaînes humaines de plusieurs
kilomètres, d'ailleurs certains y laisseront leur vie.
L'Abbé Sicaud de la Fond découvre de manière peu académique la mise à la terre
grâce à des expériences sur les élèves du collège Louis le Grand en juillet 1772.
La découverte de l'électricité est sujette à toutes les hypothèses les plus farfelues;
L'ignorance fait avancer des théories autant divinatoires que physiquement impossibles.
L'Abbé Nollet (1700-1770) qui apporta une pierre à l'édifice de l'acoustique (cf. Le siècle des
lumières), s'intéresse à l'électricité et concurrence. Benjamin Franklin (1706-1790) qui
attribue le signe + et le signe -. De plus, ce dernier affirme que l'électricité ne se crée pas, elle
passe d'un corps à l'autre suivant leur état. Cette vision très comptable s'avère être une bonne
intuition.
En 1785 Charles Augustin de Coulomb (1736-1798) établit les lois fondamentales de
l'électrostatique : "les forces électriques entre deux particules chargées sont proportionnelles
à leurs charges et inversement proportionnelles au carré de leur distance."
ii. Fluide vital.
En 1791 Luigi Galvani (1737-1798), physiologiste italien rapporte une expérience
troublante : en touchant une cuisse de grenouille avec deux métaux différents, celle-ci se met
en mouvement. Il en déduit que les grenouilles sont sources d'électricité. On connaissait les
*
Electromagnétisme : de magne (lapis "pierre d'aimant") Grec magnês (lithos) pierre de magnésie, ville d'Asie
Mineure.
43
vertus des anguilles ou torpilles électriques depuis l'Antiquité, mais pas celle des grenouilles.
La théorie de Galvani prône que l'électricité vient du vivant
En 1799, Alessandro Volta comprend que l'origine de l'électricité n'est pas dûe à la
grenouille mais à la présence des deux métaux différents. En 1800, la pile est inventée, elle
est constituée d'un empilement (d’où son nom) d'une rondelle de cuivre, un tissu imbibé de
saumure, une rondelle de zinc et ainsi de suite… La pile est une découverte majeure en
électricité car jusqu'ici on produisait de l'électricité statique, elle devient à présent dynamique
avec le courant continu.
iii. La naissance de l'électromagnétisme.
Ayant observé dès le début du XVIIIème siècle l'aimantation du fer par la foudre, on se
préoccupe donc logiquement de savoir s'il existait des rapports entre l'électricité et le
magnétisme. C'est une réponse positive qu'apporta Oersted (1777-1851) en 1820, lorsqu'il
observa qu'une aiguille aimantée (mobile sur un pivot) quitte sa direction initiale quand elle
est placée près d'un fil parcouru par un courant.
La théorisation de l'électromagnétisme va être complétée dans la première moitié du
XIXème siècle par André Marie Ampère (1775-1836) et Heinrich Lenz (1804-1865).
Joseph Henry (1797-1878) invente la bobine à induction et Simon Ohm (1789-1854)
réalise des travaux sur les différentes résistances au courant des matériaux. John Prescott
Joule (1818-1889) se brûle les doigts avec un fil électrique : c'est l'effet Joule.
Nous pourrions en citer d'autres : Laplace, Biot, Savart, Foucault… cependant ce sont
les équations de Maxwell publiées dans son traité d'électricité et de magnétisme qui vont être
le fondement de l'électromagnétisme moderne.
La deuxième moitié du XIXème siècle voit se mettre en place diverses applications des
théories électromagnétiques : moteurs, piles rechargeables, distribution et réseaux
d'électricité.
iv. Tempête technique et scientifique, statu quo philosophique.
La découverte de l'électricité constitue un progrès sans commune mesure. Les vitesses
mises en jeu dépassent nos limites. L'univers tranquille des sciences et des techniques s'en
trouve complètement bouleversé. La révolution industrielle et la découverte de
l'électromagnétisme contribuent au développement de la recherche industrielle. Les
découvreurs ne sont plus les philosophes, mathématiciens et physiciens mais plutôt les
ingénieurs qui mettent en pratique la théorie des premiers.
44
La société s'en trouve enrichie par une qualité de vie qui s'améliore et peut se projeter
dans le futur.
Cependant, cette révolution technologique ne se fait pas sans mal. Les grands
théoriciens sont influencés par cette science appliquée à l'industrie. L'incrédulité, la mise en
doute et les discussions sur les nouvelles techniques sont permanentes. La publication de
brevets et la réclamation d'antériorité contribuent à cette compétition commerciale.
L'électricité est devenue un enjeu social, économique, technique, alors qu'elle est à la base un
mouvement de particules.
Cette marche en avant de plus en plus rapide est capable du meilleur comme du pire :
Edison (1847-1931) inventeur de la lampe à incandescence illumina l'Amérique en 1883.
Cependant sa collaboratoin avec Southwick donnera naissance à la chaise électrique avec
tous les essais catastrophiques que l'on peut imaginer. D'où ce besoin de réflexion et la
nécessité de recul sur l'utilisation des nouvelles technologies.
B. L'électroacoustique et les grandes inventions. 12,24,27
A présent le signal acoustique est transformé en signal électrique, ce changement de
milieu (de l'acoustique à l'électricité) s'effectue grâce à un transducteur (micro et écouteur).
Cette invention a rendra possible l'enregistrement et la stéréophonie.
Le téléphone.
"J'ai été frappé par le fait que la densité des osselets de l'oreille humaine est
grande comparée à la membrane tympanique qui les actionne, et l'idée m'est
venue que si la membrane fragile pouvait mettre en mouvement ces gros os,
pourquoi une membrane plus solide ne serait-elle pas capable de mettre en
mouvement une pièce de métal ? C'est à partir de cette réflexion que j'ai
inventé le téléphone"
Graham BELL (traduction)
"Téléphone" vient du Grec "Télé" "Phonos" qui signifie "parler à distance". En 1854,
Charles Bourseul développe une technologie très ressemblante à celle de Graham Bell.
Cependant des problèmes de distorsions le dissuadent de continuer.
Par sa volonté d'aider les sourds, en particulier sa mère et sa femme, Bell invente en
1876 malgré lui le téléphone. Ader (1876), Hugues (1878) et Edison auront aussi contribué
27
Albert MUDRY, Léon DODELE, History of the technological development of air conduction hearing aids,
The Journal of Laryngology and Otology, june 2000 vol. 114 pp 418-423.
45
au développement du téléphone utilisant une technologie à carbone. De cette technologie
naîtra la première prothèse électrique.
Les sons en conserve.
L'enregistrement et la reproduction sonore constituent une grande évolution, ils
contribuent au devoir de transmission de la culture et de la mémoire.
Dans la mythologie grecque le roi Midas a été puni par Apollon pour avoir favorisé
Marsyas à un concours musical. Seul son esclave était au courant mais celui-ci n'a pas pu
tenir le secret. Il creusa alors un trou et se débarrassa de son secret en disant " le roi Midas a
des oreilles d'ânes". Malheureusement des roseaux ont poussé et aux souffles du vent ils
répétaient "Le roi Midas a des oreilles d'ânes". Ceci est le premier témoignage de
conservation des sons.
Un autre exemple flagrant nous montre où Sony trouve son inspiration pour créer le
baladeur (walkman).
"Â peine fut-il hors de présence que je me mis à considérer attentivement mes livres. Les
boîtes, c’est-à-dire leurs couvertures, me semblèrent admirables pour leur richesse ; l’une
était taillée d’un seul diamant, plus brillant sans comparaison que les nôtres ; la seconde ne
paraissait qu’une monstrueuse perle fendue en deux. Mon démon avait traduit ces livres en
langage de ce monde-là ; mais parce que je n’ai point encore parlé de leur imprimerie, je
m’en vais expliquer la façon de ces deux volumes. Â l’ouverture de la boîte, je trouvai dedans
un je ne sais quoi de métal quasi tout semblable à nos horloges, plein d’un nombre infini de
petits ressorts et de machines imperceptibles. C’est un livre à la vérité, mais c’est un livre
miraculeux qui n’a ni feuillets ni caractères ; enfin c’est un livre où, pour apprendre, les
yeux sont inutiles ; on n’a besoin que d’oreilles. Quand quelqu’un donc souhaite lire, il
bande, avec une grande quantité de toutes sortes de clefs, cette machine, puis il tourne
l’aiguille sur le chapitre qu’il désire écouter, et au même temps il sort de cette noix comme
de la bouche d’un homme, ou d’un instrument de musique, tous les sons distincts et différents
qui servent, entre les grands lunaires, à l’expression du langage. Lorsque j’eus réfléchi sur
cette miraculeuse invention de faire des livres, je ne m’étonnai plus de voir que les jeunes
hommes de ce pays-là possédaient davantage de connaissance à seize et à dix-huit ans que
les barbes grises du nôtre ; car, sachant lire aussitôt que parler, ils ne sont jamais sans
lecture ; dans la chambre, à la promenade, en ville, en voyage, à pied, à cheval, ils peuvent
avoir dans la poche, ou pendus à l’arçon de leurs selles, une trentaine de ces livres dont ils
n’ont qu’à bander un ressort pour en ouïr un chapitre seulement, ou bien plusieurs, s’ils sont
46
en humeur d’écouter tout un livre : ainsi vous avez éternellement autour de vous tous les
grands hommes et morts et vivants qui vous entretiennent de vive voix. Ce présent m’occupa
plus d’une heure, et enfin, me les étant attachés en forme de pendants d’oreille, je sortis en
ville pour me promener."
Cyrano de Bergerac.
L'autre Monde ou les Etats et Empires de la Lune (1657)
Les coïncidences sont surprenantes, il ne manquait que la technologie à Cyrano. Les
premiers systèmes d'enregistrement des sons sont basés sur le principe de la gravure. Les
supports sont multiples : papier enduit de noir de fumée (destinée seulement à l'analyse
visuelle), les rouleaux de cire (Phonographe de Charles CROS) ou de cuivre (Gramophone
d'Edison). Ces systèmes rudimentaires exploitent le domaine acoustico-mécanique. On
enregistre les célébrités (Jaurès, Apollinaire…). L'arrivée de l'électricité permet
l'amplification du signal acoustique. Mais la gravure reste le principal moyen
d'enregistrement pendant très longtemps (disque vinyle).
L'avancement des connaissances sur l'aimantation des métaux ferreux permet le
développement de l'enregistrement magnétique. Les premières expériences se font sur un fil,
cette technique permet de réduire la distorsion et le bruit. Le fil se transformera en rouleau, et
le rouleau en bande ferro-magnétique ce qui permettra d'augmenter la capacité
d'enregistrement. L'enregistrement magnétique sera utilisé pendant plus de 50 ans.
L'ère de l'enregistrement numérique met définitivement fin à l'enregistrement gravé et
magnétique. La numérisation du signal en binaire permet un stockage beaucoup plus
important des informations. C'est en 1979 que le disque compact fut inventé conjointement
par les firmes Philips et Sony. Selon les rumeurs, la capacité du CD 12 centimètres a été
augmentée à 74 minutes pour que la version la plus lente de la 9e symphonie de Beethoven
tienne sur un seul CD, ceci à la demande de Herbert von Karajan, qui lui la dirigeait en ce
temps précis.
La stéréophonie.
La notion de stéréophonie apparaît à l'exposition d'électricité en 1881, où deux
téléphones reliés à la scène de l'opéra permettent une écoute stéréo au casque. "Stéréos"
signifie solide ou ce qui tient lieu à trois dimensions. On se pose donc très tôt des questions
sur la prise de sons, le synchronisme des sources pour rendre une notion spatiale sonore.
Clément ADER et son théâtrophone en sont les précurseurs. On peut noter que les disques
vinyle étaient gravés sur les deux faces du sillon pour restituer la stéréophonie.
47
C. Le début du XXème siècle : conflit mondial et innovation médicale
La fin du XIXème siècle voit l'avènement de l'électro-acoustique. Le début du XXème
siècle est marqué par la première guerre mondiale, la médécine bénéficie des dernières
recherches en électromagnétisme et le premier appareil de correction auditive électrique voit
le jour.
i. Révolution du diagnostic médical.
Le début du 20ème siècle est marqué par l'explosion du savoir et des techniques.
Wilhelm Röntgen découvre les rayons X en 1895 et reçoit le Prix Nobel de physique pour ses
travaux. La radiographie va bouleverser le diagnostic médical. Dorénavant on peut voir dans
le corps humain sans intervention chirurgicale.
ii. La première prothèse électrique et le microphone à carbone.
Figure 28 Appareil électrique Acousticon Modèle A source : http://www.hearingaidmuseum.com
C'est Louis Jacobson qui a déposé le premier brevet pour une aide auditive en 1878,
en Allemagne. Les premières productions peuvent être associées à Ferdinand Alt (Clinique
Politzer à Vienne 1906) et Miller Reese HUTCHINSON (Alabama Etats-Unis 1er appareil
"Akoulalion"1898).
Cet appareil auditif marque le début de l'ère analogique, ainsi l'appareil de correction
auditive passe d'un mode passif à un mode actif. Tout cela a été possible grâce à l'invention
du microphone à carbone par Hugues en 1878. Il est constitué d'un micro et d'un écouteur
branché sur un circuit alimenté par une pile. On peut le schématiser de la façon suivante.
48
Résistance
Variable (micro)
Ecouteur
Pile
Figure 29 Schéma bloc ACA électrique.
Principe de fonctionnement :
La technique utilisée dans les prothèses auditives diffère légèrement de celle utilisée
dans le téléphone. Le micro des Appareils de Corrections Auditives (ACA) utilise un bloc en
carbone formé de plusieurs coupelles remplies de petites billes. Le tout est maintenu par un
fin diaphragme. Tous ces éléments sont en carbone.
Quand l'onde sonore frappe le micro, elle pousse légèrement le diaphragme, qui luimême contraint les billes. Le système voit sa résistance électrique modifiée du fait de cette
contrainte.
La variation de la résistance induit une variation de courant (loi d'Ohm U=Ri) autour
d'une valeur constante (courant alternatif). Les variations de signaux électriques se dirigent
vers le récepteur.
Figure 30 1)Intérieur d'un micro carbone : la platine grise (en carbone) et les six coupelles de réception
des
billes
carbone.
2)
Gros
plan
coupelles
remplies
de
billes
3)
diaphragme
source
:
http://www.hearingaidmuseum.com
