Le casse-tête de l'amplification du son dans l'oreille interne

L'une des caractéristiques extraordinaires du système de détection du son des mammifères est la portée sur laquelle il fonctionne. Cela s'étend de 11 KHz chez les oiseaux à 200 KHz chez les mammifères marins.

Ceci n'est possible que parce que l'oreille interne amplifie les sons jusqu'à un facteur de 4000. C'est un gain énorme. Tellement, en fait, qu'il est difficile de cadrer avec la pensée conventionnelle sur l'amplification mécanique. Les biologistes se demandent donc beaucoup comment l'oreille parvient à cette amplification.

Une partie du puzzle est que l'amplification n'est pas entièrement passive. L'oreille interne est essentiellement un tube rempli de liquide, divisé sur sa longueur par une fine membrane élastique. Cette membrane est recouverte de cellules ciliées, qui sont de deux types.

Les cellules ciliées internes convertissent les ondes de pression dans le fluide en signaux électriques que le cerveau peut interpréter. Cependant, les cellules ciliées externes agissent comme des amplificateurs mécaniques. Lorsqu'elles sont frappées par une onde de pression, les cellules elles-mêmes commencent à vibrer à la même fréquence, augmentant ainsi l'onde lors de son passage.

Le problème est que les mesures utilisant les cellules ciliées externes indiquent qu'elles amplifient les ondes de pression d'un facteur d'environ 10, un gain qui est bien en deçà de ce qui est requis.

Aujourd'hui, cependant, Tobias Reichenbach et James Hudspeth de l'Université Rockefeller de New York disent qu'ils ont déterminé ce qui se passe d'autre pour amplifier le signal.

Le son pénètre dans l'oreille interne sous la forme d'une onde de pression qui traverse la chambre remplie de liquide, faisant vibrer la membrane qui la divise sur toute sa longueur, comme une feuille de caoutchouc. Étant donné que les cellules ciliées reposent sur cette membrane, elles se déplacent également.

Reichenbach et Hudspeth calculent que la vibration des cellules ciliées externes amplifie non seulement l'onde de pression, mais augmente également le déplacement de la membrane, comme un enfant rebondissant sur un trampoline.

Lorsque ces effets se combinent, ils entraînent un effet de rétroaction positif, ce qui crée un gain énorme. Cela explique facilement l'amplification 4000x. En fait, l'équipe affirme que le gain peut être encore plus important : le gain cochléaire global, le produit de ces deux composants, peut dépasser 10 000, selon Reichenbach et Hudspeth.

Il ne reste plus aux expérimentateurs qu'à imaginer un moyen de montrer que c'est bien le procédé qui permet d'obtenir le gain, certes pas la plus facile des tâches. Mais qui pourrait bientôt conduire à ce que cette énigme soit résolue une fois pour toutes.

Réf : arxiv.org/abs/1009.2034 : Double contribution à l'amplification dans l'oreille interne des mammifères

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