49
Figure 31 Publicité pour appareil électrique source : http://www.hearingaidmuseum.com
Les ACA avec micro carbone avaient une amplification qui ne permettait d'appareiller
que les pertes d'auditions légères à moyennes. Si une amplification plus forte était requise,
plusieurs micros à carbone étaient branchés en parallèle pour augmenter les variations de
signaux électriques.
Ce type d'appareil produisait des craquements et du bruit de manière importante, cela
est dû à l'action des billes de carbone sur le diaphragme. La distorsion harmonique est très
importante, et la courbe de réponse en fréquence reste limitée. Testons un appareil à carbone
en chaîne de mesure.
Figure 32 Gain maximum et Sortie Maximum (OSPL 90 CEI 118) Acousticon simple micro Pile 3 volt
50
La courbe bleue représente le gain maximum (pic 47.8 dB à 1180 Hz). La courbe
rouge représente le niveau de sortie maximum (pic 120.2 dB SPL à 1150 Hz). La tension
d'alimentation est de 3 volts. La bande passante de cet appareil s'étend de 750 Hz à 2500 Hz.
Figure 33 Acousticon simple micro mesure de distorsion harmonique en mode balayage
La caractéristique des appareils à carbone est de distordre énormément le signal, on
peut atteindre des taux de distorsion harmonique de plus de 50 %. Les résultats obtenus ici
restent convenables, au vu des 80% de distorsion obtenus dans certains cas.
Il est intéressant de noter que les micros ne fonctionnent pas si ils sont posés à plat,
car les billes de carbone ne touchent pas le diaphragme.
Les ACA à carbone demandaient des courants importants pour produire
l'amplification. Des piles de 3 et 4.5 volts étaient utilisées, parfois 6 volts. La grande
consommation de courant donnait une durée de vie de la pile de 2 voir 3 jours maximum.
Cette durée de vie variait en fonction du nombre de micros, de la durée d'utilisation et du type
d'appareil. Ces piles étaient généralement séparées de l'appareil, et étaient portées dans une
poche ou harnachées le long du corps. Certaines prothèses ont proposé une alimentation
intégrée mais l'encombrement du tout a constitué à frein à ce type d'appareils. Des fabricants
ont commercialisé des piles rechargeables (base de plomb et acide).
Commercialisation :
Les premiers brevets sont américains et la commercialisation débute en 1898 avec
Hutchinson et l'Akouphone Company, son premier modèle est l'"Akoulallion" une prothèse
de table (non portable). En 1900, il réduit la taille de l'appareil et le nomme "Akouphone",
c'est un véritable succès. La gamme d'appareil s'étoffe et apparaît "Acousticon" sous
différents modèles. Comme on peut le voir figure 31, les essais gratuits (free trial) existaient
déjà à cette époque. La Western Electric Company est le premier concurrent, elle propose un
51
appareil avec alimentation intégrée et écouteur avec embout auriculaire : le "Western Electric
modèle 34A".
En Europe, les nouveautés ne se font pas attendre. En Allemagne, la Deutsche Akustic
Gesellschaft à Berlin (1905) propose l'Akustic CII. Siemens (fondée en 1847) crée sa branche
audiologie en 1910. En France, les frères Franck-Valéry commercialisent des ACA carbone
en 1911, vont suivre la maison Luer (1913), la maison Drapier et la Maison Duffaud (1920),
tous distributeurs de matériel médical. Vous trouverez en annexe 7 (p.97) un extrait de leur
catalogue.
Hans DEMANT (dont la femme est sourde) crée OTICON en 1904 au Danemark où il
distribue l'Acousticon de Hutchinson. Par manque d'approvisionnement durant la seconde
guerre mondiale, il produira ses propres appareils, ce qui permettra à la société d'évoluer au
rang qu'elle tient aujourd'hui.
Les appareils électriques ont été vendus jusqu'à la veille de la deuxième guerre
mondiale.
Le début du XXème siècle a vu les principaux fabricants de prothèses prendre place.
L'arrivée de l'électricité dans le monde de l'audioprothèse accélère le processus d'innovation
technique. Les lampes amplificatrices sont inventées rapidement mais la technique dédiée
aux ACA arrivera 20 ans plus tard. La radio arrive dans les foyers et attire les curiosités.
D. Années folles et Deuxième Guerre Mondiale.
i. Découverte de l’amplificateur à lampe.
John Ambrose Fleming inventa en 1904 la diode basée sur l'observation de Thomas
Edison. Le courant unidirectionnel (continu) et la construction de la diode originale amena
Lee De Forest à placer une autre électrode, un fil tendu ou écran appelé la grille , entre le
filament et la plaque en 1906.
De Forest découvrit que le courant circulant du filament vers la plaque (anode)
dépend de la tension appliquée sur la grille. Ce composant à trois électrodes permet de
réaliser un amplificateur de tension excellent et très sensible (tension/courant). Il appela son
invention l'audion, mais elle est plus connue sous le nom de triode. Pour être suffisamment
forte, l’amplification doit être réalisée par l’utilisation en cascade de plusieurs tubes et à
l’aide de tétrodes (2 grilles) ou pentodes (3 grilles).
52
Figure 34 Triode de De forest
Les tubes furent longtemps les seuls composants actifs et ils ont permis la fabrication
en série des premiers appareils électroniques : récepteur radio, puis télévision. Les premiers
ordinateurs ou calculateurs, comme le Colossus, utilisaient 2 000 tubes, l'ENIAC en utilisait
près de 18 000.
Le premier audiomètre qui bénéficiera de cette technologie s'appelle le Western
Electric 1A et est commercialisé en 1923. Cet audiomètre (équivalent à une armoire)
nécessitaient un local approprié (cf. Figure 35). Sept ans plus tard, la miniaturisation des
lampes aidant, la Western Company propose le modèle 2A (64 Hz à 8 KHz) plus compact
(modèle de table).
Figure 35 Audiomètre Western Company à gauche : modèle 1A. A droite modèle 2A source :
http://dept.kent.edu/hearingaidmuseum
ii. Domestiquer les sons : Les maisons sonores.12
L'invention de l'amplificateur à lampe va bouleverser la vie dans les foyers. En effet,
le phonographe, la radio et la télévision font entrer les sons dans la maison. La musique, les
chansons, les dialogues sur les ondes radios font partie du quotidien en 1922. L'arrivée du
premier poste de radio dans les villages provoque autant de curiosité et d'engouement que
53
l'arrivée de l'électricité. Le 31 mai 1933, une loi est votée pour instaurer la redevance
radiophonique pour financer les radios d'état. Les radios privées doivent créer leurs
ressources grâce à la publicité…Puis la radio s'universalise. Aujourd'hui on peut écouter la
radio avec son ordinateur, dans sa voiture, avec son téléphone… C'est le vecteur informatif le
plus réactif. La radio fait partie de la culture sensible au même titre que les cloches.
iii. Les appareils à lampe.27
Figure 36 Maico Model 41 pile"A" (droite) et pile "B" (gauche) écouteur à l'extrème droite. source :
http://www.hearingaidmuseum.com
Le premier appareil utilisant cette technologie est prétendu être le "vactuphone" mis
au point par Earl HANSON. Il utilise un amplificateur à lampe sur un ACA avec micro
carbone. La Western Electric et La Globe Hearing aid collaborent pour sa production en
1921.
Figure 37 Vactuphone. Vue externe et vue interne (lampe). source : http://www.hearingaidmuseum.com
Commence alors la course folle à la miniaturisation. Aux débuts des années 40,
Raytheon (fabricant de lampes) diminue la taille de ses produits. La figure 38 vous propose
plus de 60 ans de miniaturisation d'amplificateur. De la première lampe en 1906 (11,5 cm) au
circuit intégré en 1964 (quelques millimètres), la technique permet une division de la taille
des composants par 10.
54
Figure 38 Evolution des amplificateurs échelle 1. source : http://www.hearingaidmuseum.com.
Cela permet de fabriquer des appareils que l'on peut mettre dans une poche.
Malheureusement, les lampes demandaient une tension d'alimentation importante. Il y avait
deux piles différentes : une pile A pour alimenter les filaments, une pile B pour fournir la
haute tension pour la grille (figure 36 p. 53). Les piles étaient branchées à l'extérieur de
l'appareil. Une multitude d'accessoires sont proposés pour le maintien des piles et de
l'appareil (figure 39).
Figure 39 Accessoires et ports source : www.Beckerexhibits.wustl.edu
En 1936 Les microphones évoluent, on utilise l'effet piézoélectrique.
Après la seconde guerre mondiale, les efforts réalisés par les fabricants permettent de
diminuer la tension d'alimentation des lampes. La tension d'alimentation passe de 33 volts à
55
19 volts (voir 15 volts pour certains modèles). La taille des piles diminue et on place
l'alimentation dans le corps de l'appareil : l'appareil boîtier est né.
Le microphone magnétique voit le jour en 1946, c'est le système inverse de l'écouteur.
Progressivement, on voit apparaître des limiteurs de sortie (Peak Clipping) et le panel de
composants électroniques s'étoffant, on perçoit les premiers systèmes de contrôle de gain
linéaire.
Vous trouverez ci-après les mesures effectuées sur un Sonotone 910 appareil à lampes
commercialisé en 1949. Cet appareil possède un filtre, un potentiomètre de volume et un
limiteur de sortie.
Figure 40 Sonotone 910
Les mesures ont été effectuées avec le microphone et l'écouteur d'origine. C'est un
appareil boîtier avec écouteur déporté sur lequel un embout venait s'insérer.
Figure 41 Courbes de sorite maximum OSPL 90 et courbe de gain maximum Sonotone 910.
La courbe rouge représente la sortie maximum (pic 115.6 dB SPL à 1500 Hz) et la
courbe bleue représente le gain maximum (pic 53.5 dB à 3650 Hz).
56
Figure 42 Sonotone 910 distorsion harmonique.
L'important taux de distorsion dans les basses fréquences est dû au vieillissement de
l'écouteur.
Western Electric Company et Globe Hearind aid Company ont été les pionniers dans
la commercialisation des appareils à lampes. La société Maico Electronics de Minneapolis
aux Etats-Unis lance les modèles Maico entre 1940 et 1942, on peut aussi citer la Dictograph
Corporation de New York et ses modèles Acousticon. Le continent Américain voit se
développer une multitude de fabricants à Pittsburgh (Duratron), Chicago (Otarion
Electronics, Beltone Electronics), NewYork (Sonotone dont la dynamique des dirigeants va
permettre de faire évoluer leur marque comme nom générique).
En 1946, la Beltone Electronics propose le modèle "Harmony" un appareil boîtier. On
notera la longévité du parcours de la marque Beltone, seul fabricant à proposer encore des
appareils boîtiers de nos jours.
Petite transition vers le transistor : les appareils hybrides.
En 1948, le transistor sort des laboratoires Bell. On voit apparaître sur une période
très courte (année 1952) des appareils hybrides constitués de lampes et d'un transistor. Ce
transistor permet de substituer de une à trois lampes et permet de diviser la valeur de courant
par trois. Le premier à se lancer dans l'aventure est Sonotone avec son modèle 1010.
Quelques fabricants emboîtent rapidement le pas, on peut citer Aurex (modèle T2),
Acousticon (modèles A-300 et A-310), Danavox, Siemens (modèle Delta). ). A nouveau, on
cherche à réduire la taille des composants, les appareils à lampes subsisteront jusqu'en 1953,
jusqu'à ce qu'ils soient subitement remplacés par les appareils à transistors.
57
iv. Naissance de la compression dynamique28
Les premières études psychophysiques sur les pertes d'audition sont réalisées par
Steinberg et Gardner aux laboratoires Bell en 1937. A l'époque, ils mesurent la croissance de
sonie de sujets appareillés en fonction de l'intensité sonore. Ils découvrent alors ce que l'on
nomme aujourd'hui "le recrutement de sonie", définie par le Standard ANSI (norme
américaine) comme "une croissance anormalement rapide de sonie en fonction de l'intensité".
Le temps s'est écoulé depuis 1938 et nous savons aujourd'hui que ce recrutement est dû à la
lésion des cellules ciliées externes de l'organe de Corti. Ces cellules sont responsables de
l'amplification des sons faibles et agissent comme compresseur naturel, en découlent
d'ailleurs les lois de STEVENS. Quand les cellules sont endommagées le champ dynamique
est réduit menant au recrutement. Steinberg et Gardner ont été les premiers à parler de
compression dans les amplificateurs. Les premières prothèses à compression dynamique
(WDRC) apparaîtront 50 ans plus tard chez la société Resound (1987)
v. Sensibilité sonore : Approche de méthode de choix prothétique29
L'apparition des premières prothèses électriques permet seulement le réglage du gain
par un potentiomètre. C'est alors au patient de déterminer le niveau d'amplification désiré.
L'évolution de l'électronique a permis d'améliorer le fonctionnement de l'aide auditive et du
matériel d'audiométrie. Cela ouvre une porte vers les méthodes d'appareillages.
L'Homme a toujours souhaité mettre en équation une formule permettant de déterminer
le gain idéal d'un appareil auditif. Mais :
" Le fait que ces derniers éléments [anamnèse; conditions de vie du patient] ne
soient aucunement pris en compte par la quasi-totalité des méthodes de calcul
actuelles, permet d'expliquer que l'acte d'appareillage reste un habile
compromis entre science et art."
Précis d'Audioprothèse Tome II p. 62.
En 1937, WEST préconise la mesure audiométrique dans le but de mettre en place une
méthode d'appareillage. Il crée la méthode du miroir total qui consiste à fournir un gain égal à
la perte auditive tonale relevée en audiométrie. Cette technique est reprise par WATSON ET
KNUDSEN en 1940. Les niveaux d'inconfort étant très vite atteints, LYBARGER (1944)
propose la règle du demi-gain qui est un miroir fractionné. On divise par deux la perte
auditive pour obtenir le gain fonctionnel. D'autres méthodes de miroirs fractionnés verront le
28
Jant B. ALLEN, Wide Dynamic Range Compression Hearing Aids : History, Physiology and signal
processing 29/09/2002.
29
Collège National d'Audioprothèse, Précis d'Audioprothèse L'appareillage de l'adulte Tome II, le choix
prothétique, Editions du Collège National d'Audioprothèse 1999.
58
jour (REDDELL et CALVERT facteur correctif constant 1966, évolution de LYBARGER,
2/3 gain LIBBY …).
Trois grands courants de méthodes de choix prothétiques vont naître :

Le miroir audiométrique.

La restitution du seuil de confort du malentendant au niveau du seuil de confort
de l'entendant.

La bissection : La cible définit un gain idéal à partir d'un partage du champ
auditif compris entre le seuil d'audition et le seuil d'inconfort.
La diversité et la complexité des méthodes évoluant avec les appareils consisteraient en
un ouvrage à elles seules. Nous retiendrons que le souci du confort et l'efficacité prothétique
font partie de l'histoire. Les outils scientifiques de modélisation et l'évolution des techniques
ont pour but de s'approcher de la sensibilité du patient, sachant sûrement que l'objectif est
peut-être inatteignable !
E. Les trente glorieuses.
La période sombre de la seconde guerre mondiale est terminée, la reconstruction
s'opére.La découverte de nouvelles technologies reprend de façon exponentielle en attestent
les progrès de la médecine et de l'électronique.
i. Progrès de la médecine otologique, Prix Nobel et Implantation
cochléaire.15,30
Le XXème siècle est marqué par l'évolution des techniques chirurgicales.
L'otospongiose ou otosclérose préoccupe les chirurgiens ORL. Les premières techniques
consistaient à recréer une fenêtre labyrinthique et d'y poser le tympan directement (Jenkins
1914, Barany 1924, Holmgreen 1937)31. Le processus d'ossification perdurant, les résultats à
long terme étaient déplorables.
En 1938, Lempert32 décrit une nouvelle technique (par voie mastoïdienne). Il fixe une
partie du tympan au canal semi-circulaire latéral, l'autre partie restant en place. Lempert
obtient des résultats à long terme beaucoup plus performants.
En France, la famille Portmann (Bordeaux) œuvre depuis plus d'un siècle dans la
spécialité ORL et bénéficie d'une renommée mondiale pour ses travaux.
30
Thierry BAZIN, "L'implant cochléaire" Cours électronique 3ème année école d'audioprothèse de Fougères
J. LEMPERT, Improvement of Hearing in cases of otosclerosis, Archives of Otolaryngology 1938 42-97
32
www.entlink.net/museum/
31
59
"Mon grand-père jouissait d'une aura mondiale difficile à imaginer aujourd'hui, se
souvient Michel Portmann, l'un de ses descendants. J'ai le souvenir prégnant de salles
entières qui se levaient dans un silence religieux à son arrivée." Michel Portmann.
L'express du 16/11/2006 Les grandes familles de Bordeaux: Les Portmann pionniers
de l'ORL.
Michel Portmann agrégé en 1955, professeur honoraire de l'université Victor-Segalen
à Bordeaux, est spécialisé dans le traitement des troubles de la communication. Il est à
l'origine du Laboratoire d'audiologie expérimentale (Inserm) de Bordeaux et devient, dès
1954, l'un des pionniers de la microchirurgie de l'oreille. Il met au point les interventions
chirurgicales otologiques qui sont encore pratiquées aujourd'hui (entre autres pour
l'otospongiose). Ses ouvrages (précis d'audiométrie clinique et Manuel de chirurgie
otologique) font référence.
En 1961, Georg von Bekesy reçoit le prix Nobel de physiologie et de médecine pour
ses travaux de physiologie cochléaire sur les mammifères. Il décrit les mécanismes (passifs)
de la membrane basilaire et des cellules ciliées. Ce n'est que dans les années 80 que l'on
comprendra réellement le rôle des cellules ciliées externes (mécanique active).
La fin du XXème siècle est marquée par l'invention de l'implant cochléaire. André
DJOURNO (professeur de physique médicale) et Charles EYRIES (chirurgien ORL) mettent
au point le premier implant cochléaire en 1957. Une implantation mono électrode bilatérale
redonnera l'audition à un sourd profond atteint de cholestéatome bilatéral. Le premier implant
mono électrode est commercialisé en 1965 par House à Los Angeles. Le premier implant
multi électrodes voit le jour en 1966 et équipe des animaux. Sa mise sur le marché s'opère 7
ans plus tard à San Fransisco.
En 1974, le laboratoire de recherche ORL de l'hôpital Saint Antoine (Professeur
Claude Henri CHOUARD) propose un système à 8 canaux. Depuis le nombre de canaux a
augmenté (jusqu'à 22 canaux), cependant la grande évolution de l'implant cochléaire réside
dans la stratégie de codage du signal acoustique. Les électrodes ne pouvant envoyer que des
impulsions électriques, la question est de savoir si c'est l'aspect fréquentiel ou temporel du
signal qui est pertinent. Aujourd'hui chaque fabricant s'est fait son idée sur la question, ce qui
nous permet de nous adapter aux diverses stratégies, c'est notre capacité à nous adapter à un
nouvel environnement grâce à notre "Plasticité cérébrale".
L'évolution des techniques d'imagerie (PETSCAN) nous permet désormais de
confirmer les hypothèses des années 8021 sur le fonctionnement de notre cerveau. On peut
60
observer une redistribution de la cartographie des aires sensorielles dédiées quand un
"enregistreur" est lésé. Aujourd'hui, une grande partie des processus reste à découvrir.
Les surdités de perception sont majoritairement compensées par un appareillage
auditif. L'évolution des techniques d'appareillages et des technologies numériques a permis
une meilleure acceptation de la prothèse auditive par le patient.
ii. Maîtriser les sons, lutter contre le bruit.12,18
A la fin de la seconde guerre, la télévision fait son apparition. Après l'ouïe c'est la vue
qui est stimulée. La domestication des sons est alors à son comble, le mot "jingle", qui
signifie tinter, apparaît en 1970. C'est une musique qui s'associe à une marque, une rubrique,
une émission, elle est reprise à chaque diffusion sur les ondes pour stimuler la mémoire.
La musique contemporaine s'affirmera grâce à Pierre BOULEZ et sa composition
"Repons" écrite pour six solistes, un ensemble et un ordinateur. Ce dernier est le fondateur de
l'IRCAM (Institut de Recherche et de Coordination de l'Acoustique et de la Musique).
La maîtrise des sons s'opère aussi dans les salles. Nous en étions restés au succès de
Mr GARNIER et son Opéra. Depuis d'autres opéras ont vu le jour, entre autres l'Opéra
Bastille à Paris, sur lequel les avis sont partagés. Aujourd'hui, c'est la polyvalence des salles
que l'on recherche avant tout. Les modèles acoustiques architecturaux ont aidé à la
conception des nouveaux bâtiments : les plafonds sont mobiles, la sectorisation se fait
rapidement en cloisonnant. Cependant, il reste deux phénomènes non maîtrisables qui sont la
température et l'humidité qui se modifient en salle pleine.
Il est un domaine où l'on ne cherche plus à maîtriser mais à lutter : c'est le domaine
des nuisances sonores. Raymond SCHÄFER décrit dans son livre "le paysage sonore" (Paris
1979) deux environnements sonores : un environnement Hi-fi ou chaque son est perçu car le
niveau sonore ambiant est faible (paysage de la campagne), apparaissent alors les notions de
perspectives sonores du premier plan au champ lointain. L'environnement Lo-fi lui est
caractéristique du paysage des villes, les signaux sonores se perdent dans une surpopulation
de sons.
Le développement du transport aérien constitue une nouvelle source de nuisance. Une
autorité de contrôle technique de l'environnement sonore aéroportuaire est mise en place.
Plusieurs stratégies ont été testées pour réduire les nuisances des atterrissages et des
décollages, la dernière en date consistait à enregistrer le bruit de l'avion et renvoyer ce bruit
en opposition de phase pour annuler l'original.
En 1982 est créé le Conseil National du Bruit (CNB) qui, sous couvert du ministère de
l'environnement, œuvre à lister et réduire les nuisances sonores. Les dix années de défrichage
61
et de travail du CNB permettent de voter la loi 92-1444 du 31 décembre 1992 relative à la
lutte contre le bruit. En 2003 une grande campagne contre les nuisances sonores est mise en
place. Les villes de plus de 100 000 habitants doivent réaliser une cartographie des nuisances
sonores (Annexe 8 p.98)
iii. Une Aporie* qui mérite réflexion : Histoire du transistor
"Hélas ! Hélas Les petites choses viennent à bout des grandes…"
Victor HUGO Notre Dame de Paris.(1831)
L’effet transistor a été découvert en 1947 par des chercheurs* de la compagnie Bell
Téléphone. Leurs travaux ont été récompensés par un prix Nobel de physique en 1956.
Le transistor devient très rapidement le composant actif fondamental en électronique
utilisé principalement comme interrupteur commandé et amplificateur . Ces applications
permettent de réaliser des portes logiques synonymes de calculs. L'enjeu étant d'augmenter le
nombre de transistors pour augmenter les capacités de calculs.
Figure 43 Schéma Transistor Bipolaire NPN (B : Base; E: Emetteur; C: Collecteur) et JFET effet de
champ (G : grille; S: source; D: drain).
Aujourd'hui, la plupart des circuits intégrés numériques (en particulier les
microprocesseurs) utilisent la technologie CMOS qui permet d'intégrer à grande échelle
(plusieurs millions) des transistors à effet de champ
"Less is more"*33, ou Comment peut-il y avoir plus d'informations dans le moins que
dans l'abondance même ? Pour résoudre cette aporie, il faut comprendre que notre monde
*
Aporie : Difficulté d'ordre rationnel paraissant sans issue, contradiction insoluble. Aporisme : Problème
considéré comme insoluble.
*
Bardeen, Shocley et Brattein.
*
Moins c'est plus
33
Paul BAGOT,LESS IS MORE, Sciences Humaines et Sociales école d'audioprothèse Fougères 2006.
62
évolue dans une complexité croissante d’où cette nécessité de mettre plus dans le moins.
Nous avons déjà effleuré ce sujet lorsque nous avons évoqué la miniaturisation des lampes
électroniques. L'évolution du transistor a permis de résoudre ce problème illogique, on met
de plus en plus de transistors dans des puces de plus en plus petites (aujourd'hui 135 millions
dans un processeur Intelcore duoTM).
Figure 44 A gauche : microprocesseurs sur tranche de silicium. A droite : circuit intégré monté en surface
sur un circuit imprimé
Les capacités de calculs des processeurs augmentent de façon exponentielle*, mais on
ne connaît pas encore à quelles applications elles vont être dédiées. Le rapport de l'homme
aux choses est complexe, il semble difficile de faire face à ces nouvelles situations. Prendre
conscience de l'absurde, c'est en quelque sorte retrouver la liberté, en accepter les
conséquences permet de vivre avec sérénité (Albert Camus34).
"Tout au plus, consentira-t-il à utiliser l'expérience passée pour fonder ses actes
futurs. Le temps fera vivre le temps et la vie servira la vie"
Albert Camus, Le mythe de Sisyphe, l'homme Absurde p.97
Il est intéressant de rapporter cette discussion au thème de l'audioprothèse, car elle
aussi indirectement subit cette évolution. Ces dernières années, l'évolution des appareils
numériques s'est opérée de manière exponentielle. Ce sont une dizaine d'appareils nouveaux
qui émergent chaque année, l'audioprothésiste doit s'adapter rapidement à chaque nouvelle
génération toujours plus performante, mais quelle est la limite ? Il semble qu'elle soit
humaine, et propre à chacun.
*
record d'Intel avec 11 millliards de transistors en 2007.
Albert Camus, Le mythe de Sisyphe. Essai sur l'absurde, Collection Folio Essai. Editions Gallimard 2006
34
63
iv. Les appareils à transistor.27,35
La découverte du transistor en 1948 remet en marche le processus de miniaturisation.
Les fabricants de prothèses réalisent les opportunités pour les appareils futurs. Cette
technologie permet de travailler avec des tensions moins élevées et des piles plus petites.
Le producteur de lampes Raytheon leader dans l'industrie de l'audioprothèse
développe en 1951 un transistor dédié aux prothèses auditives. Il réussit la prouesse de
remplacer sa production de lampe par une production de transistor au cours de l'année 1952.
Figure 45 Les transistors remplacent les lampes source : http:/www.ck722museum.com
Les relations privilégiées qu'entretient Raytheon avec les principaux fabricants de
prothèses auditives (MAICO, ZENITH et SONOTONE) permettent aux premiers appareils à
transistors d'apparaître sur le marché en 1953. Le ZENITH Royal T, le MAICO Transist-ear
et le SONOTONE 1010 sont les premiers à utiliser le CK718 (transistor Raytheon).
Figure 46 Le ZENITH Royal T 1953 vue externe et interne : source Bob's Virtual Transistor Museum
and History Website.
La figure 46 nous montre l'utilisation des 3 transistors CK718 pour l'amplification du signal.
Nous les retrouvons à la figure 47 sur le schéma électrique de la prothèse.
35
http://www.hearingaidmuseum.com
64
Bobine téléphone
position T
Entrée Micro
1er Etage
amplificateur
2ème Etage
amplificateur
filtre passe-bas
réglable
Sortie
Ecouteur
3ème étage
amplificateur
filtre passe-haut
réglable
Figure 47 Diagramme Schématique du ZENITH Royal T.
D'après un magazine d'électronique de 1953, cet appareil fonctionnait avec une pile de
1,5 volts, le courant requis était de 4,5 mA, ce qui donnait une durée de vie de la pile de 400
heures. Le niveau de sortie maximum était de 135 dB SPL avec un gain maximum de 62 dB.
Les deux premiers étages d'amplification sont alimentés par un courant de base faible grâce à
des ponts diviseurs (cela permet de moins consommer de courant), Le troisième étage
d'amplification (sortie) est alimenté par un courant plus fort grâce des résistances variables ce
qui permettra d'adapter le niveau de sortie.
Examinons les caractéristiques de l'appareil boîtier PHILLIPS HP8123, appareil à
transistor, commercialisé dans les années 60.
65
Figure 48, Appareil Boitier PHILIPS HP 8123 Courbe de réponse en fréquence OSPL 90 et gain
maximum
66
Les courbes de réponses en fréquence (en vert) de la figure 48 nous permettent
d'évaluer l'action des filtres :

en haut filtre pleine bande (p.65).

au milieu filtre passe-bas (p.65)

en bas filtre passe-haut. (p.65)
Les réglages se faisaient par action sur des potentiomètres.
Figure 49 Philips HP8123 Courbe de distorsion
On peut noter la forte distorsion dans les fréquences graves. Ceci est dû au
vieillissement des composants qui créé des distorsions par ajout d'harmoniques. Les jonctions
de transistor s'altèrent, ce qui est générateur de bruit de fond.
La faible place occupée par les transistors va permettre le développement d'appareils
encore plus petits. En 1956, apparaissent les premiers contours d'oreilles. Il est difficile de
savoir quel fabricant a été le premier à proposer ce type d'appareil. ZENITH et BELTONE
commercialisent des contours d'oreille entre 1956 et 1957. La miniaturisation n'étant pas
encore aboutie, l'esthétique s'en trouve marquée par des formes relativement disgracieuses
des premiers ACA surnommés "banana" (banane en anglais).
Figure 50 Un des premiers contours d'oreille le Zenith Diplomate source :
http://www.hearingaidmuseum.com
67
Le ZENITH diplomate est arrivé sur le marché en juin 1956, il utilisait quatre
transistors et était muni d'un écouteur externe, il fonctionnait avec une pile 675. La coque est
construite en nitrate de cellulose.
L'apparition des contours d'oreilles permet l'adaptation binaurale stéréophonique. On
peut dès lors rendre la localisation spatiale au malentendant. Les appareils boîtiers ne
permettaient pas l'écoute stéréophonique car ils ne possédaient qu'un seul micro. Un cordon
Y permettait seulement une écoute binaurale monophonique.
Les premières contraintes sont apparues quand il a fallu appareiller les pertes
d'audition importantes. La miniaturisation rapproche le micro et l'écouteur, des problèmes de
larsen apparaissent. Le Peak Clipping et la compression font leur apparition.
La découverte du circuit intégré (appelé "puce") par Robert NOYCE (Ingénieur
Fairchild Semi-conductor) en 1958, va révolutionner le monde moderne de l'électronique.
Le ZENITH Arcadia est le premier contour avec circuit intégré (4 transistors)
commercialisé en 1964.
Figure 51 Zenith Arcadia 1964 http://www.hearingaidmuseum.com
Auparavant, les différents éléments du circuit étaient reliés par des câbles soudés;
l'apparition des puces électroniques supprime une grande partie du câblage et par conséquent
les problèmes de fiabilité dûs aux soudures. Au-delà des soucis de fiabilité, l'arrivée de la
puce électronique a permis de remettre en marche le processus de miniaturisation.
Le début des années 60 marque l'apparition des premiers appareils intra-auriculaires;
la technologie désormais permet de positionner l'appareil dans le conduit auditif.
68
Figure 52 Evolution des appareils intra-auriculaire 1961 Intra canal (pile déportée); 1978 Intra conque;
1997 Intra CIC Completely in the canal
En 1967, la France définit l'exercice de la profession d'audioprothésiste et la valide
par un diplôme d'état. Les micros en céramique apparaissent, et laissent place très rapidement
aux micros à électrets (1971). Leur principe de fonctionnement les rend autonomes en
alimentation, ce qui permet un gain de consommation.
Ces quarante années ont permis de miniaturiser les appareils et d'augmenter les
capacités de réglages. Les filtres sont de plus en plus performants (5ème et 6ème ordre de pente)
et les transducteurs (micros et écouteurs) de plus en plus petits. GN Resound commercialise
un appareil WDRC (Wide Dynamic Range Compression) en 1987. Cela permet de traiter les
sons forts et faibles dans deux canaux hautes et basses fréquences, ce qui est fort utile dans
les cas de recrutement.
La technologie du transistor sera utilisée jusqu'en 1996, où elle laissera place au
traitement numérique du signal.
F. A l'aube du XXIème siècle : En route vers le progrès
"Je me suis essayé autrefois à me faire une idée positive de ce que l'on nomme
progrès. Eliminant donc toute considération d'ordre moral, politique, esthétique, le
progrès me parut se réduire à l'accroissement très rapide et très sensible de la
puissance utilisable par les hommes, et à celui de la précision qu'ils peuvent
atteindre dans leur prédiction."
Paul VALERY, Regards sur le monde Actuel, Sur le progrès,
p.172(1931)
69
i. Naissance du Microprocesseur et audioprothèse hybride36,37
Jusqu’au début des années 1970, les différents composants électroniques formant un
processeur ne pouvaient tenir sur un seul circuit intégré. En 1971, la compagnie Intel a réussi,
pour la première fois, à placer tous les transistors qui constituent un processeur sur une plate
forme, donnant ainsi naissance au microprocesseur. Le microprocesseur a été inventé par
Marcian Hoff (surnommé Ted Hoff) en 1971, alors qu'il était ingénieur chez Intel.
En 1988, avec l'appareil de la société suisse Bernafon, il devenait possible, pour la
première fois, d'effectuer une programmation numérique des aides auditives. Jusqu'ici
l'audioprothésiste devait ajuster les différents organes de réglages au moyen d'un tournevis.
Avec le système PHOX, l'adaptation se fait grâce à une console (PX8) spécialement
développée à cet effet et dotée d'un processeur Intel 80C31. Il était possible de régler une
dizaine de paramètres comme :
-
le gain,
-
les filtres passe-haut et passe-bas,
-
la pente de la réponse en fréquence (aigus et graves),
-
un filtre passe-haut spécifique (coupure du gain en dessous de 1500 Hz)
-
un réglage 3 KHz pour le pic de résonance.
-
Le système de réduction de bruit en option qui coupe le gain basse et haute
fréquence avec une pente de 18 dB/octave.
-
Un contrôle automatique de gain (AGC) qui gère plusieurs degrés de
compression.
Figure 53 Console Bernafon PX8 et Prothèses avec système PHOX société Bernafon 1988
La même année, la société danoise Widex propose la prothèse Quattro programmable
numériquement par console. Cet appareil possédait quatre programmes contenus dans des
mémoires. Le patient faisait appel à des programmes grâce à une télécommande qui
communiquait par système FM. L'audioprothésiste pouvait régler les paramètres suivants : le
36
COUESPEL, BAZIN, Cours d'électronique ACA numérique, Ecole d'Audioprothèse Fougères 2007
Sergei KOCHKIN, 10 year trends in the hearing aid market – Has anything change?, the Hearing Journal,
Vol 49 n°1 January 1996, p 1-6.
37
70
gain, le niveau de sortie maximum, les filtres passe-haut et passe-bas, un filtre spécifique
pour les presbyacousies.
Figure 54 Widex Quattrohttp://www.hearingaidmuseum.com
Il est important de noter le caractère hybride de ces prothèses. En effet, le traitement
du signal reste analogique. La nouveauté réside dans le remplacement des trimmers (réglage
par tournevis) par un réglage numérique. Une communication binaire (0 ou 1) va activer ou
non un paramètre. Cela a été possible grâce au microprocesseur. La multiplicité permet
d'adapter de nouvelles fonctions relatives au type de pathologie (presbyacousie,
recrutement…) et/ou à l'environnement sonore (réducteur de bruit …). La miniaturisation et
l'augmentation de la capacité des puces permettent à présent de prendre en considération la
culture sensible du malentendant (l'ouïe et son environnement sonore).
Le schéma suivant explique le fonctionnement d'une prothèse analogique à programmation
numérique.
71
Filtre 1
Filtre 2
Filtre 3
Micro
Ampli de sortie
Ecouteur
Analogique
Boîtier de Sélection
Numérique
PROTHESE
01001…01110
Console de
programmation
Figure 55 Principe de fonctionnement d'une prothèse analogique à programmation numérique.
Même si les performances de ses appareils hybrides ne représentent pas une évolution
significative pour le malentendant, l'arrivée de la communication et de la gestion numérique
des réglages constitue une avancée technologique sans commune mesure. On peut
communiquer avec une prothèse via une console. Le développement exponentiel des
microprocesseurs va permettre aux audioprothésistes de passer dans l'ère numérique et
informatique.
ii. La révolution numérique36
Alors que les signaux numériques sont en général associés avec les systèmes
numériques binaires utilisés dans l’électronique moderne et dans l’informatique, bien d'autres
systèmes numériques ont existé pendant les siècles précédents et n'étaient en aucun cas
électroniques. Une balise lumineuse est peut-être l’exemple le plus simple d’un signal
numérique qui n’est pas électronique, avec deux états (marche et arrêt).
L’ADN se compose d’une longue séquence de quatre types de molécules (A, C, G, et
T); c'est en fait un système numérique de base 4. Chacun de ces chiffres correspond à une
molécule organique, connue sous le nom d’un nucléotide. L’ADN est le système majeur de
transfert des informations entre les générations; l’évolution a donc développé ses propriétés
numériques en une méthode de communication robuste.
Le code Morse emploie cinq états numériques : point, trait, petite pause (entre chaque
lettre), moyenne pause (entre les mots), et longue pause (entre les phrases); afin d’envoyer
72
des messages en utilisant une variété de porteurs différents tels que l’électricité, ou la
lumière.
Les signaux analogiques ne présentent pas de discontinuité dans le temps,
contrairement aux signaux numériques (figure 56). Le monde numérique est composé de "0"
et de "1" (codage binaire). La représentation du signal analogique peut se faire par une série
de nombres appelés échantillons. La capacité de numérisation ainsi que le stockage de
l'information numérisée étant limités, on ne peut saisir qu'un nombre fini d'échantillons. De
ce fait, les portions de signal analogique contenues entre deux échantillons disparaissent du
code numérique. La précision de reproduction dépendra donc de la fréquence
d'échantillonnage (nombre d'échantillons par seconde).
Figure 56 Principe de numérisation
La capacité de traitement étant limitée, il faut déterminer la fréquence
d'échantillonnage minimum qui permettra de restituer l'intégralité de l'information originale.
On fait appel au théorème d'échantillonnage ou de Shannon qui stipule que la fréquence
d'échantillonnage doit être au moins le double de la plus grande fréquence du signal à traiter.
Cela se réalise grâce à un filtre passe-bas (filtre anti-aliasing) dont la fréquence de coupure
est la moitié de la fréquence d'échantillonnage.
La fréquence d'échantillonnage des prothèses auditives est de 20 kHz, les signaux sont
numérisés jusqu'à 10 kHz. Cela permet de couvrir la bande passante du microphone (> 10
kHz), l'écouteur étant lui limité à 7 kHz.
Un autre facteur intervient : c'est la précision de l'échelle qui permet de mesurer
l'amplitude de chaque échantillon. Le nombre de bits (binary digit) détermine cette
amplitude.
Les prothèses de première génération codaient sur 8 bits (28 valeurs possibles, soit
256), soit 48 dB de dynamique possible du signal (20 log 256 = 48 dB). Aujourd'hui la
nouvelle génération de prothèses code sur 14 bits (84 dB). Pour mémoire, la dynamique de
73
l'audition normale est d'environ 100 dB. Cependant, chaque bit supplémentaire implique une
augmentation du volume et de l'énergie (capacité de calcul et de stockage). Le choix du
nombre de bits est donc un compromis entre la qualité de la reproduction et les capacités de
traitements numériques du signal.
Après traitement, le signal numérique doit être transformé à nouveau en signal
analogique. L'opération consiste à relier entre elles les valeurs numériques grâce à un filtre
passe-bas qui supprime les composantes parasites aiguës du signal numérique.
Figure 57 Conversion Numérique Analogique
En pratique, ces opérations se réalisent avec des convertisseurs
Analogique/Numérique (CAN) et Numérique/Analogique (CNA).
iii. Traitement numérique du signal
Nous avons converti le signal en une suite de valeurs. Voici le schéma bloc d'un
système audio numérique (par exemple une aide auditive).
Figure 58 Principe simplifié d'une aide auditive numérique
Nous avons précédemment traité des parties analogique et conversion (entrée et sortie
de l'ACA). Nous allons nous intéresser à la partie numérique (Figure 58). Tout se passe dans
74
le DSP (Digital Signal Processor), ou processeur de signal numérique, qui réalise les calculs
nécessaires au traitement du signal.
Il est temps à présent d'utiliser la fameuse invention inaperçue du XIXème siècle : la
Transformée de Fourier, qui consiste à transformer une fonction de temps (ou d'espace) en
une fonction de fréquence et réciproquement.
Le principe est de réaliser des analyses fréquentielles de brefs échantillons de signal.
On définit une fenêtre temporelle dans laquelle on transpose le signal dans le domaine
fréquentiel. On répète l'opération successivement en faisant glisser la fenêtre temporelle
(Figure 59). Les différentes fenêtres se recoupent pour ne pas perdre d'information.
Figure 59 Fenêtres temporelles glissantes
A partir de ces spectres fréquentiels, on peut réaliser toutes sortes d'opérations :

Gérer le gain par bande de fréquence (multiplication par une constante).

Filtrer le signal (permettant des filtres absolus avec pente très élevée, 7ème ou 8ème
ordre).

Compresser le signal en le multipliant par une fonction dont on choisit l'allure.

Réduire le bruit.

Supprimer le Larsen. (grâce à la notion de gain critique et/ou aujourd'hui par le
contrôle dynamique d'une fonction sinusoïdale dans le signal).
Figure 60 Modification du spectre fréquentiel
75
Après avoir traité les blocs successifs d'informations, on les transpose à nouveau dans
le domaine temporel en effectuant une transformée de Fourier inverse. Les blocs obtenus
représentent les signaux transformés dans les fenêtres temporelles initiales. Le signal continu
traité est reconstitué à partir de ces blocs (figure 61).
Figure 61 Reconstitution du signal traité par addition des fenêtres temporelles
Nous avons représenté des spectres d'amplitudes du signal, les spectres de phases ont
été omis pour simplifier le contenu mais ils entrent bien entendu en compte dans le traitement
du signal.
Nous allons aborder la notion de retard numérique. Il est important de le maintenir
dans des limites raisonnables, car il peut y avoir des conséquences sur la qualité de
l'appareillage :
-
déphasage de la lecture labiale avec le signal acoustique,
-
difficulté avec les appareillages ouverts (déphasage entre voie naturelle et voie
amplifiée),
-
précocité du larsen.
Le traitement numérique du signal prend un certain temps. Ce retard est inévitable et
il est d'autant plus long que le concept numérique est complexe.
L'évolution exponentielle des capacités des microprocesseurs numériques a permis de
diminuer ce retard numérique. On voit apparaître tous les ans une nouvelle génération de
puce numérique capable d'effectuer plus d'opérations en moins de temps ("Less is More").
Les fabricants se distinguent par deux stratégies de traitement du signal.
Certains utilisent des puces numériques dédiées à la prothèse auditive. Ces puces sont
fabriquées spécialement, et leur structure permet d'attribuer des canaux pré-câblés, elles ne
pourront pas servir à d'autres applications. L'intérêt est de gagner du temps en définissant
physiquement les canaux (bandes de fréquences) pour utiliser les ressources du processeur au
traitement du signal. Ces canaux sont juxtaposés et très sélectifs (pente de 42 dB/octave).
76
Les autres utilisent les puces numériques présentes sur le marché. Il doivent alors
définir la structure de la puce, en définissant le nombre de canaux alloués au signal
transformé par FFT (Fast Fourier Transform : transformée de Fourier rapide). Le processeur
utilise de la mémoire et des ressources de calculs pour définir le cadre.
Le temps de traitement est optimisé pour les premiers, ils possèdent une marge de
manoeuvre en terme de capacité de calcul. Les seconds bénéficient des progrès exponentiels
du microprocesseur pour s'adapter aux nouvelles exigences.
Puce
mono fonction
Filtres
pré câblés :
Fréquences
• Peu de canaux (16), juxtaposés => hyper sélectifs (42 dB/octave)
• Pas de calcul => 100% des ressources de la puce pour le traitement de
signal
• Rapide, quel que soit le nombre de canaux (délai = 2 ms)
Puce
multi fonctions
Filtres
calculés FFT :
Fréquences
• Beaucoup de canaux (64), fortement chevauchants => faible sélectivité
• Calcul des filtres => grosse utilisation des ressources de la puce
• Lents, dépendant du nombre de canaux (délai >4 ms)
Figure 62 Configuration des puces numériques pré cablées et FFT source: SIEMENS audiologie
La correction de l'audition a dû attendre près de 40 ans (naissance du
microprocesseur) pour pouvoir bénéficier de la technologie numérique. Les laboratoires de
recherche avaient les idées d'application, mais trois freins importants ont entaché la mise en
œuvre pratique :

Une miniaturisation insuffisante : Jusqu'à très récemment, il était impossible
de loger toutes les fonctions numériques requises dans le faible espace
disponible dans une aide auditive.

Une consommation d'énergie inacceptable.

La nécessité de développer une vision nouvelle permettant d'aller au-delà de la
simple numérisation de fonctions existantes.
Outre les importantes capacités de traitement du signal disponibles, les technologies
numériques présentent de grands avantages. Le bruit de fond est diminué, les appareils
77
présentent un faible taux de distorsion harmonique. La sensibilité est moindre aux
interférences électromagnétiques et aux variations de température et de tension
d'alimentation. De plus, la suppression des dispositifs micromécaniques fragiles (trimmers)
permet d'améliorer la fiabilité.
Le passage à la technologie numérique permet des traitements du signal beaucoup
plus sophistiqués que la technologie analogique. D'ailleurs, certaines solutions ne seraient pas
réalisables sans la technologie numérique (ou seraient beaucoup trop complexes).
iv. La première prothèse numérique
La première aide auditive numérique est apparue sur le marché en 1987 et s'appelait le
Nicolet Phoenix. Elle a été développée conjointement par L'Université de Wisconsin et the
Nicolet Instrument Corporation.
L'appareil était constitué de deux parties : une partie processeur boîtier et une partie
contour d'oreille, connectées ensemble par un câble. Très peu d'exemplaires ont été réalisés.
En 1989, une nouvelle version proposait un contour d'oreille qui contenait le processeur, le
tout était alimenté par trois piles 675.
Cet appareil n'a jamais été produit en série; il se dit qu'un utilisateur de Wisconsin s'en
est servi pendant trois ans sans aucun problème.
Figure 63 Nicolet Phoenix première prothèse numérique. Source :
http://dept.kent.edu/hearingaidmuseum
On peut remarquer que le premier modèle fonctionnait avec quatre piles 675, trois
pour le processeur et une pour le contour d'oreille.
En 1996, Oticon et Widex commercialisent les premiers appareils auditifs
numériques. L'OTICON Digifocus et le WIDEX Senso font sensation et auront plus de
78
succès que la prothèse Nicolet Phoenix. C'est SIEMENS qui poursuit avec le PRISMA en
1997, le marché de la prothèse auditive numérique est lancé.
Examinons les caractéristiques du WIDEX Senso.
Figure 64 WIDEX Senso C9+ Sortie Maximum, Réponse en fréquence et gain maximum.
La courbe rouge représente le niveau de sortie maximum (OSPL 90 norme CEI 118).
La courbe verte représente le gain maximum (norme CEI 118)
La courbe verte rprésente la réponse en fréquence (norme CEI 118 avec paramètres au
maximum).
Figure 65 WIDEX Senso C9+ Distorsion
On peut constater que Senso C9 présente malgré son âge (10 ans) de bonnes
caractéristiques techniques en vue d'une adaptation (bande passante large et faible taux de
distorsion). Cependant, il est difficile de nos jours, de retrouver un ordinateur possédant le
logiciel d'adaptation de cet appareil.
79
La prothèse Widex Senso était programmable avec un ordinateur PC. Les fabricants
de prothèses se sont réunis en 1993 et ont créé "The Hearing Instrument Manufacturers
Software Association" (HIMSA). Cette société est à fonds privés mais fonctionne comme un
consortium. Son objectif est de commercialiser une interface de programmation (Hi-Pro et
aujourd'hui Noah Link) et une plate forme commune de programmation (Logiciel Noah). Elle
est adoptée par tous les audioprothésistes aujourd'hui.
v. La dernière génération de prothèses numériques38
WIDEX suit le progrès des technologies numériques. Le DSP du Senso C comportait
120 000 transistors (1996). L'évolution a permis au Senso Diva™ en 2002 d'augmenter la
capacité à un million de transistors, et d'avoir une vitesse de calcul de 32 kHz. La dernière
génération de DSP WIDEX Intéo™ contient toujours un million de transistors, mais la
fréquence d'horloge (vitesse de calcul) est de 2 MHz, soit près de soixante fois plus rapide.
L'augmentation de la capacité (mémoire) et les vitesses de calculs élevées permettent
de mettre en place de nouvelles stratégies de traitement. On effectue les traitements en
parallèle (en même temps) et non plus en série (les uns après les autres). Cela contribue au
développement de nouvelles fonctions.
La communication sans fil numérique (bluetooth) fait son apparition et se substitue
aux systèmes FM (Modulation de Fréquence : système analogique).
De nombreux concepts sophistiqués et innovants peuvent être réalisés dans les
appareils numériques. Ces fonctions nouvelles connues aujourd'hui ne cesseront d'évoluer
avec la technologie numérique. En voici une liste non exhaustive :

Les systèmes anti-larsen adaptatifs,

les focalisateurs mono ou multi-bande permettant une directivité adaptative de
multi-microphones,

la restitution spatiale avec simulation de l'effet d'ombre de la tête.

les réducteurs de bruit,

Les modèles cochléaires (banc de filtres comparables aux bandes critiques),

Enregistrement de données,

Analyse de l'environnement sonore…
Les possibilités des technologies numériques sont extrêmement vastes. Si l'on se fie à
l'évolution des microprocesseurs selon la loi de Moore, on peut espérer avoir des circuits
encore plus petits avec infiniment plus de possibilités.
38
J. WOUTERS, Digitals Hearing Aids and Future directions for hearing Aids, Acta oto-rhino-laryngologica
belg. 2002, n° 56, p. 357-361.
80
La taille de l'électronique ne sera plus un facteur limitant de la taille des appareils, la
nanotechnologie en est à ses balbutiements et l'on peut très bien imaginer que l'audioprothèse
pourra à terme en bénéficier.
Un autre enjeu est le transfert complet du savoir "audioprothétique" dans les logiciels
qui sont beaucoup plus souples à faire évoluer (logiciel ATEC Franck LEFEVRE par
exemple).
Le dernier enjeu de taille est de pouvoir augmenter le degré de personnalisation de
l'appareil; cela se fait déjà en partie aujourd'hui, on fait appel à la logique floue (Fuzzy logic)
qui en fonction des évènements met en place un arbre décisionnel.
Mais le but n'est-il pas de rendre sa culture sensible* au patient ? En attendant le ou
les algorithmes qui répondront aux attentes de tous les malentendants, c'est le processeur
humain de l'audioprothésiste, médiateur indiscutable entre le patient et l'appareil, qui semble
le plus performant.
G. Conclusion
L'ère électrique a permis les grandes évolutions de la prothèse auditive. Plus de cent ans
séparent la première prothèse électrique de la dernière prothèse numérique. Pouvons-nous
d'ailleurs encore parler d'ère électrique ? On ne manipule plus les mêmes informations. A
l'origine on traite un signal électro-acoustique; à présent on effectue des opérations
arithmétiques sur des informations numériques d'ordre informatif voire environnemental.
Ce grand siècle a été la prise de conscience de la condition du malentendant et de sa
sensibilité. J'entends par sensibilité, la perception sonore qu'il peut avoir du monde qui
l'entoure. Nous l'avons vu, un des grands enjeux est de pouvoir restituer la perception sonore
dans les situations délicates où l'objectif est d'entendre et de COMPRENDRE. Pourrons-nous
concevoir un système intelligent capable de corriger les distorsions dues à la surdité, sachant
qu'elles sont propres à chaque individu ? Nous n'avons pas encore la réponse, malgré les
progrès démesurés qu'apporte la technique.
D’où la nécessité de l'audioprothésiste, médiateur incontournable, pour faire accepter
l'appareil.
*
sensibilité à l'environnement sonore acquis.
81
V. Epilogue
Des oublis ont été commis, soit par omission, soit par volonté. Mais vouloir tout
évoquer ne pourrait aboutir qu'à une confusion.
"La multitude qui ne se réduit pas à l'unité est confusion, l'unité qui ne dépend
de la multitude est tyrannie."
Pascal Les Pensées n°1027
Conscient que ce travail constitue une approche contextuelle personnelle de
l'audioprothèse; il reste ouvert, et ne demande qu'à être enrichi, argumenté.
L'évolution de l'espèce nous a dotés de spécificités sensorielles propres à chacun et à
nul autre pareil. Deux individus ne voient pas la même chose, n'entendent pas la même chose.
C'est d'autant plus vrai pour la personne malentendante. On connaît aujourd'hui l'effet d'une
prothèse sur la plasticité cérébrale. Mais parler de la plasticité cérébrale est une façon
élégante de cacher notre ignorance, pourra-t-on jamais connaître la sensation redonnée par
une prothèse auditive ?
Ce parcours historique nous a présenté des appareils qui nous paraissent bien
rudimentaires aujourd'hui, mais à l'époque ils constituaient déjà un progrès. D’où l'impérieuse
nécessité de resituer le malentendant et sa prothèse dans l'environnement et la culture de
l'époque.
La fée électricité : c'est incontestablement le grand saut, parce que l'énergie change de
nature. Même si les premières applications ne sont pas extraordinaires, cette énergie nouvelle
va permettre l'accès rapide à l'électronique et au numérique. La miniaturisation galopante fait
son apparition ("Less is More") et contribue à l'acceptation des appareils.
Les progrès des cent dernières années ont bouleversé les rapports de l'homme avec la
technique. L'espace extensible des nouveautés technologiques s'est démultiplié, d'où cette
question sur l'avenir de la technique de l'audioprothèse. Cet avenir est par définition
imprévisible, ce qui ne veut pas dire opaque, mais quoi qu'il en soit, on n'inventera pas tous
les jours la numérisation.
A l'observation des résultats obtenus, et à la lumière de tous les progrès réalisés,
traduisant les satisfactions ressenties : Que de chemin parcouru ! Mais également à la lumière
de l'imperfection et de l'insuffisance des résultats obtenus : Que de chemin reste encore à
parcourir !
82
Les deux formulations s'imposent, traduisant d'une part les progrès toujours très
nombreux et très rapides de la technique (bien que toujours insuffisants…), d'autre part le
changement toujours très lent de l'être humain (bien que toujours nécessaire…).
C'est ainsi que l'audioprothèse se situe à la rencontre exacte de la technique et de
l'homme, chacun des deux restant une incomplétude, parce que c'est une technique qui
s'adresse à l'être humain. Ici la technique ne vaut que par l'amélioration qu'elle procure à l'être
humain. La meilleure technique possible restant dans le fond d'un tiroir serait parfaitement
inutile !…
Les progrès des différentes techniques vont nécessiter des spécialisations de plus en
plus restreintes. La nature du rôle de l'audioprothésiste évoluera, d’où la nécessité de
maintenir une formation continue (Enseignement Post Universitaire, congrès, presse
spécialisée, rencontre entre professionnels…) au cours de la vie professionnelle. Mais plus on
va découper l'individu en petits morceaux pour le faire correspondre aux différentes
spécialités, plus on devra refaire l'unité à la sortie : d'où la nécessité du collège de
professionnels garant de la formation et de l'unité de notre profession.
"Quand un malade s'adresse à la conscience, plus qu'à la science de son
thérapeute, il ne s'agit pas d'un fragment à réparer, il s'agit d'une détresse à
secourir."
Georges CANGUILHEM
C'est bien là le rôle irremplaçable de l'audioprothésiste : la personne malentendante
est d'abord un être qui souffre. C'est une manière d'expliciter la véritable attente de chacun
des malentendants et du rôle humaniste de l'audioprothésiste qui en dernier ressort ne
s'adresse qu'à un être humain … et à un seul. (les rapports de l'homme à l'homme).
La prothèse auditive doit être portée et comme elle s'adresse au système sensoriel, il y
a nécessité d'une médiation entre la technique et l'utilisateur. Cette médiation ne pourra être
réalisée que par l'audioprothésiste.
Alors concluons :
"Ainsi donc parce que la transmission et la communication sont nécessaires
l'une à l'autre, le rôle de l'audioprothésiste, dans cet affrontement entre
l'homme et la technique, sera d'abord de ménager et de retrouver le monde
propre de la personne malentendante. Vaste programme …!"
Paul BAGOT
83
VI. Annexes
84
Annexe 1
Tableau 1 Repère Chronologie Géologique . Erratum :
big bang -15 milliards d'années origine des galaxies et non de notre planète.
85
Annexe 2
Mesure de Directivité :
Matériel :
-
source sonore externe (bruit blanc large bande 20Hz-20 kHz) constitué par un générateur
de signaux (wavelab) d'un amplificateur et d'une enceinte large bande.
- chaine de Mesure de Marque Aurical avec module de Mesure in vivo.
- Cabine Audiométrique insonorisé Ecole J.E. BERTIN Fougères.
- Logiciels : Microsoft excel, CATT-acoustic 7.2.
Méthodologie :
-
-
Directivité de la Main et du pavillon : Le sujet est placé dans le plan horizontal face à la
source. Une mesure REUR (Real Ear Unaided Response) "gain naturelle" de l'oreille est
prise. Le sujet place sa main derrière l'oreille, puis on réalise une mesure du gain
d'insertion sur la bande 250-4000 Hz tous les 15°.
Directivité du cornet : La méthode est identique dans le plan Horizontal. La source sonore
est placé à 90° pour les mesures dans le plan vertical.
source
Principe de Mesure en
Azimut (horizontal)
Distance 1 m
Principe de Mesure
en Site (vertical)
Distance 1 m
Reproductibilité et fiabilité des Mesures :
86
Les graphiques suivants ont été réalisés dans le cadre de travaux pratiques à l'école
d'audioprothèse de Fougères. Le but de ce travail était de déterminer la reproductibilité des
mesures in vivo en fonction du niveau d'entrée(50,60, 70 dB SPL) et de l'opérateur (4
opérateurs). Les mesures ont été répétées 5 fois, ce qui représente 135 mesures par opérateur et
par sujet.
Opérateur A
Opérateur B
7,00
7,00
6,00
6,00
5,00
5,00
Données
4,00
3,00
Données
4,00
Écartype de REUR
Écartype de REIR 50
Écartype de REIR 60
Écartype de REIR 70
Écartype de REUR
Écartype de REIR 50
Écartype de REIR 60
Écartype de REIR 70
3,00
2,00
2,00
1,00
1,00
-
-
125
250
500
1000
2000
4000
125
250
500
Fréquence
1000
2000
4000
Fréquence
Opérateur D
Opérateur C
9,00
7,00
8,00
6,00
7,00
5,00
6,00
Données
Données
4,00
Écartype de REUR
Écartype de REIR 50
Écartype de REIR 60
Écartype de REIR 70
3,00
5,00
Écartype de REUR
Écartype de REIR 50
Écartype de REIR 60
Écartype de REIR 70
4,00
3,00
2,00
2,00
1,00
1,00
-
125
250
500
1000
2000
4000
125
250
Fréquence
500
1000
2000
4000
Fréquence
Discussion :
La reproductibilité des mesures de gain in vivo est fiable sur une bande fréquence de 250
Hz à 2000/2500 Hz. Il n’y a pas d’influence de dispersion des mesures de gain in vivo en
fonction des différents niveaux d’entrées.
Chaque opérateur possède son propre domaine de fiabilité des mesures. Ce dernier est
plus ou moins étendu (un cas de 125 à 2000 Hz).
Les mesures effectuée en dessous de 125 Hz et au dessus de 4000 Hz semblent très peu
fiables car elle présente de très grands écart types.
Les mesures effectuées dans ce mémoire sont à destinées prédictives. Les mesures sur
KEMAR (Knowles Electronic Manikin for Acoustical Research) restent aujourd'hui le procédé le
plus fiable. Il n'a malheureusement pas été possible d'approcher le KEMAR pour cette étude, la
mise à disposition du matériel représentant un coût trop élevé.
87
Annexe 3 : Hippocrate Œuvres complète vol.10 / Littré Paris J.B BAILLIERE 1861 source :
BIUM (bibliothèque interuniversitaire de médecine de paris) ressources numériques.
88
89
Annexe 4 : Celsus Aurelius / Celse Traité de Médecine de A.C Celse traduction nouvelle Paris
Masson 1876 Editions du Dr VEDRENNES source : BUIM (bibliothèque interuniversitaire de
médecine de Paris) ressources numériques.
90
91
92
Annexe 5 : De Humani Corporis fabrica Libri Septem, Couverture, p.43 et 44. 1555 Vésale :
source : BUIM (bibliothèque interuniversitaire de médecine de Paris) ressources numériques.
93
94
95
Annexe 6 : extrait du catalogue de la maison Mathieu source : BUIM (bibliothèque
interuniversitaire de médecine de Paris) ressources numériques.
96
97
Annexe 7 : extrait du catalogue de la maison Drapier et de la Maison Duffaud. source : BUIM
(bibliothèque interuniversitaire de médecine de Paris) ressources numériques.
98
Annexe 8 : Joël GARREAU, Olivier DUMAS, Marie-Alice DORLEANS, Première
Expérience de cartographie de bruit stratégique; Nantes Métropôle; Journée d'information sur le
Bruit des transports 12 octobre 2006 CETE ouest;
Cartographie du bruit Ville de Nantes
Carte de bruit routier et carte des populations exposées période jour quartier Beaulieu Nantes.
99
VII. Bibliographie
[1.]
Frédéric BARGY/ Sylvie BEAUDOIN, Individus et Espèces, de l’ontogenèse à la
phylogenèse, Ed. Ellipses 2005 Coll. Sciences Humaines en médecine.
[2.]
Lewis WOLPERT et Al, Biologie du développement Les grands principes, Ed. DUNOD
2004
[3.]
http://elephant.elehost.com/About_Elephants/Senses/Hearing/hearing.html.
[4.]
http://www.micro.utexas.edu/courses/levin/bio304/evolution/macroevolution.html.
[5.]
Cours embryogénèse, PCEM1, Faculté de médecine de Limoges 1993.
[6.]
W. BECKER, N.H NAUMAN, C.R PFALTZ, Précis d’oto-rhino-laryngologie, Ed.
Flammarion Médecine-Sciences 1980 2ème tirage
[7.]
Maurice AUROUX "De l’embryon à la personne", Ed. ELLIPSES 2006, Collection
L’esprit des sciences.
[8.]
Paul BAGOT, Faire Face, cours de Sciences Humaines et Sociales, Ecole
d’audioprothèse de Fougères 2006.
[9.]
F.MOATI, L. ANDRE, Cours de biophysique acoustique, Université de Paris sud
PCEM2
[10.] Harvey DILLON, Hearing Aids, Editions THIEME 2001.
[11.] Sciences de la vie et de la terre, Terminale S, Editions Nathan 2002.
[12.] Pierre LIENARD, Petite histoire de l’acoustique, Ed. HERMES-LAVOISIER 2001.
[13.] Roger DACHEZ, Histoire de la médecine : de l’Antiquité au XXème siècle, Editions
Taillandier 2004.
[14.] Jean-Charles SOURNIA, Histoire de la médecine, Editions de la découverte 1997.
[15.] Claude CHASTEL, Une petite Histoire de la médecine, Edition Ellipse collection l’esprit
des sciences 2004.
[16.] Gérard PERNON, Histoire de la Musique, Editions Jean-Paul GLISSEROT 1998.
[17.] Jean GEORGES, L’écriture : Mémoire des hommes, Editions Découvertes Gallimard
Archéologie 2002.
[18.] Jean-Pierre GUTTON, Bruits et Sons dans notre histoire Essai sur la reconstitution du
paysage sonore, Presse Universitaire de France 2000.
[19.] François LEGENT, Naissance de l'oto-rhino-laryngologie en France, Université de
Nantes source :BIUM (bibliothèque interuniversitaire de Paris) ressources numériques
médic@.
100
[20.] François LEGENT, Les soins médicaux aux sourds-muets en France au XIXème siècle,
Université de Nantes source :BIUM (bibliothèque interuniversitaire de Paris) ressources
numériques médic@.
[21.] Oliver SACKS, Des yeux pour entendre, voyage au pays des sourds, Editions du Seuil
1990.
[22.] Alain CORBIN, Les cloches de la terre : Paysage sonore et culture sensible dans les
campagnes au 19ème siècle, Editions. Albin MICHEL 1994 Collection "Evolution de
l'humanité.
[23.] Entretiens Christian CLOAREC (Université Rennes 1), Jean-Pierre DALMONT
(Université du Maine Le Mans).
[24.] Pierre ZWEICKAER, Fluide vital contes de l'ère électrique, Presses Polytechnique et
Universitaire Romande Coll. Focus Sciences Ed. 2005.
[25.] http://volta-electricite.info/
[26.] Encyclopédie Larousse : Electricité Histoire
[27.] Albert MUDRY, Léon DODELE, History of the technological development of air
conduction hearing aids, The Journal of Laryngology and Otology, june 2000 vol. 114, pp
418-423.
[28.] Jant B. ALLEN, Wide Dynamic Range Compression Hearing Aids : History, Physiology
and signal processing 29/09/2002.
[29.] Collège National d'Audioprothèse, Précis d'Audioprothèse L'appareillage de l'adulte
Tome II, le choix prothétique, Editions du Collège National d'Audioprothèse 1999.
[30.] Thierry BAZIN, "L'implant cochléaire", Cours électronique 3ème année école
d'audioprothèse de Fougères.
[31.] J. LEMPERT, Improvement of Hearing in cases of otosclerosis, Archives of
Otolaryngology 1938 p. 42-97.
[32.] www.entlink.net/museum/
[33.] Paul BAGOT, LESS IS MORE, Sciences Humaines et Sociales Ecole d'audioprothèse
Fougères 2006.
[34.] Albert CAMUS Le mythe de Sisyphe Essai sur l'absurde, Collection Folio Essai Editions
Gallimard 2006.
[35.] http://www.hearingaidmuseum.com
[36.] COUESPEL, BAZIN, Cours d'électronique ACA numérique, Ecole d'Audioprothèse
Fougères 2006.
101
[37.] Sergei KOCHKIN, 10 year trends in the hearing aid market – Has anything change?, the
Hearing Journal, Vol 49 n°1 January 1996, p 1-6.
[38.] J. WOUTERS, Digitals Hearing Aids and Future directions for hearing Aids, Acta otorhino-laryngologica belg. 2002, n° 56, p. 357-361.
[39.] Ruth A. BENTLER and Monica R. DRUVE, Comparison of Hearing Aids over the 20th
Century, Ear and Hearing December 2000 p.625 to 639.
[40.] A VOLANTHEN, Manuel Technique des Aides auditives, ISBN 327400084-1.
[41.] Joël GARREAU, Olivier DUMAS, Marie-Alice DORLEANS, Première Expérience de
cartographie de bruit stratégique; Nantes Métropôle; Journée d'information sur le Bruit
des transports 12 octobre 2006 CETE ouest;
VIII. Sites internet
-
www.micro.utexas.edu/courses/levin/bio304/evolution/macroevolution.html
-
BIUM (bibliothèque interuniversitaire de Paris) ressources numériques médic@.
www.bium.univ-paris5.fr/histmed/medica.htm
-
www.hearingaidmuseum.com
-
http://beckerexhibits.wustl.edu
-
http://volta-electricite.info/
-
http://dept.kent.edu/hearingaidmuseum
-
www.oldschool-sound.com
-
www.ck722museum.com
-
Bob's Virtual Transistor Museum and History Website.
users.arczip.com/rmcgarra2/index.html
IX. Table des figures
FIGURE 1 ORIGINE DES OSSELETS DE L'OREILLE MOYENNE DES MAMMIFERES ................................................................5
FIGURE 2 DIAGRAMME DU DOMAINE AUDIBLE DE CERTAINES ESPECES ..........................................................................5
FIGURE 3 ADAPTATION AU MILIEU CHEZ LES LAPINS (REGION CHAUDE ET FROIDE) ........................................................6
FIGURE 4 FORMATION DE L'OREILLE INTERNE5, 6 .............................................................................................................7
FIGURE 5 FORMATION CANAL COCHLEAIRE, RAMPE VESTIBULAIRE ET TYMPANIQUE5 ....................................................8
FIGURE 6 DEVENIR DES ARCS BRANCHIAUX CHEZ L'HOMME2..........................................................................................8
FIGURE 7 DEVELOPPEMENT DE L'OREILLE EXTERNE5, 6....................................................................................................9
FIGURE 8 EFFET D'OMBRE ACOUSTIQUE (COURS ACOUSTIQUE-BIOPHYSIQUE PCEM2 UNIVERSITE PARIS-SUD) (A)
RAYON DIFFRACTE ET DIFFERENCE INTERAURALE DE TEMPS (B) (ITD) ............................................................... 15
FIGURE 9 AMPLIFICATION PAVILLON, CONQUE ET CONDUIT EN CHAMP LIBRE9. ............................................................15
FIGURE 10 INTERFERENCES CONSTRUCTIVES ET DESTRUCTIVES (10 KHZ) SELON LA DIRECTION9 ................................16
FIGURE 11 RHOMBE DES CAVERNES LCORMIER.CLUB.FR/RHOMBE.HTML .....................................................................17
FIGURE 12 SISTRE EGYPTIEN .........................................................................................................................................18
FIGURE 13 COUVERTURE DE HUMANI CORPORIS FABRICA VESALE 1555 ....................................................................24
FIGURE 14 CORNET D'ITARD A CONDUCTION OSSEUSE : EXTRAIT TRAITE DES MALADIES DE L'OREILLE ET DE
L'AUDITION. PARIS : MEQUIGNON-MARVIS, 1821. .............................................................................................. 29
102
FIGURE 15 VIOLON DE SAVART 1819 SOURCE : CITE DE LA MUSIQUE MEDIATHEQUE ...................................................31
FIGURE 16 DIVERS CORNETS : 1-CORNET METAL ESCAMOTABLE 2- CORNET EN CELLULOÏDE 3-CORNET PARABOLIQUE
RETRACTABLE 4- CORNET EN LAITON 5- OTOPHONE (MEYROWITZ NEW YORK) SOURCE :
HTTP://WWW.HEARINGAIDMUSEUM.COM............................................................................................................. 34
FIGURE 17 TUBE POUR PARLER SOURCE : HTTP://WWW.HEARINGAIDMUSEUM.COM ......................................................34
FIGURE 18 OREILLETTES ACOUSTIQUES SOURCE : HTTP://WWW.HEARINGAIDMUSEUM.COM ........................................35
FIGURE 19 INSERTS D'OREILLES SOURCE : HTTP://WWW.HEARINGAIDMUSEUM.COM .....................................................35
FIGURE 20 CONQUE ARTIFICIELLE ET BOUQUET ACOUSTIQUE. SOURCE : HTTP://BECKEREXHIBITS.WUSTL.EDU ...........35
FIGURE 21 CORNET CACHE DANS LA BARBE LUNETTES ACOUSTIQUES ET EVENTAIL ACOUSTIQUE. SOURCE :
HTTP://BECKEREXHIBITS.WUSTL.EDU .................................................................................................................. 36
FIGURE 22 TRONE DU ROI GOA VI DU PORTUGAL SOURCE : HTTP://BECKEREXHIBITS.WUSTL.EDU ..............................36
FIGURE 23 CORNET LONDON DÔME SOURCE : HTTP://WWW.HEARINGAIDMUSEUM.COM ..............................................37
FIGURE 24 SCHEMA EN COUPE DU CORNET LONDON DOME ..........................................................................................37
FIGURE 25 COURBE DE GAIN MAXIMUM ET COURBE OSPL 90 DU CORNET...................................................................38
FIGURE 26 REPONSE IN VIVO DU CORNET......................................................................................................................39
FIGURE 27 MESURES DE DIRECTIVITE OREILLE DROITE DU CORNET .............................................................................40
FIGURE 28 APPAREIL ELECTRIQUE ACOUSTICON MODELE A SOURCE : HTTP://WWW.HEARINGAIDMUSEUM.COM ........48
FIGURE 29 SCHEMA BLOC ACA ELECTRIQUE. ..............................................................................................................49
FIGURE 30 1)INTERIEUR D'UN MICRO CARBONE : LA PLATINE GRISE (EN CARBONE) ET LES SIX COUPELLES DE
RECEPTION DES BILLES CARBONE. 2) GROS PLAN COUPELLES REMPLIES DE BILLES 3) DIAPHRAGME SOURCE :
HTTP://WWW.HEARINGAIDMUSEUM.COM............................................................................................................. 49
FIGURE 31 PUBLICITE POUR APPAREIL ELECTRIQUE SOURCE : HTTP://WWW.HEARINGAIDMUSEUM.COM ......................50
FIGURE 32 GAIN MAXIMUM ET SORTIE MAXIMUM (OSPL 90 CEI 118) ACOUSTICON SIMPLE MICRO PILE 3 VOLT ......50
FIGURE 33 ACOUSTICON SIMPLE MICRO MESURE DE DISTORSION HARMONIQUE EN MODE BALAYAGE .........................51
FIGURE 34 TRIODE DE DE FOREST.................................................................................................................................53
FIGURE 35 AUDIOMÈTRE WESTERN COMPANY À GAUCHE : MODÈLE 1A. A DROITE MODÈLE 2A SOURCE :
HTTP://DEPT.KENT.EDU/HEARINGAIDMUSEUM ..................................................................................................... 53
FIGURE 36 MAICO MODEL 41 PILE"A" (DROITE) ET PILE "B" (GAUCHE) ECOUTEUR A L'EXTREME DROITE. SOURCE :
HTTP://WWW.HEARINGAIDMUSEUM.COM............................................................................................................. 54
FIGURE 37 VACTUPHONE. VUE EXTERNE ET VUE INTERNE (LAMPE). SOURCE : HTTP://WWW.HEARINGAIDMUSEUM.COM
............................................................................................................................................................................54
FIGURE 38 EVOLUTION DES AMPLIFICATEURS ECHELLE 1. SOURCE : HTTP://WWW.HEARINGAIDMUSEUM.COM. ...........55
FIGURE 39 ACCESSOIRES ET PORTS SOURCE : WWW.BECKEREXHIBITS.WUSTL.EDU ......................................................55
FIGURE 40 SONOTONE 910 ............................................................................................................................................56
FIGURE 41 COURBES DE SORITE MAXIMUM OSPL 90 ET COURBE DE GAIN MAXIMUM SONOTONE 910. ........................56
FIGURE 42 SONOTONE 910 DISTORSION HARMONIQUE..................................................................................................57
FIGURE 43 SCHEMA TRANSISTOR BIPOLAIRE NPN (B : BASE; E: EMETTEUR; C: COLLECTEUR) ET JFET EFFET DE
CHAMP (G : GRILLE; S: SOURCE; D: DRAIN). ........................................................................................................ 62
FIGURE 44 A GAUCHE : MICROPROCESSEURS SUR TRANCHE DE SILICIUM. A DROITE : CIRCUIT INTEGRE MONTE EN
SURFACE SUR UN CIRCUIT IMPRIME ..................................................................................................................... 63
FIGURE 45 LES TRANSISTORS REMPLACENT LES LAMPES SOURCE : HTTP:/WWW.CK722MUSEUM.COM .........................64
FIGURE 46 LE ZENITH ROYAL T 1953 VUE EXTERNE ET INTERNE : SOURCE BOB'S VIRTUAL TRANSISTOR MUSEUM
AND H ISTORY WEBSITE. ...................................................................................................................................... 64
FIGURE 47 DIAGRAMME SCHEMATIQUE DU ZENITH ROYAL T. ..................................................................................65
FIGURE 48, APPAREIL BOITIER PHILIPS HP 8123 COURBE DE REPONSE EN FREQUENCE OSPL 90 ET GAIN MAXIMUM
............................................................................................................................................................................66
FIGURE 49 PHILIPS HP8123 COURBE DE DISTORSION ...................................................................................................67
FIGURE 50 UN DES PREMIERS CONTOURS D'OREILLE LE ZENITH DIPLOMATE SOURCE :
HTTP://WWW.HEARINGAIDMUSEUM.COM............................................................................................................. 67
FIGURE 51 ZENITH ARCADIA 1964 HTTP://WWW.HEARINGAIDMUSEUM.COM ...............................................................68
FIGURE 52 EVOLUTION DES APPAREILS INTRA-AURICULAIRE 1961 INTRA CANAL (PILE DÉPORTÉE); 1978 INTRA
CONQUE; 1997 INTRA CIC COMPLETELY IN THE CANAL...................................................................................... 69
FIGURE 53 CONSOLE BERNAFON PX8 ET PROTHÈSES AVEC SYSTÈME PHOX SOCIÉTÉ BERNAFON 1988 .....................70
FIGURE 54 WIDEX QUATTROHTTP://WWW.HEARINGAIDMUSEUM.COM .........................................................................71
FIGURE 55 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT D'UNE PROTHESE ANALOGIQUE A PROGRAMMATION NUMERIQUE. ............72
FIGURE 56 PRINCIPE DE NUMERISATION .......................................................................................................................73
FIGURE 57 CONVERSION NUMERIQUE ANALOGIQUE ....................................................................................................74
FIGURE 58 PRINCIPE SIMPLIFIE D'UNE AIDE AUDITIVE NUMERIQUE ...............................................................................74
FIGURE 59 FENETRES TEMPORELLES GLISSANTES .........................................................................................................75
FIGURE 60 MODIFICATION DU SPECTRE FREQUENTIEL ..................................................................................................75
FIGURE 61 RECONSTITUTION DU SIGNAL TRAITE PAR ADDITION DES FENETRES TEMPORELLES ....................................76
103
FIGURE 62 CONFIGURATION DES PUCES NUMERIQUES PRE CABLEES ET FFT SOURCE: SIEMENS AUDIOLOGIE ............77
FIGURE 63 NICOLET PHOENIX PREMIÈRE PROTHÈSE NUMÉRIQUE. SOURCE :
HTTP://DEPT.KENT.EDU/HEARINGAIDMUSEUM ..................................................................................................... 78
FIGURE 64 WIDEX SENSO C9+ SORTIE MAXIMUM, REPONSE EN FREQUENCE ET GAIN MAXIMUM. .............................79
FIGURE 65 WIDEX SENSO C9+ DISTORSION................................................................................................................79
104
Résumé
Ce travail a pour but de parcourir l'ensemble des acquisitions faites en
audioprothèse au cours du temps passé en les resituant dans le contexte médical,
scientifique et environnemental de l'époque. La démarche est chronologique et
traite en parallèle les trois domaines.
Ces dernières décennies, les évolutions technologiques ont permis des
progrès considérables. Mais quel a été le chemin parcouru pour arriver aux
appareils de dernière génération, tout en considérant que la meilleure des prothèses
dans un tiroir n'a aucun sens ?
On retrouve ici le double aspect de l'histoire humaine : les rapports de
l'homme chose et les rapports de l'homme à l'homme. L'audioprothèse est au centre
de ces deux histoires.
On retiendra que toutes les évolutions techniques se sont adressées à des être
humains en souffrance et qu'elles avaient pour but l'amélioration de leur condition
humaine. "Aider à mieux vivre" doit rester la fonction principale à son niveau de
l'audioprothésiste. Rôle minime peut-être, rôle essentiel pourtant dans le cadre
d'une culture humaniste globale et qui ne peut que croître qu'avec le
développement des acquisitions techniques.
L'audioprothésiste se doit d'être un véritable technicien humaniste.
Mots clés : Histoire - Audioprothèse – Audiologie – Acoustique –
Environnement sonore – Humanisme.
105